| gliocitul de manta | |
|---|---|
| Textile | agitat |
Gliocitele de manta (satelit) sunt celule gliale care acoperă corpurile neuronilor din ganglionii spinali, simpatici și parasimpatici [1] [2] . Gliocitele de manta, ca și celulele Schwann , se dezvoltă din celulele crestei neurale [3] . Gliocitele de manta îndeplinesc multe funcții diferite, inclusiv controlul micromediului ganglionilor simpatici [2] . Se crede că ele îndeplinesc aceeași funcție ca astrocitele din sistemul nervos central (SNC) [2]. Ele furnizează nutrienți neuronilor din jurul lor și îndeplinesc o funcție structurală. Ele îndeplinesc și o funcție de absorbție a șocurilor. În plus, pe suprafața acestor celule există diverși receptori care le permit să răspundă la anumite substanțe neuroactive [4] . Mulți dintre acești receptori sunt asociați cu cauzele diferitelor boli, inclusiv durerea cronică [5] și herpesul [6] .
Gliocitele de manta sunt principalele celule gliale prezente în sistemul nervos periferic, și anume în ganglionii spinali, [1] simpatici și parasimpatici. [2] Ei formează o înveliș celular subțire în jurul neuronilor din acești ganglioni.
În centrul corpului gliocitului mantalei există un nucleu relativ mare . Pe toate părțile corpului gliocitelor se formează excrescențe perineurale plate. Zona care conține nucleul are cel mai mare volum de citoplasmă , prin urmare, în locul în care se află nucleul gliocitului, învelișul neuronului este mai gros. [2] Învelișul unui neuron poate fi și mai gros dacă mai multe gliocite sunt una peste alta, grosimea fiecăruia dintre gliocite este de aproximativ 0,1 micrometru. [7]În ciuda formei lor turtite, gliocitele de manta conțin toate organitele obișnuite necesare pentru formarea diferitelor produse celulare și menținerea homeostaziei în interiorul celulei. Membrana plasmatică din gliocitul mantalei este subțire și nu foarte densă, [8] membrana conține molecule de adeziune celulară, [9] receptori pentru neurotransmițători și alte molecule [8] și canale ionice , în special cele de potasiu. [10] Gliocitele individuale ale mantalei au reticul endoplasmatic (ER) atât granular, cât și agranular, [11] dar ER agranulară este mai puțin frecventă. [8] Cel mai adesea, aparatul Golgi și centriolii din gliocitele de manta sunt situate aproape de nucleu. Pe de altă parte, mitocondriile se găsesc în întreaga citoplasmă [8] împreună cu organele implicate în autofagie și alte forme de degradare catabolică, cum ar fi lizozomii , granulele de lipofuscină și peroxizomii . [12] Microtubulii și filamentele intermediare se găsesc, de asemenea, în întreaga citoplasmă și cel mai adesea sunt situate paralel cu teaca neuronilor, care este formată din gliocite. O concentrație mare a acestor filamente se găsește în gliocitele de manta din jurul tuberculilor axonilor și părțile inițiale ale axonilor neuronilor ganglionilor simpatici. [8] În unele gliocite ale mantalei, oamenii de știință au descoperit un singur cilio care crește de la suprafața celulei în apropierea nucleului și se extinde departe în spațiul extracelular într-o depresiune profundă a membranei plasmatice. [13] Cu toate acestea, acest ciliu este format din doar 9 perechi de microtubuli, fără o pereche centrală, ceea ce îl face foarte asemănător cu cilii neuronilor, celulelor Schwan și astrocitelor din SNC. [opt]
Gliocitele de manta din ganglionul spinal sunt celule lamelare, care se găsesc cel mai adesea într-o teacă continuă de mai multe astfel de celule în jurul fiecărui neuron senzorial. [1] Numărul de gliocite de manta care alcătuiesc învelișul neuronului crește proporțional cu creșterea volumului neuronului pe care îl înconjoară. În plus, volumul învelișului crește proporțional cu creșterea suprafeței corpului neuronului. Distanța dintre învelișul și membrana plasmatică a neuronului este de 20 de nanometri, datorită căruia neuronul, împreună cu învelișul gliocitelor de manta, formează o unitate anatomică și funcțională. [14] Aceste unități individuale sunt separate unele de altele prin țesut conjunctiv. Cu toate acestea, există grupuri de 2-3 neuroni situati unul lângă altul și neseparați de țesut conjunctiv. Cel mai adesea, fiecare neuron dintr-un grup este înconjurat de învelișul său, dar nu întotdeauna. [15] Unii neuroni senzoriali au microvilozități care se extind de la suprafața lor celulară. Datorită apropierii neuronilor de membranele gliocitelor de manta, aceste microvilozități ale membranei plasmatice neuronale cad în șanțurile membranei, ceea ce, eventual, permite celulelor să facă schimb de substanțe între ele. [16]
