Sel glial: lebih dari sekadar perekat neuron



Sangat umum bahwa, ketika berbicara tentang kecerdasan seseorang, kita merujuk secara khusus ke jenis sel yang sangat spesifik: neuron. Jadi, adalah normal untuk menyebut mononeuronal mereka yang mengaitkan kecerdasan rendah dengan cara yang menghina. Namun, gagasan bahwa otak pada dasarnya setara dengan kumpulan neuron semakin ketinggalan zaman.

Otak manusia mengandung lebih dari 80 miliar neuron, tetapi ini hanya menyumbang 15% dari total sel dalam kumpulan organ ini.

85% sisanya ditempati oleh jenis tubuh mikroskopis lain: yang disebut sel glial. Bersama-sama, sel-sel ini membentuk zat yang disebut glia atau neuroglia, yang meluas melalui semua ceruk sistem saraf.

Saat ini, glial adalah salah satu bidang studi dengan kemajuan terbesar dalam ilmu saraf, berusaha untuk mengungkapkan semua tugas dan interaksi yang mereka lakukan sehingga sistem saraf bekerja seperti itu. Dan otak saat ini tidak dapat dipahami tanpa memahami keterlibatan glia.

Penemuan sel glia

Istilah neuroglia diciptakan pada tahun 1856 oleh ahli patologi Jerman Rudolf Virchow. Ini adalah kata yang dalam bahasa Yunani berarti “neuronal (neuro) lem (glia)”, karena pada saat penemuannya dianggap bahwa neuron dihubungkan bersama untuk membentuk saraf dan, lebih jauh lagi, bahwa akson adalah seperangkat sel. dari bagian neuron. Untuk alasan ini, diasumsikan bahwa sel-sel yang mereka temukan di dekat neuron ada di sana untuk membantu menyusun saraf dan memfasilitasi penyatuan di antara mereka, dan tidak ada yang lain. Peran yang cukup pasif dan tambahan, singkatnya.

Pada tahun 1887, peneliti terkenal Santiago Ramón y Cajal sampai pada kesimpulan bahwa neuron adalah unit independen dan mereka dipisahkan dari yang lain oleh ruang kecil yang kemudian dikenal sebagai ruang sinaptik. Ini berfungsi untuk menyangkal gagasan bahwa akson lebih dari bagian sel saraf independen. Namun, gagasan kepasifan glial tetap ada. Hari ini, bagaimanapun, ditemukan bahwa kepentingannya jauh lebih besar daripada yang diasumsikan sebelumnya.

Di satu sisi, sangat ironis bahwa nama yang diberikan kepada neuroglia adalah demikian. Memang benar bahwa itu membantu dalam struktur, tetapi tidak hanya melakukan fungsi ini, tetapi mereka juga untuk perlindungannya, memperbaiki kerusakan, meningkatkan impuls saraf, menawarkan energi, dan bahkan mengontrol aliran informasi, di antara banyak lagi. fungsi yang ditemukan. Mereka adalah alat yang ampuh untuk sistem saraf.

Jenis sel glia

Neuroglia adalah kumpulan berbagai jenis sel yang memiliki kesamaan yang ditemukan dalam sistem saraf dan bukan neuron.

Ada beberapa jenis sel glial yang berbeda, tetapi saya akan fokus berbicara tentang empat kelas yang dianggap paling penting, serta menjelaskan fungsi paling menonjol yang ditemukan sejauh ini. Seperti yang telah saya katakan, bidang ilmu saraf ini semakin maju setiap hari dan pasti di masa depan akan ada detail baru yang tidak diketahui hari ini.

1. Sel Schwann

Nama sel glia ini untuk menghormati penemunya, Theodore Schwann, yang lebih dikenal sebagai salah satu bapak Teori Sel. Jenis sel glial ini adalah satu-satunya yang ditemukan di Sistem Saraf Perifer (PNS), yaitu di saraf yang berjalan di seluruh tubuh.

Saat mempelajari anatomi serabut saraf pada hewan, Schwann mengamati sel-sel yang menempel di sepanjang akson dan memberikan sensasi seperti “mutiara” kecil; Di luar ini, dia tidak menganggap mereka lebih penting. Dalam penelitian selanjutnya, ditemukan bahwa unsur berbentuk manik-manik mikroskopis ini sebenarnya adalah selubung mielin, produk penting yang menghasilkan jenis sel ini.

