Limity gleju
| Glia limitans | |
|---|---|
 Glia limitans (ciemnoniebieski) leży między oponą miękką a korą mózgową
| |
| Szczegółowo | |
| Części | Astrocyt , blaszka podstawna |
| Identyfikatory | |
| łacina | Limity gleju |
| Identyfikator NeuroLexa | nlx_subcell_100209 |
| Anatomiczne warunki neuroanatomii | |
Glia limitans , czyli błona ograniczająca glej , jest cienką barierą wyrostków stopy astrocytów związanych z miąższową blaszką podstawną otaczającą mózg i rdzeń kręgowy . Jest to najbardziej zewnętrzna warstwa tkanki nerwowej , a jej zadaniem jest zapobieganie nadmiernej migracji neuronów i neurogleju , komórek podtrzymujących układ nerwowy, do opon mózgowych . Glia limitans odgrywa również ważną rolę w regulowaniu ruchu małych cząsteczek i komórek do tkanki mózgowej , współpracując z innymi składnikami ośrodkowego układu nerwowego (OUN), takimi jak bariera krew-mózg (BBB) .
Lokalizacja i struktura
Okołonaczyniowe stopy astrocytów tworzą ścisły związek z blaszką podstawną miąższu mózgu , tworząc glia limitans. Błona ta leży głęboko do opony miękkiej i przestrzeni podtwardówkowej i otacza przestrzenie okołonaczyniowe (przestrzenie Virchowa-Robina). Każda substancja przedostająca się do ośrodkowego układu nerwowego z krwi lub płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF) musi przekroczyć granice gleju.
Dwie różne klasyfikacje błony granicznej gleju, glia limitans perivascularis i glia limitans superficialis, mają prawie identyczne struktury, jednak można je odróżnić od siebie na podstawie ich lokalizacji w mózgu. Glia limitans perivascularis przylega do przestrzeni okołonaczyniowej otaczającej miąższowe naczynia krwionośne i działa jako składnik wspierający barierę krew-mózg. Natomiast niemiąższowe naczynia krwionośne obecne są w przestrzeni podpajęczynówkowej nie są objęte glia limitans. Zamiast tego cała przestrzeń podpajęczynówkowa jest uszczelniona w kierunku tkanki nerwowej przez glia limitans superficialis. Te dwie części ograniczników gleju są ciągłe; jednak konwencja mówi, że część, która pokrywa powierzchnię mózgu, jest określana jako powierzchowna, a część, która otacza naczynia krwionośne w mózgu, nazywana jest okołonaczyniową.
Funkcjonować
Bariera fizyczna
Główną rolą glia limitans jest działanie jako fizyczna bariera przed niechcianymi komórkami lub cząsteczkami próbującymi dostać się do OUN. Glia limitans dzieli mózg na przedziały, aby odizolować miąższ od przedziałów naczyniowych i podpajęczynówkowych. W mózgu błona ograniczająca glej jest ważnym składnikiem bariery krew-mózg. Eksperymenty z wykorzystaniem znaczników o dużej gęstości elektronowej wykazały, że funkcjonalnymi składnikami bariery krew-mózg są komórki śródbłonka , z których składa się samo naczynie. Te komórki śródbłonka zawierają wysoce nieprzepuszczalne ścisłe połączenia które powodują, że naczynia krwionośne mózgu nie wykazują „nieszczelności” występującej w tętnicach i żyłach w innych częściach ciała. Zarówno in vivo, jak i in vitro wykazano, że wyrostki stopy astrocytów glejowych indukują tworzenie ścisłych połączeń komórek śródbłonka podczas rozwoju mózgu. Eksperyment in vivo obejmował zebrane astrocyty szczura, które umieszczono w przedniej komorze kurzego oka lub na naczyniówce omoczniowej . Przepuszczalne naczynia krwionośne z obu tęczówki lub chorioallantois stały się nieprzepuszczalne dla błękitnej albuminy po wejściu do przeszczepionego bolusa astrocytów. W eksperymencie in vitro komórki śródbłonka hodowano najpierw same, a ścisłe połączenia zaobserwowano w replikach zamrożonych pęknięć jako nieciągłe i pełne połączeń szczelinowych . Następnie komórki śródbłonka mózgu hodowano z astrocytami, co skutkowało wzmocnionymi połączeniami ścisłymi i zmniejszoną częstotliwością połączeń szczelinowych.