În ganglionii simpatici, gliocitele de manta sunt unul dintre cele trei tipuri principale de celule, celelalte două sunt neuroni ganglioni simpatici și celule mici intens fluorescente (celule MYF), [2] Celulele SIF ale ganglionilor simpatici sunt separate în grupuri, fiecare dintre ele fiind înconjurat de o teacă SGC. [17] fiind interneuroni . Celulele MIT ale ganglionilor simpatici sunt împărțite în grupuri, fiecare dintre acestea fiind înconjurat de o teacă de gliocite ale mantalei. Gliocitele mantalei ale ganglionilor simpatici provin din creasta neurală și nu proliferează în timpul dezvoltării embrionare până la apariția și maturizarea neuronilor, ceea ce indică faptul că neuronii declanșează diviziunea și maturarea gliocitelor de manta. [3] Gliocitele de manta din ganglionii simpatici au aceeași structură ca și cele din ganglionul spinal, cu excepția faptului că există sinapse în ganglionii simpatici . Prin urmare, teaca din jurul neuronilor simpatici trebuie să iasă mai mult pentru a acoperi tuberculul axon. [18] Zonele de înveliș din apropierea tuberculului axonal sunt mai groase decât învelișul din jurul altor părți ale neuronului. Acest lucru sugerează că gliocitele de manta joacă un rol în crearea unui mediu specific în jurul sinapsei, influențând transmiterea sinaptică.
Mulți oameni compară gliocitele de manta cu astrocitele din SNC, deoarece au unele proprietăți fiziologice și anatomice, cum ar fi prezența transportatorilor de neurotransmițători și expresia glutamin sintetazei . [2] Cu toate acestea, există factori distinctivi care permit gliocitelor de manta să fie clasificate în propria lor categorie distinctă de celule gliale. Gliocitele mantalei înconjoară adesea neuronii senzoriali și parasimpatici individuali cu o teacă completă și continuă, în timp ce majoritatea neuronilor ganglionari simpatici nu au o înveliș continuă, ceea ce permite schimbul direct limitat de substanțe între spațiul extracelular al neuronului și spațiul țesutului conjunctiv , unde sunt gliocitele de la manta. situat. [7] Mai mult, există joncțiuni de gol între gliocitele de manta din jurul neuronilor vecini, precum și între gliocitele de manta din aceeași teacă (joncțiuni de decalaj reflexive). [1] Aceste joncțiuni gap au fost detectate folosind microscopia electronică și diverși markeri, cum ar fi galbenul Lucifer sau neurobiotina. Măsura în care sunt conectate gliocitele de manta din aceleași membrane sau ale diferitelor membrane este legată de nivelul pH -ului din mediul celular. [1] În experimente pe șobolani și șoareci, s-a descoperit că gliocitele de manta au receptori pentru mulți neurotransmițători, de exemplu, receptori muscarinici pentru acetilcolină și receptori pentru eritropoietina . [1] Pentru a diferenția între gliocitele de manta și alte celule gliale, cercetătorii au folosit markeri pentru a identifica proteinele prezente în diferite celule. Deși gliocitele de manta exprimă proteina acidă fibrilară glială (GFAP) [19] și proteinele S-100 , [20] cel mai utilizat marker pentru a identifica gliocitele de manta astăzi este glutamina sintetaza. Nivelul de expresie al glutamin sintetazei este relativ scăzut în repaus, dar crește semnificativ dacă axonul neuronului este deteriorat. [1] În plus, gliocitele de manta au mecanisme de eliberare a citokinelor , adenozin trifosfat (ATP) și alți mesageri secundari chimici. [2]
În prezent, cercetările sunt în desfășurare pentru a stabili rolul fiziologic al gliocitelor de manta. Teoriile actuale sugerează că gliocitele de manta joacă un rol semnificativ în controlul micromediului ganglionilor simpatici. Aceste teorii se bazează pe observația că gliocitele mantalei învelesc aproape complet neuronii și pot regla permeabilitatea membranei celulare. [2] S-a demonstrat că dacă o proteină fluorescentă este injectată direct în ganglionul cervical pentru a ocoli sistemul circulator , aceasta nu se găsește pe suprafața neuronilor. Acest lucru sugerează că gliocitele de manta pot regla spațiul extracelular al neuronilor individuali. [21] Unii cred că gliocitele de manta din ganglionii sistemului nervos autonom joacă același rol ca și bariera hematoencefalică - ca o barieră funcțională pentru moleculele mari. [22]
