الخلايا النجمية ، الخصائص التشريحية والوظائف

ال الخلايا النجمية, المعروف أيضا باسم astroglías ، فهي نوع من الخلايا الدبقية من السلالات الجلدية العصبية. مشتقة من الخلايا المسؤولة عن توجيه هجرة السلائف أثناء النمو والتي تشكلت خلال المراحل المبكرة من تطور الجهاز العصبي المركزي.

تبرز هذه الخلايا باعتبارها الخلايا الدبقية الأكثر أهمية والأكثر عددًا داخل مناطق مختلفة من الدماغ. وظيفيا ، فهي مسؤولة عن أداء عدد كبير من الأنشطة الرئيسية لأداء النشاط العصبي.

ترتبط الخلايا النجمية مباشرة مع كل من الخلايا العصبية وخلايا الجسم الأخرى. وبالمثل ، فهي مسؤولة عن تشكيل الحدود بين الجسم والجهاز العصبي المركزي من خلال ما يسمى glia limans.

في هذه المقالة نستعرض الخصائص الرئيسية للخلايا النجمية. وتناقش خصائصه الجزيئية والفسيولوجية ، ويتم شرح الوظائف التي يؤديها هذا النوع من الخلايا.

خصائص الخلايا النجمية

الخلايا النجمية تشكل معظم خلايا الجسم. إنها جزء من الخلايا الدبقية ، أي أنها سلسلة من العناصر المسؤولة عن مرافقة ومساعدة أداء الخلايا العصبية في الدماغ.

يبدو أن كمية الخلايا النجمية في دماغ الكائنات الحية مرتبطة بحجم الحيوان. وهكذا ، على سبيل المثال ، تحتوي الذباب على 25٪ من الخلايا النجمية ، بينما تحتوي الفئران على 60٪ ، والإنسان 90٪ والفيلة 97٪.

جميع أنواع الخلايا الدبقية ، الأكثر وفرة هي الخلايا النجمية. تشير الدراسات حول مدى انتشاره إلى أن هذا النوع من الخلايا يشكل حوالي 25 ٪ من حجم المخ.

فيما يتعلق بوظيفتها ، تتميز الخلايا النجمية بنشاط غامض إلى حد ما. منذ وصفه من قبل Ramón y Cajal ، أحد أشهر العلماء في التاريخ ، ولاحقًا بواسطة Río-Ortega ، فقد اعتبروا أنهم يؤدون وظائف دعم فقط.

ومع ذلك ، خلال السنوات الأخيرة ، تم إعادة النظر في وظيفتها ، وقد ثبت أن هذه الخلايا حيوية في السماح للبيئة الدقيقة التي تؤدي إلى عمل الدماغ بشكل مناسب.

وبالمثل ، أظهرت الخصائص الجزيئية التي تم وصفها حول الخلايا النجمية أن هذه الخلايا تلعب دورًا أساسيًا في نقل المعلومات داخل الجهاز العصبي.

مورفولوجيا

ليس كل الخلايا النجمية لها نفس الخصائص. في الواقع ، يمكن تصنيف هذه الأنواع من الخلايا ، وفقًا لمورفولوجيتها ، في مجموعتين كبيرتين: الخلايا النجمية البروتوبلازمية والنجمية الليزرية.

تتميز الخلايا النجمية البروتوبلازمية بأنها داخل المادة الرمادية للجهاز العصبي. عملياته تنطوي على كل من نقاط الاشتباك العصبي (اتصال مع الخلايا العصبية) والأوعية الدموية.

تتميز من الناحية الشكلية بشكل كروي ، مع العديد من الفروع الرئيسية التي تؤدي إلى عمليات متفرعة للغاية ، وكذلك توزيع موحد.

الخلايا النجمية الليفي ، من ناحية أخرى ، تقع في المادة البيضاء للجهاز العصبي. تتميز بالتواصل المباشر مع العقد من Ranvier ، وكذلك مع الأوعية الدموية.

إن تشعب الخلايا النجمية الليفي أصغر فيما يتعلق بالألياف الأولية ، وتتميز عملياتها بكونها أكثر استطالة بواسطة الألياف العصبية.

لا تتداخل إسقاطات كلا النوعين من الخلايا النجمية في الدماغ البالغ ، ومع ذلك ، فقد ثبت أن هذه الأنواع من الخلايا تنشئ تقاطعات فجوة مع عمليات الخلايا النجمية المجاورة.

