Функциональные особенности глиальных клеток.
статья

Санкт-Петербург Академия Постдипломного Педагогического образования

«Олигофренопедагогика»

Основы нейрофизиологии и высшей нервной деятельности

Реферат. Функциональные особенности глиальных клеток.

                                                                                                            Губенко Т. Г.

                                                         2017 г.

Функциональные особенности глиальных клеток.

 Введение.

Основные свойства и функции нейроглиальных клеток.

История открытия глиальных клеток.

А. Морфология и классификация глиальных клеток

Б. Структурные связи между нейронами и глией

1.Физиологические свойства клеточных мембран глиальных клеток

А. Ионные каналы, транспортеры и рецепторы в мембранах глиальных клеток

Б. Электрические контакты между глиальными клетками

2.Функции глиальных клеток

А. Миелин и роль глиальных клеток в проведении возбуждения по аксонам

Б. Глиальные клетки, развитие ЦНС и секреция факторов роста

В. Роль микроглиальных клеток в репарации и регенерации в ЦНС

Г. Шванновские клетки как пути роста в периферических нервах

3. Эффекты нейрональной активности на глиальные клетки

А. Накопление калия во внеклеточном пространстве

Б. Прохождение токов и движение калия через глиальные клетки

В. Эффекты медиаторов на глиальные клетки

Г. Глия как буфер экстраклеточной концентрации калия

Д. Освобождение медиаторов глиальными клетками

Е. Перенос метаболитов от глиальных клеток к нейронам

Ж. Эффекты глиальных клеток на нейрональную сигнализацию

4. Глиальные клетки и гематоэнцефалический барьер

А. Предположение о роли астроцитов в кровоснабжении мозга

5. Глиальные клетки и иммунные ответы в ЦНС^[a]                                       

Выводы                                                                                                                

 Рекомендуемая литература  

Функциональные особенности

глиальных клеток

Введение

Свойства и функции нейроглиальных клеток

Нейроглиальные клетки составляют около половины объема мозга, а их количество значительно превышает количество нейронов. Основными классами нейроглиальных клеток являются олигодендроциты, астроциты и радиальные глиальные клетки. Микроглиальные клетки представляют собой особую популяцию клеток-фагоцитов нервной системы. Нейроны и глиальные клетки очень плотно упакованы. Их мембраны отделены друг от друга узким экстраклеточным пространством шириной около 20 нм, заполненным жидкостью. Мембраны глиальных клеток — так же как и мембраны нейронов — содержат ионные каналы, рецепторы нейромедиаторов, насосы, транспортирующие ионы, и транспортеры аминокислот. Вдобавок, глиальные клетки связаны друг с другом щелевыми контактами, через которые могут проходить ионы и небольшие молекулы. Глиальные клетки имеют более отрицательный, чем нейроны, потенциал покоя, но не способны генерировать потенциалы действия.

Основной ролью олигодендроцитов и шванновских клеток является формирование миелина вокруг аксонов, что значительно ускоряет проведение нервных импульсов. Глиальные и шванновские клетки также являются проводниками растущих аксонов к их мишеням. Микроглиальные клетки появляются в участках повреждения или воспаления и фагоцитируют продукты распада.

В силу близкого расположения мембран глиальных клеток и нейронов, между этими двумя типами клеток существует динамическое взаимодействие. Так, нейроны освобождают К+ в узкое внеклеточное пространство по время проведения нервных импульсов, что приводит к увеличению концентрации внеклеточного К+ и деполяризации глиальных клеток. Глиальные клетки влияют на состав жидкости, которая окружает нейроны, захватывая К , а также нейропередатчики, которые накапливаются в результате нервной активности. Глиальные клетки секретируют передатчики, питательные вещества и трофические факторы во внеклеточное пространство. Довольно сложно оценить количественно, каков вклад этих механизмов в нормальное функционирование нейронов.

