Tipi, funzioni e malattie delle cellule gliali

il cellule gliali sono cellule di supporto che proteggono i neuroni e li tengono insieme. Ci sono più cellule gliali che neuroni nel nostro cervello.

L'insieme delle cellule gliali è chiamato glia o glia. Il termine "glia" deriva dal greco e significa "colla". Questo è il motivo per cui a volte si parla di "colla nervosa".

Le cellule gliali continuano a crescere dopo la nascita. Man mano che invecchiamo, il loro numero diminuisce. In effetti, le cellule gliali subiscono più cambiamenti rispetto ai neuroni.

In particolare, alcune cellule gliali trasformano i loro modelli di espressione genica con l'età. Ad esempio, quali geni vengono attivati ​​o disattivati ​​quando raggiungono gli 80 anni. Cambiano principalmente nelle aree del cervello come l'ippocampo (memoria) e la substantia nigra (movimento). Anche la quantità di cellule gliali in ogni persona può essere utilizzata per dedurre la loro età.

Le principali differenze tra neuroni e cellule gliali sono che questi ultimi non partecipano direttamente alle sinapsi e ai segnali elettrici. Sono anche più piccoli dei neuroni e non hanno assoni o dendriti.

I neuroni hanno un metabolismo molto alto, ma non possono immagazzinare sostanze nutritive. Ecco perché hanno bisogno di una fornitura costante di ossigeno e sostanze nutritive. Questa è una delle funzioni eseguite dalle cellule gliali. Senza di loro, i nostri neuroni morirebbero.

Gli studi nel corso della storia si sono concentrati, praticamente, esclusivamente sui neuroni. Tuttavia, le cellule gliali hanno molte importanti funzioni precedentemente sconosciute. Ad esempio, è stato recentemente scoperto che partecipano alla comunicazione tra cellule cerebrali, flusso sanguigno e intelligenza.

Tuttavia, c'è molto da scoprire delle cellule gliali, poiché rilasciano molte sostanze le cui funzioni non sono ancora note e sembrano essere correlate a diverse patologie neurologiche.

Breve storia delle cellule gliali

Il 3 aprile 1858, Rudolf Virchow annunciò il concetto di neuroglia in una conferenza all'Istituto di Patologia dell'Università di Berlino. Questa conferenza era intitolata "Midollo spinale e cervello". Virchow parlava di glia come il tessuto connettivo del cervello o "cemento nervoso".

Questa conferenza è stata pubblicata in un libro intitolato "Patologia cellulare". Divenne una delle pubblicazioni mediche più influenti del diciannovesimo secolo. Grazie a questo libro, il concetto di neuroglia si diffuse in tutto il mondo.

Nel 1955, quando morì Albert Einstein, il suo cervello fu rimosso per studiarlo attentamente. Per questo lo hanno conservato in un contenitore pieno di formaldeide. Gli scienziati hanno esaminato sezioni del suo cervello cercando di rispondere alla ragione delle sue eccezionali capacità.

La credenza popolare è che il cervello fosse più grande del normale, ma non lo era. Né hanno trovato più neuroni del conto, né questi erano di dimensioni maggiori.

Dopo molti studi, alla fine degli anni '80 scoprirono che il cervello di Einstein aveva un numero maggiore di cellule gliali. Soprattutto, in una struttura chiamata corteccia associativa. Questo è responsabile per l'interpretazione delle informazioni. Partecipa a funzioni complesse come la memoria o la lingua.

Ciò sorprese gli scienziati dal momento che avevano sempre pensato che le cellule gliali servissero solo a tenere insieme i neuroni.

I ricercatori avevano ignorato le cellule gliali per lungo tempo a causa della mancanza di comunicazione tra di loro. Invece, i neuroni comunicano attraverso la sinapsi usando potenziali d'azione. Cioè, impulsi elettrici che vengono trasmessi tra i neuroni per inviare messaggi.

Tuttavia, le cellule gliali non producono potenziali d'azione. Sebbene le ultime scoperte dimostrino che queste cellule si scambiano informazioni non con mezzi elettrici, ma chimici.

