Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Клиническая психофизиология. Клеточно-молекулярный уровень организации центральной нервной системы и роль его нарушений в формировании психических рас

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

06.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 116 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

в надпочечниках и соответствующего ослабления гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси, изменению биологических циклов, появлению светлых участков в окраске, уменьшению полового диморфизма, длительного сохранения форм поведения, характерных для ранних этапов онтогенеза, и т.д. (Anastasiadi, Piferrer, 2019).

Нейроглия и роль ее нарушений

в формировании психических патологий

Нейроглия (от греч. нейрон – нерв и глиа – клей), или глия, как и нейроны, входит в состав нервной ткани как центральной, так и периферической нервной системы.

В отличие от нейронов, нейроглия способна делиться, но не может генерировать и передавать нервные импульсы. Множество разнообразных глиальных клеток заполняют пространство между нейронами и их отростками и мозговыми капиллярами. По численности глиальные клетки человека примерно в 9 раз превосходят нейроны.

Виды глии. Глию разделяют на макроглию и микроглию (рис. 4).

Рис. 4. Типы глиальных клеток: 1 – протоплазматический астроцит; 2 –

фиброзный астроцит; 3 – микроглия; 4 – олигодендроциты (по: Shepherd,

1993)

К макроглии относятся:

1) астроциты – небольшие звездчатые клетки с многочислен-

ными ветвящимися отростками, образующие в мозге трехмерный каркас; отделены от нейронов интерстициальными каналами. Выделяют протоплазматические астроциты, которые содержатся в сером веществе, имеют сильно ветвящиеся отростки и формируют множество глиальных мембран; и волокнистые астроциты, чаще встречающиеся в белом веществе; для них характерны слабо ветвящиеся отростки. Отростки протоплазматических и фибриллярных астроцитов формируют на капиллярах глиальные мембраны с разграничительной функцией. Совместно с эндотелием капилляров они образуют гематоэнцефалический барьер;

2) олигодендроциты – полигональные крупные клетки, имеющие

1–5 слабо ветвящихся отростков. В зависимости от их расположения

выделяют: олигодендроциты, окружающие тела нейронов в периферических ганглиях (мантийные, сателлиты); олигодендроциты, окружающие тела нейронов в ЦНС (свободные олигодендроциты, цен- тральные глиоциты), олигодендриты, окружающие нервные волокна (Шванновские клетки). Олигодендроциты образуют оболочки вокруг тел нейронов и их отростков;

3) эпендимная глия – выстилает канал спинного мозга, полости желудочков головного мозга; представляет собой однослойный эпителий. На ранних (эмбриональных) этапах развития мозга апикальная часть эпендимных клеток имеет реснички, способствующие перемещению цереброспинальной жидкости по полостям ЦНС. По мере созревания ЦНС реснички сохраняются только в мозговом водопроводе. Некоторые клетки эпендимы снабжены отростками, идущими через всю толщу спинного или головного мозга и соединяющимися друг с другом на наружной поверхности. Они участвуют в образовании наружной глиальной пограничной мембраны. Между соседними клетками есть щелевидные контакты, но плотные соединения отсутствуют. Эпендимный эпителий сосудистых сплетений продуцирует цереброспинальную жидкость.

Микроглия в активном состоянии похожа на периферические моноциты и макрофаги – клетки иммунной системы, которые производит красный костный мозг. Однако ее происхождение отлично – она формируется в онтогенезе гораздо раньше и возникает из примитивных макрофагов эмбрионального желточного мешка, попадая в мозг

через кровеносную систему до гематоэнцефалического барьера. Это клетки небольших размеров, с тонкими ветвящимися отростками, не контактирующие ни с нейронами, ни с макроглией; чаще локализованы около микрососудов. Популяция микроглии также содержит покоящиеся (не функционирующие) клетки, способные к дифференциации в астроциты.

Если на ранних этапах развития клетки микроглии имеют амебоидную форму, облегчающую их передвижение, то в сформированном уже мозге они по своему виду схожи с астроцитами (клетками макроглии), и в них различаются тело и множество не переплетающихся друг с другом отростков (такое состояние микроглии известно сегодня как «покоящаяся» микроглия). Клетки распределены относительно равномерно и своими отростками контролируют свой участок пространства. Микроглиоцит с помощью отростков как бы связывают рядом располагающиеся нейроны и глиальные клетки и сосуды. При обнаружении подлежащего уничтожению агента клетки микроглии переходят в реактивную форму (Быков, 2002; Tay et al.,

2017).