Нервные клетки в мозге очень плотно окружены клетками-спутниками, которые называются глиальными клетками, или глией  Количество глиальных клеток превышает количество нейронов по крайней мере в 10 раз, и глия составляет около половины объема нервной системы. С момента их открытия функция глиальных клеток длительное время оставалась загадкой для нейробиологов. Несмотря на то, что количество глиальных клеток заметно больше, физиологическая

Исторический ракурс

Глиальные клетки были впервые описаны в 1846 году Рудольфом Вирховым, который считал, что они являются «нервным клеем» — отсюда они и получили свое название (glue по английски означает клей). Выдержки из работы Вирхова дают возможность почувствовать эту точку зрения1);

До сих пор, описывая нервную систему, я говорил только об истинно нейрональной ее части. Однако... важно знать о той субстанции., которая находится между собственно нейрональными частями, скрепляет их вместе и создает целостную форму... это подтолкнуло меня к тому, чтобы дать ей свое название — нейроглия. ...Опыты показывают нам, что эта ткань головного и спинного мозга является одним из наиболее частых мест посмертных изменений... В нейроглии проходят сосуды, которые практически повсеместно отделены от нервной субстанции промежуточным слоем и не входят с ней внепосредственный контакт.

Раздел П. Передача информации в нервной системе

В последующие годы нейроглиальные клетки интенсивно исследовались нейроанатомами и патологами, которым они были известны как наиболее частый источник опухолей в мозге. Глиальные клетки — в отличие от большинства нейронов — могут продолжать делиться и размножаться во взрослом живом организме. Среди самых первых предположений о роли глиальных клеток по отношению к нейронам были структурная поддержка, секреция трофических факторов и электрическая изоляция нейронов 2). Питательная роль нейроглии была предположена Гольджи в 1883 году.

Морфология и классификация глиальных клеток

Отличительным от нейронов свойством нейроглиальных клеток является отсутствие аксонов. Типичная глиальная клетка изображена на рис. 8.1. В ЦНС позвоночных глиальные клетки подразделяются на несколько классов 4· 5).

Астроциты контактируют с капиллярами и нейронами. Они делятся на две основные группы: (I) фиброзные астроциты, которые содержат филаменты; эти клетки в большом количестве находятся в пучках миелинизированных нервных волокон в белом веществе мозга; (2) протоплазматические астроциты, которые содержат меньше фиброзного материала и изобилуют в сером веществе, возле сомы и дендритов нейронов и синапсов.

Олигодендроциты в основном находятся в белом вешестве, где они формируют миелин вокруг крупных аксонов (глава 7).

Радиальные глиальные клетки играют важную роль в развитии ЦНС млекопитающих. Они натянуты как струны через всю толщину спинного мозга, сетчатки, мозжечка к их поверхности, образуя продолговатые филаменты, вдоль которых развивающиеся нейроны мигрируют к своему месту назначения. В ЦНС взрослых животных присутствуют клетки, напоминающие радиальную глию — клетки Бергмана в мозжечке и мюллеровские клетки в сетчатке.

Эпендимиальиые клетки, выстилающие внутреннюю поверхность мозга — желудочков, — также классифицируются как глиальные клетки.

Микроглиальные клетки отличаются от нейроглиальных клеток по структуре, свойствам и происхождению 6,7). Они напоминают макрофаги крови и, по всей видимости, от них и происходят.

В периферических нервах и ганглиях позвоночных шванновские клетки являются аналогом глиальных клеток. Они формируют миелин вокруг быстро проводящих аксонов. Шваиновские клетки плотно облегают также маленькие аксоны (менее 1 микрометра в диаметре), не формируя при этом миелинового слоя.

Различные типы глиальных клеток могут быть определены путем введения меток, например, специальных красок в живых препаратах, или с помощью иммунологических приемов (рис. 8.2). Существуют антитела, которые специфически связываются с астроцитами, олигодендроцитамии, микроглией, шванновскими клетками 8). Например, фиброзные астроциты могут быть покрашены с помощью антител к белку GFAP 9) (glial fibrillary acidic protein; рис. 8.2Б).

