Глиальные клетки: за пределами наблюдателей в здоровье мозга
Наш мозг состоит из миллиардов отдельных клеток. Наиболее известной клеткой мозга является нейрон, и при рассмотрении таких состояний мозга, как деменция, инсульт или расстройства настроения, нейрон находится в центре внимания. В мозге взрослого человека насчитывается более 80 миллиардов нейронов. Но существует равное количество не нейронных клеток, называемых глиальными клетками, играющих ключевую роль во всех аспектах здоровья нашего мозга.
Сначала считалось, что глиальные клетки (названные в честь греческого слова, означающего “клей”) представляют собой соединительную ткань в мозге — по сути, просто систему поддержки нейронов. За десятилетия стало ясно, что эти клетки выполняют широкий спектр ключевых функций в нашем мозге, начиная от облегчения межнейронной связи и заканчивая влиянием на память и иммунную регуляцию. Учитывая все эти известные функции, неудивительно, что проблемы с глиальными клетками, как сейчас считается, влияют на все – от слабоумия до восстановления после инсульта, а также участвуют в различных расстройствах настроения.
Одна из самых ранних связей между глиальными клетками и настроением обнаружена в посмертных (после смерти) исследованиях мозга людей с расстройствами настроения. В серии небольших исследований сообщалось об изменениях плотности и количества глиальных клеток в таких областях мозга, как передняя поясная извилина, префронтальная кора и миндалина — все области, участвующие в регуляции настроения. С тех пор визуализация, лабораторные и клеточные исследования выявили сложную и увлекательную роль глиальных клеток в расстройствах настроения.
Микроглия: иммунные оркестранты вашего мозга
Невероятная граница, называемая гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ), отделяет наш мозг от остальной части нашего тела, защищая от большинства микробов и иммунных клеток. Но существование ГЭБ не означает, что мозг не участвует в иммунитете. На самом деле, в мозге есть свои собственные выделенные иммунные клетки, которые патрулируют мозг на предмет микробов, повреждений или других проблем. Эти клетки называются клетками микроглии, и считается, что они жизненно важны для здоровья нашего мозга и все чаще для нашего настроения.
Как регуляторы иммунного состояния мозга, микроглия играет ключевую роль в поддержании баланса воспаления в мозге. Исследования продемонстрировали четкую связь между воспалением и депрессией, причем считается, что более высокий уровень воспаления мозга способствует депрессии. Повышенное воспаление в мозге также связано с посттравматическим стрессовым расстройством и шизофренией. Как и большинство систем нашего организма, клетки микроглии могут вести себя так, чтобы это было хорошо или плохо для нашего здоровья. Так как же клетки микроглии могут застрять, вызывая слишком сильное воспаление?
Одной из важнейших задач клеток микроглии является наблюдение. Считается, что обширная сеть клеток микроглии создает сеть узлов, похожих на сеть, которая постоянно анализирует мозг на предмет любых признаков иммунной угрозы. Когда эти клетки обнаруживают проблему, они переходят в активированную форму и начинают вырабатывать различные иммунные химические вещества, помогающие решить проблему. В то время как активированные микроглиальные клетки могут быть полезны для нейтрализации угроз, хроническая активация может способствовать неконтролируемому воспалению в мозге и, следовательно, депрессии.
Считается, что клетки микроглии могут активизироваться и способствовать возникновению симптомов депрессии, когда ГЭБ разрушается и позволяет иммунным сигналам из кровотока поступать в мозг. Это может произойти в случаях физической травмы, инфекции или инсульта. Но также возможно, что клетки микроглии могут активизироваться из-за сигналов от нездорового кишечника или из-за избытка гормонов стресса. Наконец, стоит отметить, что клетки микроглии также участвуют в регуляции двух других процессов, связанных с депрессией, – проводке и росте новых нейронов (нейропластичность и нейрогенез). Считается, что активированные воспалительные клетки микроглии оказывают негативное влияние на оба этих процесса, что может способствовать депрессии.