Glia limitans działa również jako druga linia obrony przed wszystkim, co przechodzi przez barierę krew-mózg. Jednakże, ponieważ astrocyty otaczające naczynia są połączone połączeniami szczelinowymi , nie jest on uważany za część BBB, a materiał może łatwo przechodzić między wyrostkami stopy.
Bariera immunologiczna
Astrocyty gleju granicznego są odpowiedzialne za podział mózgu na dwa podstawowe przedziały. Pierwszy przedział to uprzywilejowany immunologicznie mózg i rdzeń kręgowy. Ten przedział zawiera wiele immunosupresyjnych białek powierzchniowych komórek, takich jak CD200 i CD95L, i umożliwia uwalnianie czynników przeciwzapalnych. Drugim przedziałem są przestrzenie podpajęczynówkowe, podpęcherzowe i okołonaczyniowe, które nie są uprzywilejowane immunologicznie. Obszar ten jest wypełniony czynnikami prozapalnymi, takimi jak przeciwciała , białka dopełniacza , cytokiny i chemokiny . Uważa się, że astrocyty gleju granicznego są składnikiem mózgu wydzielającym pro- i przeciwzapalne .
Rozwój
Rozwój długich procesów komórkowych astrocytów, które są integralną częścią struktury gleju granicznego, został powiązany z obecnością komórek oponowych w oponie miękkiej. Komórki oponowe to wyspecjalizowane komórki podobne do fibroblastów , które otaczają ośrodkowy układ nerwowy i główne naczynia krwionośne. Stwierdzono, że współpracują z astrocytami w początkowym tworzeniu gleju granicznego podczas rozwoju i uczestniczą w jego dalszym utrzymaniu przez całe życie. Stwierdzono, że sztucznie indukowane niszczenie komórek opon mózgowych podczas rozwoju OUN powoduje zmianę macierzy zewnątrzkomórkowej podpiwnej i przerwanie granic gleju.
Udowodniono również, że glej limitans jest ważny w regeneracji OUN po urazach. Kiedy zmiany powstają na powierzchni mózgu, komórki oponowe dzielą się i migrują do zmiany, ostatecznie wyściełając całą jamę urazu. Jeśli uraz znacznie zmniejszył gęstość astrocytów i stworzył przestrzeń w tkance, komórki oponowe zaatakują jeszcze bardziej rozproszone. Gdy atakujące komórki oponowe stykają się z astrocytami, mogą indukować tworzenie nowych, funkcjonalnych limitanów gleju. Nowe limitany glejowe powstałe po uszkodzeniu OUN zwykle stanowią barierę dla regeneracji aksonów.
Znaczenie kliniczne
Istnieje wiele chorób związanych z problemami lub nieprawidłowościami w obrębie komórek glejowych. Wiele chorób może wynikać z naruszenia limitans gleju, w którym nie będzie już w stanie pełnić swojej funkcjonalnej roli jako bariery. Poniżej opisano dwie z bardziej powszechnych chorób wynikających z naruszenia limitans gleju.
Wrodzona dystrofia mięśniowa typu Fukuyamy (FCMD)
Naruszenia w kompleksie glia limitans-blaszka podstawna są związane z wrodzoną dystrofią mięśniową typu Fukuyamy (FCMD) , która jest uważana za wynik mikropolygyri lub małych wypukłości tkanki nerwowej. Chociaż mechanizm leżący u podstaw powstawania tych naruszeń jest w dużej mierze nieznany, ostatnie badania wykazały, że białko fukutyna jest bezpośrednio związany z rozwijającymi się zmianami. Mutacje w białku fukutyny prowadzą do obniżenia poziomu jej ekspresji w mózgu i rdzeniu kręgowym noworodków, co z kolei przyczynia się do osłabienia strukturalnej integralności gleju granicznego. Komórki neuronalne i glejowe migrują przez osłabioną barierę, powodując gromadzenie się tkanki nerwowej w przestrzeni podpajęczynówkowej. , że ta nieprawidłowa migracja, znana jako dysplazja korowa , jest jedną z głównych przyczyn FCMD.