Inoltre, non solo comunicano tra loro ma anche con i neuroni, migliorando le informazioni che trasmettono.

funzioni

Le principali funzioni delle cellule gliali sono le seguenti:

- Rimanere attaccato al sistema nervoso centrale. Queste cellule si trovano intorno ai neuroni e le mantengono fisse sul posto.

- Le cellule gliali attenuano gli effetti fisici e chimici che il resto dell'organismo può avere sui neuroni.

- Controllare il flusso di nutrienti e altre sostanze chimiche necessarie ai neuroni per scambiare segnali tra loro.

- Isolano i neuroni dagli altri, impedendo la miscelazione dei messaggi neuronali.

- Eliminare e neutralizzare lo spreco di neuroni che sono morti.

- Migliorano le sinapsi neuronali (connessioni). Alcuni studi hanno dimostrato che se non ci sono cellule gliali i neuroni e le loro connessioni falliscono. Ad esempio, in uno studio con roditori, è stato osservato che i neuroni da solo hanno fatto pochissime sinapsi.

Tuttavia, quando aggiungevano una classe di cellule gliali chiamate astrociti, il numero delle sinapsi aumentava notevolmente e l'attività sinaptica aumentava di 10 volte di più.

Hanno anche scoperto che gli astrociti rilasciano una sostanza nota come trombospondina, che facilita la formazione delle sinapsi neuronali.

- Contribuire alla potatura neuronale. Quando il nostro sistema nervoso si sta sviluppando, i neuroni e le connessioni (sinapsi) vengono creati per risparmiare.

In una fase successiva dello sviluppo, i neuroni e le connessioni in eccesso vengono tagliati, che è noto come potatura neuronale. Sembra che le cellule gliali stimolino questo compito insieme al sistema immunitario.

È vero che in alcune malattie neurodegenerative esiste una potatura patologica dovuta alle funzioni anormali della glia. Ciò si verifica, ad esempio, nella malattia di Alzheimer.

- Partecipano all'apprendimento, dal momento che alcune cellule gliali rivestono gli assoni, formando una sostanza chiamata mielina. La mielina è un isolante che fa pulsare gli impulsi nervosi a una velocità maggiore.

In un ambiente in cui l'apprendimento è stimolato, aumenta il livello di mielinizzazione dei neuroni. Pertanto, si può affermare che le cellule gliali favoriscono l'apprendimento.

Tipi di cellule gliali

Ci sono tre tipi di cellule gliali nel sistema nervoso centrale degli adulti. Questi sono: astrociti, oligodendrociti e cellule microgliali. Successivamente, ciascuno di essi è descritto.

astrociti

Astrocita significa "cellula sotto forma di una stella". Si trovano nel cervello e nel midollo spinale. La sua funzione principale è di mantenere, in vari modi, un ambiente chimico adatto ai neuroni per lo scambio di informazioni.

Inoltre, gli astrociti (chiamati anche astrogliociti) supportano i neuroni ed eliminano i residui cerebrali. Servono anche a regolare la composizione chimica del fluido che circonda i neuroni (fluido extracellulare), assorbendo o rilasciando sostanze.

Un'altra funzione degli astrociti è quella di nutrire i neuroni. Alcune estensioni degli astrociti (che possiamo chiamare le braccia della stella) si avvolgono attorno ai vasi sanguigni, mentre altre si estendono attorno a certe aree dei neuroni.

Questa struttura attirò l'attenzione del famoso istologista italiano Camillo Golgi. Pensava che fosse perché gli astrociti somministravano sostanze nutritive ai neuroni e si staccavano dai rifiuti dai capillari sanguigni.

Golgi propose nel 1903 che le sostanze nutritive viaggiassero dai vasi sanguigni al citoplasma degli astrociti, per poi passare ai neuroni. Allo stato attuale, l'ipotesi di Golgi è stata confermata. Questo è stato integrato con nuove conoscenze.

Ad esempio, è stato trovato che gli astrociti ricevono glucosio dai capillari e convertirlo in lattato. Questa è la sostanza chimica prodotta nella prima fase del metabolismo del glucosio.