  Глиальные и шванновские клетки имеют различное эмбриональное происхождение: глиальные клетки в ЦНС происходят из клеток предшественников, выстилающих нервную трубку, которая представляет собой внутреннюю поверхность мозга. Шванновские клетки происходят из нервного гребня.

  Клетки-предшественники дифференцируются в глиальные клетки, которые окружают тела и дендриты нейронов, а также синапсы. Развитие глиальных клеток может быть исследовано в эмбрионах позвоночных путем окраски клеток-предшественников. Небольшое количество клеток инфицируется на ранних этапах развития вирусом, содержащим ген--маркер, который передается от поколения к поколению 11). Помеченные клетки могут быть впоследствии идентифицированы как астроциты или олигодендроциты. Таким образом можно прослеживать клеточные линии и определять этапы развития, на которых глиальные клетки дивергируют от нейронов.

Структурные связи между нейронами и глией

На электронной микрофотографии мозга видно, как плотно упакованы нейроны и глия. На рис. 8.3 показан срез мозжечка крысы. На срезе множество нейронов и глиальных клеток, которые можно различить по множеству критериев. Глиальные отростки обычно тонкие, иногда тоньше 1 микрометра. Лишь вокруг ядра глиальных клеток можно обнаружить значительное количество цитоплазмы. Экстраклеточное пространство ограничено узкими щелями (около 20 нм). Никаких специальных контактов между нейронами и глией во взрослой ЦНС не наблюдается, и физиологические тесты не обнаруживают прямых связей между ними. Однако, между собой глиальные клетки связаны плотными (щелевыми) контактами (gap junctions) (глава 7) 12,13). Взаимоотношения между глиальными клетками, нейронами капиллярами и экстраклеточным пространством схематично изображены на рис. 8.4.

. Передача информации в нервной системе

Физиологические свойства клеточных мембран глиальных клеток

 (см. рис. 15.2). Под микроскопом глиальные клетки выглядят как пустое пространство между нейронами, и их можно исследовать с помощью внутриклеточных или пэтч--кламп электродов 12, 14,15). После регистрации физиологических свойств глиальную клетку можно заполнить флуоресцентным маркером (например, Люцифером желтым, Lucifer Yellow) и наблюдать ее форму в живом препарате водных и млекопитающих, и обнаружилось значительное сходство между ними 

Потенциал покоя глиальных клеток больше (более отрицательный внутри), чем у нейронов. Самые большие значения мембранного потенциала в нейронах не превышают -75 мВ, в то время как у глиальных клеток мембранный потенциал может достигать -90 мВ. Другим отличительным свойством глиальных клеток является отсутствие распространяющихся потенциалов действия. Лишь в нескольких исследованиях было показано, что глиальные клетки в культуральных условиях способны генерировать регенеративные ответы.

Мембрана глиальной клетки ведет себя как калиевый электрод, в соответствии с уравнением Нернста для растворов с различными концентрациями ионов калия. Другие ионы вносят весьма незначительный вклад в мембранный потенциал17). На рис. 8.5 показана зависимость мембранного потенциала глиальной клетки от наружной концентрации ионов калия [К]0 в логарифмической шкале. Прямая линия — теоретическая зависимость мембранного потенциала с наклоном 59 мВ при 10-кратном изменении концентрации в соответствии с уравнением Нернста (при 24° С). Эта зависимость значительно отличается от большинства нейронов, мембранный потенциал которых не соответствует рассчитанному по уравнению Нернста в диапазоне физиологических концентраций [К]0 от 2 до 4 ммоль

концентрации в соответствии с уравнением Нернста (при 24° С). Эта зависимость значительно отличается от большинства нейронов, мембранный потенциал которых не соответствует рассчитанному по уравнению Нернста в диапазоне физиологических концентраций [К]0 от 2 до 4 ммоль (глава 5).