Функции глии. Основная функция глии состоит в обеспечении нейронов необходимой для их нормального функционирования сре-

дой. Глия обеспечивает опору и питание нейронов, регуляторную, защитную, разграничительную, обменную функции. Глиальные клетки выделяют цитокины, факторы роста, вещества, привлекающие иммунные клетки; они способны поглощать нейромедиаторы из межклеточного вещества, не давая их избытку повреждать нейроны, и отдавать обратно, когда нейромедиатор необходим. Способность глии участвовать в обмене нейромедиаторов влияет на импульсацию нейронов. Синапсы, обладающие высокой чувствительностью к действию токсических факторов, окружают астроциты, представленные волокнистой и протоплазматической формами. Эти астроциты посылают друг другу сигналы через внеклеточную среду и способны как усиливать сигналы нейронов, выделяя нейротрансмиттер (наиболее исследован в этом плане глутамат), так и ослаблять, поглощая нейротрансмиттер или выбрасывая в синаптическую щель связывающие его белки. Примером нарушений при избыточном или недостаточном поглощении глией нейромедиатора могут быть проблемы глутаматного обмена при шизофрении.

Разные виды глии выполняют специфические функции. Так, олигодендроциты создают изолирующее миелиновое покрытие вокруг аксона, которое ускоряет проведение нервных импульсов, снижает затраты энергии на поляризацию мембран, делает распространение импульсов строго направленным.

Астроциты формируют гематоэнцефалический барьер, защищающий нервную систему от вредных веществ и инфекций, находящихся в крови. Основную барьерную функцию отграничения мозговой ткани от крови выполняют стенки мозговых капилляров, проницаемость которых для большинства веществ намного ниже, чем в других органах. К стенкам капилляров со стороны нервной ткани подходят многочисленные «ножки» астроцитов, которые дополнительно усиливают барьерную функцию. Это дает возможность задерживать опасные для мозга вещества и относительно легко пропускать необходимые, например глюкозу и аминокислоты. Стресс или повышение температуры тела могут приводить к нарушениям в работе ГЭБ за счет ослабления контактов между ножками астроцитов и стенками капилляров, когда проницаемость капиллярных стенок увеличивается. Это может приводить к серьезным нарушениям, создавая условия для проникновения в ткани ЦНС инфекций из крови.

Астроциты участвуют в обменных процессах (водно-солевом, нейромедиаторном), регулируют передачу импульса нейронами (поглощают избыток ионов К+, образующийся в межклеточной среде при интенсивной генерации нейронами потенциалов действия). В случае повреждений нервной ткани астроциты формируют рубец, а в ходе формирования нервной системы у эмбриона при миграции нейронов отростки астроцитов являются их ориентирами.

Основополагающая функция астроцитов – это транспорт питательных веществ из капилляров в клетки и поддержание необходимого для генерирования нервных импульсов уровня ионов в окружающей нейроны среде. Однако не так давно была описана система очистки мозга – глимфатическая, каналы которой образованы при помощи астроцитов нейроглии. Глимфатическая система – путь быстрой циркуляции ликвора в головном мозге, необходимый для предотвращения интоксикации мозга с его быстрым метаболизмом. Канальцы этой системы расположены между кровеносными капиллярами и окружающими их астроцитами. По ним с большой скоростью циркулирует спинномозговая жидкость, удаляя из головного

мозга продукты его жизнедеятельности, чье накопление может вызывать серьезные заболевания (например, накопление белка бетаамилоида при болезни Альцгеймера).

Эпендимные клетки также частично участвуют в образовании гематоэнцефалического барьера; другая часть этих клеток выполняет секреторную функцию или передает информацию о составе цереброспинальной жидкости на капиллярную сеть. Эпендимная глия служит источником стволовых нервных клеток.