Il lattato viene rilasciato nel fluido extracellulare che circonda i neuroni per assorbimento. Questa sostanza fornisce ai neuroni un combustibile che possono metabolizzare più velocemente del glucosio.

Queste cellule possono muoversi attraverso il sistema nervoso centrale, estendendo e ritrattando le loro estensioni, note come pseudopodi ("falsi piedi"). Viaggiano in modo simile alle amebe. Quando trovano qualche frammento di un neurone lo inghiottono e lo digeriscono. Questo processo è chiamato fagocitosi.

Quando una grande quantità di tessuto danneggiato deve essere distrutta, queste cellule si moltiplicheranno, producendo abbastanza nuove cellule per raggiungere il bersaglio. Una volta che il tessuto è stato pulito, gli astrociti occuperanno lo spazio vuoto formato da un reticolo. Inoltre, una classe specifica di astrociti formerà un tessuto cicatriziale che sigilla l'area.

oligodendrociti

Questo tipo di cellula gliale fornisce supporto ai neuroni (assoni) e produce mielina. La mielina è una sostanza che copre gli assoni isolandoli. Questo impedisce alle informazioni di diffondersi ai neuroni vicini.

La mielina aiuta gli impulsi nervosi a viaggiare più rapidamente attraverso l'assone. Non tutti gli assoni sono ricoperti di mielina.

Un assone mielinizzato ricorda una collana con perline allungate, poiché la mielina non è distribuita continuamente. Piuttosto, è distribuito in una serie di segmenti, incluse le parti scoperte.

Un singolo oligodendrocita può produrre fino a 50 segmenti di mielina. Quando il nostro sistema nervoso centrale si sviluppa, gli oligodendrociti producono prolungamenti che vengono successivamente rotolati ripetutamente attorno a un pezzo di assone, producendo così gli strati di mielina.

Le parti che non sono mielinizzate da un assone sono chiamate noduli Ranvier, dal loro scopritore.

Cellule microgliali o microgliociti

Sono le più piccole cellule gliali. Possono anche fungere da fagociti, cioè da ingerire e distruggere i rifiuti neuronali. Un'altra funzione che sviluppano è la protezione del cervello, difendendolo dai microrganismi esterni.

Quindi, svolge un ruolo importante come componente del sistema immunitario. Questi sono responsabili delle reazioni infiammatorie che si verificano in risposta a una lesione cerebrale.

Malattie che colpiscono le cellule gliali

Ci sono più malattie neurologiche che manifestano danni a queste cellule. Glia è stata collegata a disturbi come dislessia, balbuzie, autismo, epilessia, disturbi del sonno o dolore cronico.Oltre alle malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer o la sclerosi multipla.

Ecco alcuni di loro:

- Sclerosi multipla: È una malattia neurodegenerativa in cui il sistema immunitario del paziente attacca erroneamente le guaine mieliniche di una determinata area.

- Sclerosi laterale amiotrofica (SLA): In questa malattia c'è una progressiva distruzione dei motoneuroni, causando problemi di debolezza muscolare, problemi di deglutizione e respirazione che stanno avanzando.

Sembra che uno dei fattori coinvolti nell'origine di questa malattia sia la distruzione delle cellule gliali che circondano i motoneuroni. Questo potrebbe spiegare il motivo per cui la degenerazione inizia in un'area specifica e si estende alle aree adiacenti.

- Morbo di Alzheimer: è una malattia neurodegenerativa caratterizzata da un danno cognitivo generale, principalmente dovuto a deficit di memoria. Indagini multiple suggeriscono che le cellule gliali possono svolgere un ruolo importante nell'origine di questa malattia.

Sembra che ci siano cambiamenti nella morfologia e nelle funzioni delle cellule gliali. Astrociti e microglia non riescono a soddisfare le loro funzioni di neuroprotezione. Pertanto, i neuroni rimangono soggetti a stress ossidativo ed eccitotossicità.