Распределение калиевых каналов было исследовано на мембране мюллеровских глиальных клеток и астроцитов, изолированных из сетчатки и оптического нерва различных животных: лягушки 18), саламандры 19) и кролика20). Чувствительность к калию максимальна на конце отростка мюллеровской клетки и сравнительно мала на теле. Изолированная мюллеровская клетка саламандры и ответы на аппликацию высокой концентрации калия на ее различные участки показаны на рис. 8.6.

Ионные каналы, транспортеры и рецепторы в мембранах глиальных клеток

На мембране глиальных и шванновских клеток, выращиваемых в культуральных условиях, обнаруживаются разнообразные ионные каналы и транспортеры:

1.  При этом доминируют калиевые проводимости 

2.   На мембранах шван поисках клеток и астроцитов есть потенциалзависимые натриевые и кальциевые каналы21). Обшее соотношение проводимости мембраны мюллеровских клеток к калию и натрию оценивается приблизительно как 100 : 1. Активация натриевых и кальциевых каналов не приводит к генерации потенциала действия.

3.  Исследование с помощью пэтч-кламп регистрации  обнаружило хлорные  каналы в шванновских клетках и астроцитах 

4.  В глиальных клетках присутствуют ионные помпы для транспорта натрия и калия, а также бикарбоната и протонов 

5.  На мембранах глиальных клеток в большом количестве экспрессированы транспортеры   глутамата,   ГАМК   и   глицина; они захватывают нейромедиаторы, выделяемые нейронами 

6.  Олигодендроциты, астроциты и шванновские клетки имеют многочисленные рецепторы к нейромедиаторам.

Электрические контакты между глиальными клетками

Соседние глиальные клетки соединены друг с другом посредством щелевых контактов (глава 7). Этим они напоминают эпителиальные клетки, а также гладкомышечные клетки. Глиальные клетки обмениваются ионами и маленькими молекулами напрямую, минуя внеклеточное пространство, и такие связи могут использоваться для уменьшения концентрационных градиентов 26) - 28). Как отмечалось выше, щелевых контактов между нейронами и глиальными клетками не обнаруживается, и ионные токи через мембраны нейронов не влияют напрямую на близлежащие глиальные клетки.

 2. Функции глиальных клеток

 Важной функцией олигодендроцитов и шванновских клеток является формирование вокруг аксонов миелиновой оболочки — слоя с высоким сопротивлением, который подобен изолирующей оболочке электрического провода. Миелиновая оболочка прерывается в перехватах Ранвье (рис. 8.7), которые расположены вдоль аксона через равные интервалы 29). Характерной особенностью перехватов в ЦНС являются отростки астро-цитов, которые контактируют с аксоном 30). Ионные токи, возникающие при проведении потенциала действия, не могут проходить через миелин, ионы перемещаются только в местах перехватов. В результате скорость проведения по аксону значительно возрастает

А) Миелин и роль глиальных клеток в проведении возбуждения по аксонам

    При связи шванновских клеток и олигодендроцитов с аксонами во время формирования миелина генетические и внешние факторы позволяют глиальным клеткам выбирать подходящие аксоны, окружить их в надлежащее время и поддерживать миелиновую оболочку. Нейрологические  нарушения  миелина способны  вызвать  заболевания  или генетические нарушениями. Формирование миелиновой оболочки в процессе развития происходит в результате комплексных и точных взаимодействий между нейронами и глиальными клетками. Расстояние между перехватами, зазор между глиальной клеткой и нейроном в участках, прилегающих к перехватам, распределение натриевых и калиевых каналов регулируется таким образом, чтобы обеспечить быстрое проведение импульса по аксону.