Myelin adalah lipoprotein yang menawarkan insulasi terhadap impuls listrik ke akson, yaitu, memungkinkan potensial aksi dipertahankan untuk waktu yang lebih lama dan pada jarak yang lebih jauh, membuat tembakan listrik berjalan lebih cepat dan tidak menyebar melalui membran neuron. Artinya, mereka bertindak seperti karet yang menutupi kabel.

Sel Schwann memiliki kemampuan untuk mengeluarkan beberapa komponen neurotropik, termasuk “Faktor Pertumbuhan Saraf” (NCF), faktor pertumbuhan pertama yang ditemukan dalam sistem saraf. Molekul ini berfungsi untuk merangsang pertumbuhan neuron selama perkembangan. Selain itu, karena jenis neuroglia ini mengelilingi akson seperti tabung, ia juga memiliki pengaruh untuk menandai arah pertumbuhannya.

Di luar ini, terlihat bahwa ketika saraf di PNS telah rusak, FCN disekresikan sehingga neuron dapat tumbuh kembali dan mendapatkan kembali fungsinya. Ini menjelaskan proses di mana kelumpuhan sementara yang diderita otot setelah menderita robekan menghilang.

Tiga sel Schwann. yang berbeda

Untuk ahli anatomi pertama tidak ada perbedaan dalam sel Schwann, tetapi dengan kemajuan mikroskop telah memungkinkan untuk membedakan hingga tiga jenis yang berbeda, dengan struktur dan fungsi yang berbeda. Yang telah saya jelaskan adalah yang “mielin”, karena mereka menghasilkan mielin dan yang paling umum.

Namun, pada neuron dengan akson pendek, jenis sel Schwann lain yang disebut “tidak bermielin” ditemukan, karena tidak menghasilkan selubung mielin. Ini lebih besar dari yang sebelumnya, dan di dalamnya menampung lebih dari satu akson sekaligus. Mereka tampaknya tidak menghasilkan selubung mielin, karena dengan membrannya sendiri ia sudah berfungsi sebagai insulasi untuk akson yang lebih kecil ini.

Jenis terakhir dari bentuk neuroglia ditemukan di sinaps antara neuron dan otot. Mereka dikenal sebagai terminal atau perisynaptic (antara sinaps) sel Schwann. Perannya saat ini terungkap dalam percobaan yang dilakukan oleh Richard Robitaille, sebuah neurobiologi di University of Montreal. Tes terdiri dari menambahkan utusan palsu untuk sel-sel ini untuk melihat apa yang terjadi. Hasilnya adalah bahwa respon diungkapkan oleh otot itu berubah. Dalam beberapa kasus kontraksi meningkat, dalam kasus lain menurun. Kesimpulannya adalah jenis glia mengatur aliran informasi antara neuron dan otot.

2. Oligodendrosit

Di dalam Sistem Saraf Pusat (SSP) tidak ada sel Schwann, tetapi neuron memiliki bentuk lain dari lapisan mielin berkat jenis sel glial alternatif. Fungsi ini dilakukan oleh jenis terakhir dari neuroglia besar yang ditemukan: yang terdiri dari oligodendrosit.

Nama mereka mengacu pada bagaimana ahli anatomi pertama yang menemukan mereka menggambarkan mereka; sel dengan banyak ekstensi kecil. Tetapi kenyataannya adalah bahwa nama itu tidak banyak menyertai mereka, karena beberapa waktu kemudian, seorang murid Ramón y Cajal, Pío del Río-Hortega, merancang perbaikan dalam pewarnaan yang digunakan pada saat itu, mengungkapkan morfologi yang sebenarnya: sebuah sel dengan sepasang ekstensi panjang, seolah-olah itu adalah lengan.

Myelin di SSP

Satu perbedaan antara oligodendrosit dan sel Schwann bermielin adalah bahwa yang pertama tidak mengelilingi akson dengan tubuhnya, melainkan dengan ekstensi panjangnya, seolah-olah mereka adalah tentakel gurita, dan melalui merekalah mielin disekresikan. Selain itu, mielin di SSP tidak hanya ada untuk mengisolasi neuron.

Seperti yang ditunjukkan Martin Schwab pada tahun 1988, pengendapan mielin pada akson dalam neuron yang dikultur menghambat pertumbuhannya. Mencari penjelasan, Schwab dan timnya mampu memurnikan beberapa protein mielin yang menyebabkan penghambatan ini: Nogo, MAG, dan OMgp. Yang aneh adalah bahwa hal itu telah terlihat bahwa pada tahap awal perkembangan otak, protein MAG myelin merangsang pertumbuhan neuron, melakukan fungsi terbalik dengan neuron pada orang dewasa. Alasan penghambatan ini adalah misteri, tetapi para ilmuwan berharap perannya akan segera diketahui.