وبالمثل ، تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن هذا التصنيف المورفولوجي هو الأكثر استخدامًا على المستوى العلمي لأبحاثه ، إلا أن الخلايا النجمية خلايا غير متجانسة للغاية.

في الواقع ، تم التمييز بين أنواع أكثر من الخلايا النجمية وفقًا لخصائصها ، مثل الخلايا النجمية المتخصصة أو glia's Bergmann أو glia muller..

هيكل

يتم الحفاظ على الخصائص الهيكلية للهيكل الخلوي النجمي من خلال شبكة خيوط وسيطة. المكون الرئيسي لهذه الشعيرات هو البروتين الحمضي الليفية الدبقية (GFAP).

في الواقع ، يعد GFAP الناجم عن تلف في الدماغ والأمراض التنكسية للجهاز العصبي المركزي ، والذي يتم تعبيره أيضًا مع تقدم العمر ، العلامة الكلاسيكية لتحديد الخلايا المناعية النجمية..

يتميز GFAP من خلال تقديم ثمانية أشكال متجانسة تنشأ عن إفساد بديل. يتم التعبير عن كل منهم في مجموعات فرعية محددة من الخلايا النجمية ويمنح خصائص هيكلية مختلفة عن شبكة الشعيرات الوسيطة.

عملية

تتميز الخلايا النجمية بأنها خلايا مثيرة ذات خصائص تواصلية. بمعنى ، يتم تنشيطها بواسطة كل من الإشارات الداخلية والإشارات الخارجية وإرسال رسائل محددة إلى الخلايا المجاورة.

تُعرف هذه العملية التي ينفذها هذا النوع من الخلايا باسم عملية "نقل gliotransmission". في هذا المعنى ، الخلايا النجمية هي عناصر مثيرة ومتصلة ، ولكنها لا تولد إمكانات فعلية مثل الخلايا العصبية.

الخلايا النجمية تظهر زيادات عابرة في تركيز الكالسيوم داخل الخلايا. هذه التعديلات في تركيز الكالسيوم هي المسؤولة عن التواصل بين الخلايا النجمية ، وكذلك التواصل بين الخلايا النجمية والخلايا العصبية.

بشكل أكثر تحديدًا ، يتميز عمل الخلايا النجمية بالعناصر التالية:

1. يحدث مثل التذبذبات الجوهرية الناتجة عن إطلاق الكالسيوم من مخازن داخل الخلايا (الإثارة التلقائية).
2. يحدث الناجم عن عمليات الإرسال الصادرة عن الخلايا العصبية. على وجه التحديد ، تطلق الخلايا العصبية مواد مثل ATP أو الغلوتامات ، التي تنشط المستقبلات المقترنة ببروتينات G التي تؤدي إلى إطلاق الكالسيوم من الشبكة الإندوبلازمية.
3. بعض من إطالة الأطواق تكون على اتصال مع الأوعية الشعرية التي تشكل عمليات تجميلية. في حالات أخرى ، يمكن لإطالات هذه الخلايا أن تحيط بالمشابك العصبية.

تتميز نواة الخلايا النجمية بأنها أكثر وضوحًا من الأنواع الأخرى من الخلايا الدبقية. وبالمثل ، يحتوي السيتوبلازم على كمية عالية من حبيبات الجليكوجين وخيوط وسيطة.

بهذا المعنى ، تستطيع الخلايا النجمية التعبير عن عدد كبير من مستقبلات أجهزة الإرسال المختلفة في الغشاء. هذه الحقيقة تحفز أن تكون المواد المختلفة مثل الغلوتامات أو GABA أو أستيل كولين قادرة على توليد زيادة الكالسيوم داخل الخلايا.

من ناحية أخرى ، الخلايا النجمية عبارة عن خلايا نيلية لا تستجيب فقط لوجود نواقل عصبية ، ولكنها أيضًا قادرة على إطلاق المواد الكيميائية.

هذا الإرسال الذي تم تعليقه للتو حول عمل الخلايا النجمية ينشأ بفضل جزيء messenger IP3 والكالسيوم. جزيء المرسِل IP3 مسؤول عن تنشيط قنوات الكالسيوم في عضيات الخلايا.

من خلال القيام بذلك ، تطلق الخلايا النجمية هذه المواد في السيتوبلازم. تحفز أيونات الكالسيوم المنبعثة إنتاج كميات أعلى من IP3 ، وهي حقيقة تحفز ظهور الموجة الكهربائية التي تنتشر من الخلايا النجمية إلى الخلايا النجمية.