Астроциты: ключевые контролеры здоровья нейронов
Астроциты традиционно считались клетками поддержки нейронов, но они делают намного больше, чем просто поддержку. Они получили свое название из-за своей формы (они напоминают звезды). Считается, что один астроцит может взаимодействовать с миллионами синапсов. Астроциты регулируют нейромедиаторы и связи между нейронами, а также составляют физический компонент ГЭБ.
Наше понимание роли астроцитов в здоровье мозга значительно расширилось с момента их открытия примерно в 1900 году. Фактически, была предложена трехнаправленная связь между нейронами (где астроциты контролируют сигналы с обеих сторон синапса), что указывает на то, что астроциты играют жизненно важную роль в регулировании здоровья нейронов. Считается, что астроциты могут играть ключевую роль в создании новых синапсов, а также в регуляции нейропластичности.
Как астроциты обеспечивают связи между нейронами? Один из способов – собирать и высвобождать молекулы, такие как ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) и глутамат, нейротрансмиттеры, которые играют важную роль в передаче сигналов мозга и настроении. Некоторые исследования также показывают, что астроциты могут обнаруживать и поглощать нейротрансмиттеры, такие как серотонин и норадреналин, которые считаются одними из наиболее важных молекул, участвующих в таких состояниях, как тревога и депрессия.
Хотя исследования все еще продолжаются, в нескольких исследованиях были обнаружены доказательства снижения количества астроцитов и нарушения функций у людей с депрессией. Причины этих выводов активно изучаются. Однако результатом этого может быть то, что без функциональных астроцитов, которые помогают регулировать связь между ними, нейроны подвергаются воздействию токсичных уровней возбуждающих молекул, таких как глутамат, или недостаточных уровней электролитов, таких как калий, которые могут повредить здоровью нейронов.
Олигодендроциты: больше, чем просто прикрытие для нейронов
Олигодендроциты – это третья группа глиальных клеток, обнаруженных в головном мозге. Их наиболее известная роль в здоровье мозга связана с выработкой миелина — белого покрытия, которое покрывает некоторые тела нейронов и обеспечивает быструю передачу сигналов через головной и спинной мозг. Нейроны с миелином называются “белым веществом”, в то время как немиелинизированные нейроны называются “серым веществом”. Дальнейшие исследования олигодендроцитов показывают, что они также влияют на энергию мозга, обучение и память.
С помощью исследований изображений был выявлен ряд связей между здоровьем олигодендроцитов и депрессией. Например, подвергание мышей социальной изоляции (которая была связана с депрессией у людей) было связано с изменениями в структуре и функции олигодендроцитов. Эти изменения коррелируют с нарушениями миелинизации нейронов в префронтальной коре, ключевой области мозга, связанной с депрессией.
Как и другие глиальные клетки, олигодендроциты имеют рецепторы для нейротрансмиттеров (таких как серотонин и дофамин), гормонов стресса и иммунных сигналов. Это означает, что они чувствительны к влиянию окружающей среды. И поскольку олигодендроциты способны вырабатывать про- или противовоспалительные сигналы, весьма вероятно, что эти клетки активно участвуют в сиюминутном здоровье нейронов и нашем психическом здоровье, помимо участия в миелинизации.
Что будет дальше?
Психическое здоровье остается одной из самых больших проблем, с которыми сталкивается современный мир. Традиционные методы лечения, даже когда они доступны, не приносят пользы до трети пролеченных пациентов. Тем не менее, растущее понимание нейробиологии депрессии открывает двери для более тонкого использования существующих методов лечения, использования целенаправленных вмешательств в образ жизни и знаний о потенциальных профилактических стратегиях. Хотя нейроны остаются на переднем крае разговоров о депрессии, существующие и продолжающиеся исследования глиальных клеток, вероятно, расширят авангард того, как мы обсуждаем и подходим к широкому кругу психических заболеваний.