      Ключевые белки, участвующие во взаимодействии между шванновскими клетками и аксоном, идентифицированы. Опыты показали,Например, что когда шванновские клетки выращиваются в культуральных условиях сами по себе, то они синтезируют белок периферического миелина (известный как РМР22). В этих условиях оборот РМР22 очень быстр, и он подвергается деградации в эндоплазматическом ретикулуме. Если к этой культуре добавить нейроны (рис. 8.8), то сразу после контакта между нейроном и шванновской клеткой РМР22 перемещается в мембрану щванновской клетки. Это является важным этапом в формировании миелина.  Точное количество производимого РМР22 является критическим для надлежащей миелинизации; избыточное или недостаточное производство РМР22 является причиной некоторых заболеваний. На рис. 8.9 показано, что замена всего одной аминокислоты в РМР22 (например, лейцина на пролин) приводит у мышей к заболеванию ("trembler"), которое характеризуется дефицитом миелинизации и серьезными неврологическими проблемами. Такая же мутация ответственна за наследственную нейропатию у человека.  Глиальные клетки также влияют на образование кластеров натриевых каналов в миелинизированных нервных волокнах. При миелинизации, димиелинизации и ремиелинизации изменяется распределение ионных каналов в перехватах, участках возле и между перехватами. Отростки астроцитов в области перехвата также интенсивно связываются с сакситоксином (токсин, который связывается с натриевыми к каналами), что предполагает высокую плотность натриевых каналов на глиальной мембран. Рис. 8.9. Нарушение   миелинизации у мутантной «трясущейся» мыши с генетическим дефектом   миелинового   белка РМР22. Седалищный нерв в контроле (А)  и у «трясущейся» мыши (В). Обращают на себя внимание значительные различия в калибре аксонов и толщине миелиновой оболочки (отмечены стрелками на В). Точечная мутация, приводящая  к  замене  всего одной аминокислоты (лейцина на пролин), вызывает нейропатию у мыши и у человека..

Б) Глиальные клетки, развитие ЦНС и секреция факторов роста

  Глиальные и шванновские клетки секретируют такие молекулы, как фактор роста нервов и ламинин; эти молекулы способствуют росту нейритов. Глиальный белок стимулирует рост нейритов. Глиальные клетки могут также быть репеллентами, ингибирующими рост нейритов.         Белки, ингибирующие рост, могут также участвовать в формировании проводящих трактов в спинном мозге, ограничивая рост нервных волокон в неправильном направлении. Во время развития нервной системы глиальные клетки играют роль в апрегации нейронов в ядрах. Ядра и структуры, развивающиеся in situ и в культуральных условиях, в самом начале формируются глиальными клетками. В процессе развития коры, гиппокампа и мозжечка человека и обезьяны, нервные клетки мигрируют к местам назначения вдоль отростков глиальных клеток. Движение нервной клетки гиппокампа вдоль радиальной глиальной клетки продемонстрировано на рис. 8.10. Мигрирующие нейроны распознают на поверхности глиальных клеток поверхностные молекулы, специфические к их нейрональному типу. Например, радиальные глиальные клетки из гиппокампа могут направлять миграцию нейронов гиппокампа, но не неокортекса.

В) Роль микроглиальных клеток в репарации и регенерации в ЦНС

Астроциты, микроглия и шванновские клетки реагируют на нейрональное повреждение репликацией. Они участвуют в удалении продуктов распада и в рубцевании. На первом этапе резидентные микроглиальные клетки и макрофаги, которые проникают в поврежденный участок ЦНС из крови, делятся и удаляют продукты распада умирающих клеток.В нормальных условиях микроглиальные клетки равномерно распределены в ганглиях и пучках аксонов, которые их соединяют (рис. 8.11). Сразу после повреждения ЦНС микроглиальные клетки мигрируют к месту повреждения со скоростью около 300 мкм/час, аккумулируются на этом месте и фагоцитируют поврежденную ткань. Гибридизация insituи иммунохимические реакции показали, что микроглиальные клетки продуцируют в месте повреждения ламинин - молекулу экстраклеточного матрикса, которая способствует росту нейритов в культуре и invivo, как у пиявки, так и у позвоночных.