Основная функция микроглии – иммунная. Она уничтожает поврежденные или малофункциональные нейроны, бактериальные и паразитарные агенты, разрушает нефункциональные синапсы, отложения белков, наблюдающихся при разных заболеваниях (например, разрушает отложения альфа-синуклеина при болезни Паркинсона; образует защитный слой вокруг отложений бета-амилоидов при болезни Альцгеймера, нейтрализуя их токсичное действие). При обнаружении специфического фактора микроглиальные клетки быстро «подстраиваются» под проблему, меняя свою морфологию, фенотип и функции. Это наблюдается при нейродегенеративных заболеваниях, инфекциях, опухолях, черепно-мозговых травмах и т.д. Микроглиальные клетки играют важную роль в поддержании гомеостаза в неинфицированных областях ЦНС и запускают воспалительные процессы в инфицированных или повреждённых тканях нервной системы. Это происходит с помощью сложной серии сигналов внеклеточными сигнальными молекулами, которые вовлечены в информационный обмен с другими микроглиоцитами, астроцитами, нейро-

нами, Т-клетками и миелоидными клетками-предшественниками. Активированные микроглиальные клетки в ответ на появление патогена, который нужно продемонстрировать иммунной системе, оперативно быстро размещают на себе белки главного комплекса гистосовместимости с чужеродными частицами и становятся эффективными антигенами. Во время воспаления Т-лимфоциты преодолевают гематоэнцефалический барьер благодаря специализированным поверхностным молекулам, а после этого непосредственно связываются с микроглиоцитами, запоминая антиген. После этого Т-клетки отвечают на патоген, формируя иммунный ответ с помощью синтеза цитотоксических веществ и прямых атак патогена.

Микроглия также продуцирует различные цитотоксические вещества. Это перекись водорода и оксида азота, непосредственно разрушающие нейроны в процессе «респираторного взрыва»; специфические протеазы (ферменты), секретируемые микроглией, которые стимулируют белки прямого клеточного повреждения; цитокины, способствующие демиелинизации аксонов. Помимо этого, микроглия уничтожает инфицированные нейроны, бактерии и вирусы с помощью NMDA-рецептор-опосредованных процессов, выделяя глутамат, аспартат и хинолиновую кислоту. Эти вещества могут повреждать и здоровые нейроны, становясь источниками нейродегенеративных повреждений. Формируемый хронический воспалительный ответ может вызывать крупномасштабные повреждения ЦНС. В некоторых инфекционных теориях возникновения психических заболеваний предполагается, что деятельность собственных иммунных механизмов в ответ на патоген нарушает функционирование собственных клеток.

Если микроглия задействована в отборе функциональных синаптических связей, уничтожая лишние связи, то астроциты помогают установить необходимые связи на фоне разрушения остальных. Показано, что в бедной астроцитами культуре синапсов образуется очень мало. Помимо влияния на синапсы, глиальные клетки помогают находить новые пути к поврежденным участкам: в частности, после перерезки нерва шванновские клетки стимулируют направленный рост аксона к мишени, образуя своего рода мостики-компактные тяжи, помогая центральному отростку нейрона восстанавливать разрушенные синапсы и волокна. Если такого не происходит из-за наличия препятствия, то аксоны растут беспорядочно и образуют ампутационную неврому, от раздражения которой поступают сильные болевые сигналы. Обычно восстановление нервных волокон возможно, если не затронут перикарион – тело самого нейрона. Поскольку сами нейроны не делятся, то регенерация после травмы возможна именно за счет роста аксонов и дендритов. В процессах регенерации принимают участие клетки, образующиеся из эндогенных клеток-предшественников. Удалось показать, что, например, на деление олигодендроцитов оказывают положительное влияние костные морфогенные белки (группа факторов роста, также иногда относимых к цитокинам, первоначально открытые благодаря их способности воздействовать

на формирование кости и хряща), а их белок-антагонист увеличивает плотность зрелых клеток в немиелинизируемом участке.

Глиальные клетки «считывают» передачу импульсов нейронами не только в синапсах, но и по всему ходу нервного волокна, с помощью химических сигналов. Механизм использования химических сигналов для коммуникации глиальных клеток между собой и с нейронами позволяет электрическим сигналам всей нервной системы проходить без искажений. Генерируя импульсы, нервная клетка и ее аксон могут повлиять на считывание генов в глиальной клетке, изменяя ее поведение, что, в свою очередь, влияет на нейрон (похоже, что на этом основаны процессы регуляции функционирования нейронов – «поддержка» глией функциональных и уничтожение нефункциональных нейронов). Продолжается активное изучение нейрональноглиальных химических коммуникаций в изучении механизмов обучения, памяти и психических расстройств (Тишевской, 2000; Хачатрян и др., 2014).