Eksperymentalne autoimmunologiczne zapalenie mózgu i rdzenia (EAE)
Wykazano, że objawy kliniczne eksperymentalnego autoimmunologicznego zapalenia mózgu i rdzenia (EAE) są widoczne dopiero po penetracji komórek zapalnych przez glej graniczny i po wejściu do miąższu OUN. Aktywność metaloproteinaz macierzy , w szczególności MMP-2 i MMP-9, jest wymagana do penetracji komórek zapalnych gleju granicznego. Jest to najprawdopodobniej spowodowane biochemią miąższowej błony podstawnej i procesami stopy astrocytowej. MMP-2 i MMP-9 są wytwarzane przez komórki szpikowe , które otaczają limfocyty T w przestrzeni okołonaczyniowej. Te metaloproteinazy umożliwiają komórkom odpornościowym przekroczenie granic gleju i dotarcie do miąższu OUN w celu zaatakowania komórek miąższowych OUN. Gdy komórki odpornościowe dotrą do miąższu OUN i trwa atak immunologiczny, komórki miąższowe OUN są uśmiercane w celu zwalczania infekcji. Odpowiedź autoimmunologiczna na EAE prowadzi do przewlekłego ataku oligodendrocytów i neuronów, co sprzyja demielinizacji i utracie aksonów. Może to ostatecznie doprowadzić do utraty neuronów OUN.
Anatomia porównawcza
Ponieważ glej limitans pełni tak ważną funkcję strukturalną i fizjologiczną u ludzi, nie jest zaskoczeniem, że ewolucyjne prekursory błony granicznej gleju można znaleźć u wielu innych zwierząt.
Owady mają otwarty układ krwionośny , więc w ich zwojach nie ma naczyń krwionośnych . Mają jednak otoczkę z okołonerwowych komórek glejowych , które otaczają układ nerwowy i wykazują te same ciasne połączenia okluzyjne, które są indukowane przez glej limitans u ludzi. Komórki te działają jak bariera i są odpowiedzialne za ustalenie gradientów przepuszczalności.
U niektórych mięczaków obserwuje się barierę glejowo-śródmiąższową bez obecności ścisłych połączeń. W szczególności mięczaki głowonogów mają zwoje mózgowe, które mają mikrokrążenie , często obserwowane w składzie organizmów wyższych. Często komórki glejowe tworzą bezszwową otoczkę całkowicie otaczającą przestrzeń krwi. Bariera składa się z strefowych połączeń międzykomórkowych , a nie ciasnych połączeń, ze szczelinami utworzonymi przez zewnątrzkomórkowe włókienka . Uważa się, że oprócz ochrony przed krwią bariery te wykazują lokalną kontrolę nad mikrośrodowiskiem wokół określonych grup neuronów, co jest funkcją wymaganą w przypadku złożonych układów nerwowych.
Stwierdzono, że małpy i inne naczelne mają błonę ograniczającą glej, niezwykle podobną do ludzkiej. Badania na tych zwierzętach wykazały, że grubość gleju granicznego nie tylko różni się znacznie między różnymi gatunkami, ale także w różnych regionach ośrodkowego układu nerwowego tego samego organizmu. Dalsze obserwacje młodych i starych małp wykazały, że młodsze osobniki mają cieńsze błony z mniejszą liczbą warstw wyrostków astrocytowych, podczas gdy starsze małpy mają znacznie grubsze błony.
Obecne badania
Od 2011 roku badania koncentrują się na dwukierunkowej komunikacji między neuronami a komórkami glejowymi. Komunikacja między tymi dwoma typami komórek umożliwia przewodzenie aksonalne, transmisję synaptyczną, a także przetwarzanie informacji w celu regulacji i lepszej kontroli procesów zachodzących w ośrodkowym układzie nerwowym. Różne formy komunikacji obejmują neurotransmisję , strumienie jonów i cząsteczki sygnałowe . Jeszcze w 2002 roku R. Douglas Fields i Beth Stevens-Graham opublikowali nowe informacje na temat procesu komunikacji neuron-glej. Użyli zaawansowanych metod obrazowania, aby wyjaśnić, że kanały jonowe obserwowane w komórkach glejowych nie przyczyniły się do potencjałów czynnościowych , ale raczej pozwoliły glejowi określić poziom aktywności neuronów w pobliżu. Komórki glejowe były zdeterminowane, aby komunikować się ze sobą wyłącznie za pomocą sygnałów chemicznych, a nawet miały wyspecjalizowane systemy sygnalizacji neuroprzekaźników glejowo-glejowych i neuronowo-glejowych. Ponadto stwierdzono, że neurony uwalniają przekaźniki chemiczne w regionach pozasynaptycznych, co sugeruje, że związek neuron-glej obejmuje funkcje wykraczające poza transmisję synaptyczną. Wiadomo, że glej pomaga w synapsie tworzenie, regulowanie siły synaps i przetwarzanie informacji, jak wspomniano powyżej. Proces uwalniania trifosforanu adenozyny (ATP), glutaminianu i innych przekaźników chemicznych z gleju jest przedmiotem dyskusji i jest postrzegany jako kierunek przyszłych badań.