Rolul gliocitelor de manta ca regulator al micromediului neuronal este caracterizat in continuare prin proprietatile lor electrice, care sunt foarte asemanatoare cu cele ale astrocitelor. [23] Astrocitele joacă un rol bine studiat și definit în controlul micromediului din creier , așa că cercetătorii investighează orice rol omolog pentru gliocitele de manta din ganglionii simpatici. Una dintre modalitățile de control al micromediului din ganglionii senzoriali este absorbția de substanțe cu ajutorul proteinelor transportoare specializate care transportă neurotransmițători în celulă împreună cu Na + și CL − . [24] Transportatori de glutamat și acid gamma-aminobutiric (GABA) au fost găsiți în gliocitele de manta . [25] Aparent, sunt implicați activ în controlul compoziției spațiului extracelular al ganglionilor. Enzima glutamin sintetaza, care catalizează conversia glutamatului în glutamină, se găsește în cantități mari în gliocitele de la manta. [26] În plus, gliocitele de manta conțin enzimele legate de glutamat glutamat dehidrogenază și piruvat carboxilază și astfel pot furniza neuronilor nu numai glutamină, ci și malat și lactat . [26]
Spre deosebire de neuronii vecini, gliocitele de manta nu au sinapse, dar sunt echipate cu receptori pentru diverși neurotransmițători care sunt similari cu cei găsiți în neuroni. [4] În mugurii sinaptici, precum și în alte părți ale neuronului, există receptori pentru acetilcolină , GABA, glutamat, ATP, norepinefrină , substanță P , capsaicina - care afectează direct fiziologia acestor celule. [27] Cercetările actuale indică faptul că gliocitele de manta sunt, de asemenea, capabile să răspundă la aceiași stimuli chimici ca și neuronii. Cercetările sunt în curs de desfășurare și rolul gliocitelor de manta în mecanismele de recuperare neuronală după leziuni rămâne de explorat pe deplin.
Rolul celulelor gliale, inclusiv al gliocitelor de manta, ca răspuns la leziunile și leziunile neuronale a fost de mult recunoscut. Gliocitele de manta joacă un rol special în inițierea și menținerea durerii cronice, inclusiv hiperalgezia și alte forme de durere spontană. [28]
Secreția de molecule biologic activeGliocitele de manta pot elibera citokine si alte molecule biologic active care transmit durerea neuronale. [5] Neurotrofinele , factorul de necroză tumorală -alfa (TNF-alfa), sunt alți factori celulari care cresc sensibilitatea neuronilor la durere. [28] Gliocitele de manta sunt prezente în SNP în număr mai mic decât alte tipuri mai cunoscute de celule gliale, cum ar fi astrocitele, dar afectează nocicepția datorită unora dintre proprietățile lor fiziologice și farmacologice. [19] De fapt, ca și astrocitele, gliocitele de manta pot simți și regla activitatea neuronilor din apropiere. [28] În primul rând, după leziuni neuronale, gliocitele de manta încep să crească nivelurile GFAP și să se dividă. Ele pot elibera chemokine , care sunt analoge cu cele eliberate de celulele Schwann și promovează recrutarea și proliferarea macrofagelor . În plus, mai multe grupuri de cercetare au constatat că nivelul de comunicare între gliocitele mantalei crește după leziunea nervului, ceea ce afectează percepția durerii, probabil din mai multe motive. Joncțiunile gap sunt de obicei folosite pentru a redistribui ionii K + între gliocitele învecinate ale mantalei. Cu toate acestea, atunci când nervul este deteriorat, numărul de joncțiuni între ele crește foarte mult. Este posibil ca acest lucru să se datoreze mai multor ATP și glutamat, ceea ce duce în cele din urmă la o reciclare crescută a glutamatului. O creștere a nivelului de glutamat duce la excitare excesivă și la creșterea nocicepției. [19]