على المستوى خارج الخلية ، من ناحية أخرى ، فإن إطلاق ATP وتفعيل مستقبلات البيورينج للخلايا النجمية المجاورة هي العناصر التي تؤدي إلى تواصل هذا النوع من الخلايا..

وظائف

على الرغم من أنها لم تُمنح في البداية سوى وظائف دعم الخلايا النجمية ، فقد ثبت الآن أن هذه الخلايا تلعب دورًا مهمًا في العديد من جوانب التطور والتمثيل الغذائي وأمراض الجهاز العصبي.

في الواقع ، هذه الخلايا هي عناصر أساسية في الدعم الغذائي والتمثيل الغذائي لبعض الخلايا العصبية. بدوره ، تمايزها ، نشأة نقاط الاشتباك العصبي والتوازن الدماغي يعدل بقاءهم.

في هذا المعنى ، فإن الوظائف الرئيسية التي مُنحت للنجميات في تحقيقات مختلفة هي: المشاركة في تطوير الجهاز العصبي ، والتحكم في الوظيفة العصبية ، وتنظيم تدفق الدم ، والطاقة ، والتمثيل الغذائي للجهاز العصبي ، وتعديل الإيقاعات الأركاديين ، ويشارك في حاجز الدم في الدماغ والتمثيل الغذائي للدهون.

تطوير الجهاز العصبي واللدونة متشابك

الخلايا النجمية هي خلايا تلعب دوراً أساسياً في تطور الجهاز العصبي. يتم توجيه محاور النمو للخلايا العصبية نحو أهدافها من خلال جزيئات الدليل المستمدة من الخلايا النجمية.

وبالمثل ، يمكن أن تلعب هذه الخلايا دورًا مهمًا في التقليم المتشابك من خلال مسارات البلعمة.

من ناحية أخرى ، تشارك الخلايا النجمية بفاعلية في التخليق ، أثناء النمو وبعد معاناته من آفات في الجهاز العصبي المركزي.

في الواقع ، أظهرت العديد من الدراسات أن النشاط العصبي العصبي يتناقص بشكل ملحوظ من خلال عدم وجود الخلايا النجمية ويزيد عندما توجد هذه الأنواع من الخلايا.

السيطرة على وظيفة متشابك

وقد أظهرت بعض الدراسات أن الخلايا النجمية تشارك مباشرة في انتقال متشابك من خلال إطلاق جزيئات نشطة synaptically المعروفة باسم الناقلات gliotransmitters..

يتم إطلاق هذه الجزيئات بواسطة الخلايا النجمية استجابة للنشاط العصبي المتشابك ، الذي ينتج عنه إثارة هذه الخلايا الدبقية بموجات الكالسيوم. وبالمثل ، في الوقت نفسه ، تؤدي هذه الجزيئات إلى استثارة الخلايا العصبية.

بهذا المعنى ، أظهر كانج وزملاؤه أن الخلايا النجمية تتوسط في فعالية انتقال متشابك مثبط في شرائح الحصين. من ناحية أخرى ، أظهر فيلين وآخرون أن هذه الخلايا الدبقية تحفز التزامن العصبي الذي يقاس بالغلوتامات.

تنظيم تدفق الدم

وظيفة أخرى مهمة للنجوم هي تنظيم تدفق الدم الذي يصل إلى الجهاز العصبي. ويتم هذا النشاط من خلال اقتران التغييرات في دوران الأوعية الدقيقة في الدماغ مع نشاط الخلايا العصبية.

موجات الكالسيوم في الخلايا النجمية ترتبط بشكل إيجابي مع زيادة في دوران الأوعية الدقيقة. وبالمثل ، تم الإبلاغ عن أدلة على أن الإشارات العصبية تحفز موجات الكالسيوم في الخلايا النجمية التي تطلق الوسطاء مثل البروستاجلاندين أو أكسيد النيتريك..

يتم تنفيذ هذه الوظيفة نظرًا لأن الخلايا النجمية لها مجالان: القدم الوعائية والقدم العصبية. يُعرف الارتباط الوثيق بين الخلايا العصبية والخلايا النجمية والأوعية الدموية باسم الوصلة العصبية الوعائية وهو أحد العناصر الأكثر أهمية لضمان حسن سير الجهاز العصبي..

الطاقة والتمثيل الغذائي للجهاز العصبي

الخلايا النجمية هي خلايا تساهم أيضًا في عملية التمثيل الغذائي الصحيحة للجهاز العصبي المركزي.