Г) Шванновские клетки как пути роста в периферических нервах

Управление ростом аксонов нейронов шванновскими клетками было исследовано в экспериментах Thompson с коллегами на модели концевой пластинки — синапса между двигательным нервным окончанием и скелетной мышцей. Икроножная мышца у взрослых крыс была частично денервирована. Было обнаружено, что неповрежденные аксоны разветвляются и устанавливают контакты с денервированными волокнами. В подобных условиях один аксон в состоянии установить контакты с количеством волокон, в 5 раз превышающим таковое в нормальных условиях. Рост аксонов был визуализирован с помощью антител к нейрофиламентам (рис. 8.12В). Шванновские клетки были окрашены другим специфическим антителом (рис. 8.12В). Прямое наблюдение выявило, что первыми начинают расти шванновские клетки денервированных волокон, направляя отростки к интактным аксонам (рис. 8.12А, с). Только после этого аксоны дают отросток, который следует по пути, сформированному отростком шванновской клетки. Интересно, что имплантация шванновской клетки рядом с неповрежденным аксоном также стимулировала спраутинг аксона, даже в отсутствии денервированного волокна. В серии других экспериментов периферический нерв был полностью перерезан. Как и предполагалось, после короткой задержки аксоны начали расти из проксимального конца нерва. Однако, как и в предыдущем эксперименте, первым этапом был рост шванновских клеток, по отросткам которых аксоны могли расти к своим мишеням. (Хотя эксперименты на нервно-мышечном синапсе ясно продемонстрировали роль шванновских клеток в направлении роста нейритов во время регенерации, следует быть осторожным при обобщении этого правила. Например, в ЦНС пиявки поврежденные аксоны могут расти и восстанавливать свои исходные связи даже после уничтожения всех окружающихих глиальных клеток.

Следует вывод: Синапсы не могут ниформироваться, ни функционировать в отсутствии глиальных клеток.

3. Эффекты нейрональной активности на глиальные клетки

А.Накопление калия во внеклеточном пространстве

 В коре млекопитающих глиальные клетки также деполяризуются.Причиной деполяризации глии является выход калия из аксонов. При накоплении калия во внеклеточном пространстве соотношение [K]0/[K]i меняется, что и приводит к изменению мембранного потенциала глиальных клеток. Калий-чувствительные электроды были использованы для измерения накопления калия во внеклеточном пространстве во время нейрональной активности. Изменение мембранного потенциала глиальных клеток косвенно отражает уровень проходящих около них нервных импульсов. Калиевая сигнализация между нейронами и глиальными клетками отличается. Сигнализация калием не ограничивается структурами, содержащими рецепторы, и срабатывает независимо от того, что послужило причиной увеличения внеклеточной концентрации калия. В отличие от глиальных клеток, нейроны деполяризуются при повышении внеклеточного К в меньшей степени, поскольку зависимость их мембранного потенциала от наружного К отклоняется от уравнения Нернста в физиологическом диапазоне концентраций.

Б. Прохождение токов и движение калия через глиальные клетки

 Глиальные клетки связаны друг с другом контактами с низким сопротивлением, по проводящим свойствам они схожи с одной удлиненной клеткой. Входящий ток в участке повышения [К]0, переносимый ионами калия, распространяется к другим областям глиальной клетки и через щелевые контакты — к другим глиальным клеткам. Токи, генерируемые глиальными клетками, вносят вклад в сигналы, регистрируемые внеклеточными электродами от сетчатки (электроретинограмма) или с поверхности головы (электроэнцефалограмма). Такого рода исследования дают весьма ценную информацию при клинической диагностике заболеваний!!!!!