Varietate de receptori și canale ioniceDiferiți receptori neuronali prezenți pe gliocitele de manta sunt implicați în semnalele de durere induse de ATP, în special purinoceptori: homomultimerul P2X3 și heteromultimerul P2X2/3. În general, familia de receptori P2X răspunde la ATP eliberat de neuroni. Aproape toate subtipurile P2X se găsesc în neuronii senzoriali, cu excepția receptorului P2X7 , care este exprimat selectiv de celulele gliale, inclusiv gliocitele de manta. Receptorul este implicat în eliberarea de interleukine IL-1β din macrofage, microglia și astrocite. Receptorul joacă probabil un rol în cascada de evenimente care duc la inflamație și durere neuropatică. S-a descoperit că acest receptor are un antagonist sub formă de A-317491, care, dacă este prezent, este capabil să reducă atât excitația evocată, cât și cea spontană a diferitelor clase de neuroni spinali, precum și să inhibe eliberarea IL-1p. Cu toate acestea, se crede că influența externă a receptorilor P2X3 și P2Y1 complică interacțiunea dintre P2X7 și antagonistul său, făcându-l să nu fie o țintă ideală pentru tratamentul farmacologic. [5]
Receptorii P2Y se găsesc, de asemenea, atât pe neuroni, cât și pe celulele gliale. Rolul lor este mai puțin clar decât cel al receptorilor P2X, dar s-a observat că au mai multe funcții conflictuale. În unele cazuri, acești receptori acționează ca analgezice , deoarece P2Y1 are capacitatea de a suprima acțiunea lui P2X3. În alte cazuri, receptorii promovează nocicepția prin modularea concentrației extracelulare a peptidei legate de gena calcitoninei (CGRP). Aceste roluri contradictorii sunt explorate, astfel încât să poată servi drept potențiale ținte pentru dezvoltarea diferitelor medicamente terapeutice în viitor. [5]
Gliocitele de manta au, de asemenea, un tip specific de canal, canalul Kir4.1, care menține concentrația scăzută necesară de K+ extracelular pentru a controla hiperexcitabilitatea cunoscută că provoacă migrene . În plus, se crede că concentrația extracelulară de K + este controlată de guanină nucleozidă guanozină . Guanozina poate fi implicată în comunicarea dintre neuroni și gliocitele de manta și interacțiunile în ganglionii senzoriali și este, de asemenea, o țintă potențială care poate controla modificările concentrației extracelulare de K + asociate cu durerea cronică. [5]
Ganglionii senzoriali sunt asociați cu infecții virale, cum ar fi herpesul simplex, care poate exista latenți în ganglioni timp de decenii după infecția inițială. [29] Când virusul se reactivează, apar vezicule pe piele și pe membranele mucoase . În stadiul latent, virusurile sunt rareori localizate în gliocitele mantalei ale ganglionilor senzoriali, dar gliocitele mantalei pot juca totuși un rol important în dezvoltarea bolii. [6] Se presupune că gliocitele din manta pot crea bariere în calea răspândirii virusului de la neuronii infectați la cei neinfectați. [30] [31] Dacă această barieră se prăbușește, atunci infecția se răspândește mai larg. [32] Acest lucru poate fi explicat prin faptul că gliocitele de manta sunt localizate pe neuroni, ceea ce le permite să protejeze acești neuroni. Se presupune, de asemenea, că gliocitele de manta iau parte la eliminarea ganglionului de virus, la protejarea și restabilirea sistemului nervos după ce virusul a părăsit stadiul latent. [unu]
O mare parte din informațiile disponibile pe tema gliocitelor de manta provine din studii care s-au concentrat pe neuronii senzoriali care înconjoară gliocitele mantalei, mai degrabă decât pe gliocitele mantalei în sine. În viitor, cercetătorii plănuiesc să dedice mai mult timp și atenție gliocitelor de manta, care au multe dintre funcțiile de susținere și de protecție necesare vieții. [1] Neurotransmițătorii și receptorii hormonali de pe gliocitele de manta vor fi studiati și caracterizați. [1] Modificările receptorilor cauzate de diferite mutații și boli vor fi, de asemenea, studiate pentru a determina efectele acestor afecțiuni. [1] În plus, mecanismul de comunicare dintre neuroni și gliocitele de manta este în esență necunoscut, deși este probabil ca diferiți receptori de pe neuroni și gliocitele de manta să fie utilizați pentru semnalizarea chimică, posibil prin P2Y. [33] Ca 2+ și NO și efectele lor ar trebui, de asemenea, studiate pentru a obține o înțelegere mai profundă a interacțiunii dintre cele două tipuri de celule. [1] În cele din urmă, un alt domeniu pentru cercetări viitoare este de a investiga posibilitatea ca gliocitele de manta să influențeze transmiterea sinaptică în ganglionii autonomi. [34]