يتم تنفيذ هذه الوظيفة بفضل عمليات ملامسة الأوعية الدموية. هذه العمليات تسمح للنجوم بتجزيء الجلوكوز من الدورة الدموية وتوفير مستقلبات الطاقة للخلايا العصبية.

في الواقع ، أظهرت العديد من التحقيقات أن الخلايا النجمية هي المحبب الرئيسي لحبيبات الجليكوجين في المخ. أيضا ، هذه الحبيبات أكثر وفرة بكثير في المناطق ذات الكثافة العالية متشابك ، وبالتالي ، ارتفاع نفقات الطاقة.

أخيرًا ، تبين أيضًا أن مستويات الجليكوجين في الخلايا النجمية يتم تحديدها بواسطة الغلوتامات وأن مستقلبات الجلوكوز تنتقل إلى الخلايا النجمية المجاورة من خلال تقاطعات الفجوة..

حاجز الدم في الدماغ

حاجز الدم في الدماغ هو بنية حيوية للجهاز العصبي الذي ينظم "دخول" المواد إلى الدماغ. يتكون هذا الحاجز من الخلايا البطانية التي تشكل تقاطعات ضيقة وتحيط بها الصفيحة القاعدية ، pericyas perivascular ومحطات الخلايا النجمية..

وبالتالي ، فمن المفترض أن الخلايا النجمية يمكن أن تلعب دورا هاما في تشكيل ونشاط حاجز الدم في الدماغ ، ومع ذلك ، فإن وظيفة الخلايا النجمية المذكورة حاليا ليست موثقة جيدا..

أظهرت بعض الدراسات أن هذا النوع من الخلايا الدبقية مسؤول عن إحداث خصائص الحاجز في الخلايا البطانية عن طريق إطلاق عوامل مختلفة..

تنظيم إيقاعات الساعة البيولوجية

تتواصل الخلايا النجمية مع الخلايا العصبية من خلال الأدينوزين ، وهي مادة متورطة في توازن النوم والتأثيرات المعرفية الناتجة عن الحرمان من النوم.

في هذا المعنى ، يعد تثبيط نقل الخلايا النجمية أحد العناصر التي تمنع العجز المعرفي المرتبط بالحرمان من النوم..

استقلاب الشحوم وإفراز البروتين الدهني

أخيرًا ، الخلايا النجمية هي خلايا مرتبطة أيضًا بعملية التمثيل الغذائي للدهون في الجهاز العصبي. يتم تنفيذ هذه الوظيفة من خلال مستويات الكوليسترول ، والتي يتم تنظيمها بإحكام بين الخلايا العصبية والخلايا النجمية.

وبالمثل ، ترتبط التغييرات في أيض الدهون ، وخاصة الكوليسترول ، أيضًا بتطور الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر أو مرض بيك..

بهذه الطريقة ، الخلايا النجمية هي عناصر مهمة في عملية التمثيل الغذائي للدهون في الدماغ ، وكذلك في الوقاية من الأمراض التنكسية العصبية.

مراجع

1. A. Barres سر وسحر glia: نظرة على أدوارهم في الصحة والمرض. Neuron، 60 (2008)، pp. 430-440.
2. Fiacco TA، Agulhon C، McCarthy KD (October 2008). "فرز فسيولوجيا الخلايا النجمية من علم الأدوية".
3. Muroyama، Y؛ فوجيوارا أوركين ، ش. رويتش ، DH (2005). "مواصفات الخلايا النجمية بواسطة بروتين bHLH SCL في منطقة محظورة من الأنبوب العصبي". 438 (7066): 360-363.
4. Kimelberg HK، Jalonen T، Walz W (1993). "تنظيم البيئة المكروية للدماغ: أجهزة الإرسال والأيونات". في مورفي S.Astrocytes: الصيدلة وظيفة. سان دييغو ، كاليفورنيا: الصحافة الأكاديمية. ص. 193-222.
5. V. Sofroniew، H.V. Vinters Astrocytes: biology and pathology Acta Neuropathol، 119 (2010)، p. 7-35.
6. Doetsch ، الأول كايل ، دي. ليم ، جيه إم غارسيا فيردوغو تعد الخلايا النجمية للخلايا البطينية من Alvarez-Buylla عبارة عن خلايا جذعية عصبية في خلايا الدماغ عند الثدييات البالغة ، 97 (1999) ، ص 703-716.