У глиальных клеток, растущих в культуре, а также и insitu, можно наблюдать феномен сетевого увеличения внутриклеточного кальция, выделяемого из внутриклеточных депо  Кальциевые волны могут запускаться деполяризацией, медиаторами, механической стимуляцией, а также могут запускать освобождение глутамата глиальными клетками в сетчатке, что, в свою очередь, может влиять на паттерны нейрональной активности.

В.Эффекты медиаторов на глиальные клетки

Глиальные клетки играют важную роль в захвате медиаторов в ЦНС, как при физиологических, так и при патологических условиях. Система транспорта , сосредоточенная в глиальных клетках предотвращает избыточное накопление глуатамата во внеклеточном пространстве (избыток которого приводит к клеточной смерти).

Г. Как буфер экстраклеточной концентрации калия

Глиальные клетки регулируют концентрацию калия во внеклеточном пространстве и служат «пространственным буфером». В соответствии с этой гипотезой глиальные клетки опосредуют захват ионов калия из внеклеточного пространства, поддерживая постоянство окружающей среды. Глиальные клетки связаны друг с другом, калий может входить в одном участке и выходить в другом. Очевидно, что в результате повышения концентрации калия, он движется через глиальные клетки. Однако, довольно трудно оценить, сколько калия движется по глиальным клеткам и в какой степени это движение важно для уменьшения внеклеточной концентрации калия.

Д.Освобождение медиаторов глиальными клетками

. На рис. 8.16 изображен эксперимент, показывающий электрический ток, который возникает при освобождении глутамата глиальными клетками. Процесс обратного транспорта может в значительной степени усугубить последствия повреждения мозга. Поврежденные и погибающие нервные клетки освобождают глутамат и К+ и таким образом деполяризуют глиальные клетки (и другие нейроны), которые в свою очередь освобождают еще больше глутамата.

Одним из лучших примеров освобождению медиатора глиальными клетками является регенерация в периферической нервной системе. В денервированных двигательных концевых пластинках шванновские клетки занимают места, освобождаемые двигательными нервными окончаниями, и выделяют ацетилхолин, приводя к генерации миниатюрных потенциалов в мышце 

Е.Перенос метаболитов от глиальных клеток к нейронам

Исследования на пчелах и позвоночных показали, что глиальные клетки могут участвовать в доставке к нейронам питательных веществ. В агрегатах фоторецепторов и мюллеровских клеток, изолированных из сетчатки морской свинки, было показано, что молочная кислота (лактат), выработанная глиальными клетками из гликогена, накапливается во внеклеточной жидкости. В условиях повышенной нейрональной активности лактат переносится от глиальных клеток к фоторецептивным нейронам. В интактной ЦНС глиальные клетки могут участвовать в снабжении нейронов  питательными веществами при повышенной активности или же при недостатке кислорода.

Ж. Эффекты глиальных клеток на нейрональную сигнализацию

Велика роль глии в регуляции внеклеточной среды, это доказали проведенные эксперименты. Оптический нерв, хотя и является распространенным препаратом для исследования глии, в то же время не является наиболее репрезентативным препаратом для исследования глии в целом, поскольку в нем нет синапсов. До сих пор нет достаточных доказательств тому, что глиальные клетки играют важную роль в динамических процессах, таких, например, как рефлекс на растяжение, или в ответах комплексных клеток зрительной коры в нормальных физиологических условиях.

4. Глиальные клетки и гематоэнцефалический барьер

Близкое расположение глиальных клеток, капилляров и нейронов в мозге предполагает, что глиальные клетки могут быть частью гематоэнцефалического барьера. Гематоэнцефалический барьер располагается в местах соединения между специализированными эндотелиальными клетками, выстилающими кровеносные капилляры в мозге 