Миелиновая оболочка нейронов. Олигодендроциты и нейролеммоциты синтезируют миелин, создавая миелиновую оболочку проводящих волокон (рис. 5). Миелиновая оболочка формируется из плоского выроста тела глиальной клетки, который множество раз оборачивает аксон как изолента. Цитоплазмы в выросте почти нет, таким образом миелиновая оболочка представляет собой, по сути, многослойную мембрану клетки. В периферической нервной системе для оборачивания одного аксона нужно несколько нейролеммоцитов, тогда как в миелиновых волокнах на несколько отростков достаточно одного олигодендроцита. Миелин прерывается только в области перехватов Ранвье, регулярно встречающихся через промежутки длиной 0,2 мм – более 1 мм. Поскольку ионные токи не могут проходить сквозь миелин, вход и выход ионов осуществляется лишь в области перехватов. Это ведёт к увеличению скорости проведения нервного импульса. Таким образом, по миелинизированным волокнам импульс проводится приблизительно в 5–10 раз быстрее, чем по неми-

елинизированным (от 300–150 м/с до 30 м/с). Цвет миелинизированных нейронов – белый, отсюда название «белого вещества» мозга.

Рис. 5. Аксон с миелиновой оболочкой: а – участок аксона, покрытый тремя шванновскими клетками 1 с ядрами 2 и перехватами Ранвье 3; 6 – участок аксона в разрезе; виден перехват Ранвье и мембраны двух соседних миелиновых оболочек 4; видны также некоторые внутриклеточные структуры, характерные для аксона митохондрии, каналы эндоплазматической сети, микротрубочки; в – три последовательных этапа формирования миелиновой оболочки (слева направо); «виток» глиальной клетки 5 постепенно закручивается вокруг нервного волокна 6 (Сергеев и др., 2022)

Не имеют миелиновой оболочки главным образом нейроны млекопитающих, проводящие информацию о боли и температуре. Они находятся преимущественно в составе автономной нервной системы. Отростки таких нейронов (одновременно 10–20) погружены в нейролеммоциты, сопровождающие все ветвления нервного волокна и входящие в состав как капсулированых, так неинкапсулированных рецепторов (рис. 6).

Видоизмененные шванновские клетки являются важной сенсорной частью таких рецепторов как пластинчатые тельца Фатера–Пачини, осязательные тельца Мейснера. Из-за отсутствия этой липидной оболочки в безмиелиновых волокнах быстро происходит утечка сигнала и его затухание, так как волна деполяризации идет по всей длине волокна.

Рис. 6. Немиелинизированные нервные волокна, погруженные в глиальные клетки: 1 – немиелинизированное волокно; 2 – наружная мембрана; 3 – ядро (Сергеев и др., 2022)

Процесс миелинизации направляется белком нейрорегулином, находящимся на поверхности отростка. В зависимости от его количества увеличивается или уменьшается число слоев миелина вокруг аксона.

Миелинизация нейронов в онтогенезе и нейропластичность. При рождении лишь 2/3 аксонов миелинизировано. Миелинизация, по разным источникам, завершается на третьем или даже четвертом десятилетии жизни человека. Процесс миелинизации идет от затылочной коры к лобной, от проксимальных частей нервов к дистальным; раньше в онтогенезе миелинизируются волокна исторически более древних трактов.

Первичным сигналом к миелинизации является электрическая активность самого аксона. Степень миелинизации также зависит от уровня импульсации нейрона – чем чаще нейрон проводит импульсы, тем больше его миелиновая оболочка. Это механизм повышения пластичности мозга – активно работающие нейроны быстрее проводят импульсы в дальнейшем. При этом изоляция практически не образовывается, если аксон не является электрически активным или если нарушен выброс нейроном глутамата.

Столь долгая миелинизация нейронов у человека (существенно более длительная, чем даже у шимпанзе – ближайших ныне живущих «родственников» человека) описывается как важнейший механизм сохранения высокой пластичности мозга в периоды развития ребенка

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 116 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]