- Morbo di Parkinson: Questa malattia è caratterizzata da problemi motori dovuti a una degenerazione dei neuroni che trasmettono la dopamina alle aree di controllo motorio come la substantia nigra.

Sembra che questa perdita sia associata a una risposta gliale, in particolare alla microglia degli astrociti.

- Disturbi dello spettro autistico: Sembra che il cervello dei bambini con autismo abbia più volume di quello dei bambini sani. È stato scoperto che questi bambini hanno più neuroni in alcune aree del cervello. Hanno anche più cellule gliali, che possono essere riflesse nei sintomi tipici di questi disturbi.

Inoltre, apparentemente c'è un malfunzionamento della microglia. Di conseguenza, questi pazienti soffrono di neuroinfiammazione in diverse parti del cervello. Ciò causa la perdita di connessioni sinaptiche e morte neuronale. Forse per questo motivo in questi pazienti c'è una connettività più bassa del normale.

- Disturbi affettivi: In altri studi, sono state riscontrate diminuzioni del numero di cellule gliali associate a diversi disturbi. Ad esempio, Öngur, Drevets e Price (1998) hanno mostrato che c'era una riduzione del 24% delle cellule gliali nel cervello di pazienti che avevano sofferto di disturbi affettivi.

In particolare, nella corteccia prefrontale, nei pazienti con depressione maggiore, questa perdita è più marcata in coloro che hanno sofferto di disturbo bipolare. Questi autori suggeriscono che la perdita di cellule gliali può essere la ragione della riduzione dell'attività osservata in quell'area.

Ci sono molte più condizioni in cui sono coinvolte le cellule gliali. Attualmente sono in corso ulteriori ricerche per determinare il suo ruolo esatto in molteplici malattie, principalmente disturbi neurodegenerativi.

riferimenti

1. Barres, B. A. (2008). Il mistero e la magia della glia: una prospettiva sul loro ruolo nella salute e nella malattia. Neuron, 60 (3), 430-440.
2. Carlson, N.R. (2006). Fisiologia del comportamento 8 ° Ed. Madrid: Pearson.
3. Dzamba, D., Harantova, L., Butenko, O., & Anderova, M. (2016). Cellule gliali: gli elementi chiave della malattia di Alzheimer. Attuale ricerca sull'Alzheimer, 13 (8), 894-911.
4. Glia: le altre cellule cerebrali. (15 settembre 2010). Estratto da Brainfacts: brainfacts.org.
5. Kettenmann, H., & Verkhratsky, A. (2008). Neuroglia: i 150 anni dopo. Tendenze nelle neuroscienze, 31 (12), 653.
6. Óngür, D., Drevets, W. C. e Price, J. L. Riduzione gliale nella corteccia prefrontale sottogengivale nei disturbi dell'umore. Atti della National Academy of Science, USA, 1998, 95, 13290-13295.
7. Purves D, Augustine G.J., Fitzpatrick D., et al., Editors (2001). Neuroscience. 2a edizione. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
8. Rodriguez, J. I., & Kern, J. K. (2011). Prove dell'attivazione microgliale nell'autismo e il suo possibile ruolo nella sottocablività del cervello. Biologia del glia neurone, 7 (2-4), 205-213.
9. Soreq, L., Rose, J., Soreq, E., Hardy, J., Trabzuni, D., Cookson, M.R., ... e UK Brain Expression Consortium. (2017). I principali cambiamenti nell'identità regionale gliale sono una caratteristica trascrizionale dell'invecchiamento del cervello umano. Cell Reports, 18 (2), 557-570.
10. Vila, M., Jackson-Lewis, V., Guégan, C., Teismann, P., Choi, D. K., Tieu, K., e Przedborski, S. (2001). Il ruolo delle cellule gliali nella malattia di Parkinson. Opinione corrente in neurologia, 14 (4), 483-489.
11. Zeidán-Chuliá, F., Salmina, A.B., Malinovskaya, N.A., Noda, M., Verkhratsky, A., e Moreira, J.C. F. (2014). La prospettiva gliale dei disturbi dello spettro autistico. Neuroscienze e recensioni Biobehavioral, 38, 160-172.