Роль глиальных клеток была показана при вырашивании эндотелиальных клеток и астроцитов в культуральных условиях . При выращивании без астроцитов эндотелиальные клетки редко соединяются друг с другом. Однако, в присутствии астроцитов происходит формирование полноценных плотных контактов, таких как invivo. Эти контакты, которые полностью перекрывают межклеточное пространство между эндотелиальными клетками, составляют основу для непроницаемости мозговых капилляров. Для того, чтобы проникнуть из крови в мозг, молекулы должны пройти через эндотелиальные клетки, а не между ними. В свою очередь, наличие в культуре эндотелиальных клеток из капилляров мозга вызывает появление в астроцитах скоплений мембранных частиц. В настоящее время исследуются способы, дающие возможность вызвать разобщение эндотелиальных клеток, с тем чтобы увеличить проницаемость капилляров. Это позволило бы обойти гематоэнцефалический барьер и обеспечить доставку в мозг тех фармакологических препаратов, которые в нормальных условиях через него не проходят 

А. Предположение о роли астроцитов в кровоснабжении мозга

Три факта свидетельствуют о возможной роли астроцитов в мозге млекопитающих. Во-первых, они окружают капилляры мозга своими концевыми отростками (именно это свойство привело Гольджи и многих других к предположению о том, что они занимаются доставкой веществ к нейронам). Во-вторых, активность в определенном участке мозга вызывает значительное увеличение кровоснабжения через этот участок, что отчетливо видно при использовании позитронной томографии магнитного резонаса и оптической регистрации. В-третьих, глиальные клетки отслеживают общий уровень активности в своем окружении. Посредством глиальной сигнализации активные нейроны могли бы получать таким образом дополнительное количество кислорода и глюкозы. В гипотезе Paulson и Newman сигналы имеют направление: нейрональная активность вызывает локальное расширение кровеносных сосудов и увеличение кровоснабжения именно там, где это необходимо.

5. Глиальные клетки и иммунные ответы в ЦНС^[b]

До совсем недавних пор считалось, что ткань центральной нервной системы находится вне контроля иммунной системы. Наличие гематоэнцефалического барьера, отсутствие лимфатической системы и сравнительная легкость, с которой приживаются участки мозга при пересадке, — все это предполагает отсутствие иммунного ответа на чужеродные антигены. В результате функции ЦНС не нарушаются при массивных аллергических реакциях, вызываемых, например, укусом пчелы. Однако, астроциты в культуре и insituвзаимодействуют с Т-лимфоцитами, чья активность или стимулирует, или подавляет. Получены доказательства в пользу того, что микроглия и активированные Т-лимфоциты могут входить в мозг и вызывать острое воспаление в мозговой ткани. Роль глии во взаимодействии между нервной и иммунной системами остается не до конца разрешенной.

Выводы

∙  Глиальные клетки в мозге и шванновские клетки на периферии создают окружение нейронов.

∙  Олигодендроциты имеют короткие отростки и миелинизируют крупные аксоны.

∙  Астроциты окружают мозговые капилляры.

∙  шванновские клетки миелинизируют периферические аксоны и продуцируют трофические молекулы.

∙  Микроглиальные клетки удаляют продукты распада после повреждения нервной системы и вовлечены в воспалительные ответы в нервной системе.

∙  Глиальные клетки имеют более отрицательный потенциал, чем нейроны, и не генерируют потенциалы действия.

∙  Глиальные клетки электрически связаны друг с другом, но не с нейронами.

∙  Мембраны   глиальных  клеток   содержат натриевые,   калиевые,   кальциевые  ионные каналы, а также рецепторы, насосы и транспортеры.

∙  Глиальные клетки играют роль в развитии нервной системы и в поддержании гомеостаза среды, окружающей нейроны.

Рекомендуемая литература:

1.Дж. Г,Николлс, А.Р.Мартин, Б.Ж.Валлас, П.А.Фукс. «От нейрона к мозгу» Издание четвертое. Москва.

2. Бер М., Фротшер М. Топический диагноз в неврологии по Петеру Дуусу

3. Дуус П. Топический диагноз в неврологии 1997. Вазар Ферро. Москва.

4.Шеперд Г. Нейробиологич. Учебник в 2-х томах 1987г.