Protein lain yang ditemukan pada tahun 90-an juga ditemukan pada mielin, kali ini oleh Stanley B. Prusiner: the Prion Protein (PrP). Fungsinya dalam keadaan normal tidak diketahui, tetapi dalam keadaan bermutasi menjadi Prion dan menghasilkan varian penyakit Creutzfeldt-Jakob, yang biasa dikenal sebagai penyakit sapi gila. Prion adalah protein yang memperoleh otonomi, menginfeksi semua sel glia, yang menghasilkan neurodegenerasi.

3. Astrosit

Jenis sel glial ini dijelaskan oleh Ramón y Cajal. Selama pengamatannya tentang neuron, dia memperhatikan bahwa ada sel lain di dekat neuron, berbentuk bintang; maka namanya. Itu terletak di SSP dan di sepanjang saraf optik, dan mungkin merupakan salah satu glia yang melakukan lebih banyak fungsi. Ukurannya dua hingga sepuluh kali lebih besar dari ukuran neuron, dan memiliki fungsi yang sangat beragam

Sawar darah otak

Darah tidak mengalir langsung ke SSP. Sistem ini dilindungi oleh Blood-brain Barrier (BBB), membran permeabel yang sangat selektif. Astrosit berpartisipasi aktif di dalamnya, bertugas menyaring apa yang bisa terjadi di sisi lain dan apa yang tidak. Terutama, mereka memungkinkan masuknya oksigen dan glukosa, untuk dapat memberi makan neuron.

Tapi apa yang terjadi jika penghalang ini rusak? Selain masalah yang disebabkan oleh sistem kekebalan, kelompok astrosit melakukan perjalanan ke daerah yang rusak dan bergabung bersama untuk membentuk penghalang sementara dan menghentikan pendarahan.

Astrosit memiliki kemampuan untuk mensintesis protein berserat yang dikenal sebagai GFAP, yang dengannya mereka mendapatkan ketahanan, selain mensekresikan protein lain yang diikuti oleh protein yang memungkinkan mereka mendapatkan impermeabilitas. Secara paralel, astrosit mengeluarkan neurotrof, untuk merangsang regenerasi di daerah tersebut.

Isi Ulang Baterai Kalium

Fungsi lain dari astrosit yang dijelaskan adalah aktivitasnya untuk mempertahankan potensial aksi. Ketika neuron menghasilkan impuls listrik, ia mengumpulkan ion natrium (Na +) menjadi lebih positif dengan luar. Proses dimana muatan listrik di luar dan di dalam neuron dimanipulasi menghasilkan keadaan yang dikenal sebagai depolarisasi, yang menyebabkan impuls listrik yang berjalan melalui neuron dilahirkan sampai berakhir di ruang sinaptik. Selama perjalanannya, lingkungan seluler selalu mencari keseimbangan dalam muatan listrik, itulah sebabnya ia kehilangan ion kalium (K +) pada kesempatan ini, untuk menyamakan dengan lingkungan ekstraseluler.

Jika ini selalu terjadi, pada akhirnya saturasi ion kalium akan dihasilkan di bagian luar, yang berarti bahwa ion-ion ini akan berhenti meninggalkan neuron, dan ini akan menyebabkan ketidakmampuan untuk menghasilkan impuls listrik. Di sinilah astrosit memasuki tempat kejadian, menyerap ion-ion ini di dalamnya untuk membersihkan ruang ekstraseluler dan memungkinkan lebih banyak ion kalium disekresikan. Astrosit tidak memiliki masalah dengan muatan, karena mereka tidak berkomunikasi dengan impuls listrik.

4. Mikroglia

Yang terakhir dari empat bentuk utama neuroglia adalah mikroglia. Ini ditemukan sebelum oligodendrosit, tetapi diperkirakan berasal dari pembuluh darah. Ini menempati antara 5 sampai 20 persen dari populasi glia dari SSP, dan pentingnya didasarkan pada kenyataan bahwa itu adalah dasar dari sistem kekebalan otak. Dengan memiliki perlindungan Darah-otak Barrier, bagian bebas dari sel tidak diperbolehkan, dan ini termasuk orang-orang dari sistem kekebalan tubuh. Untuk alasan ini, otak membutuhkan sistem pertahanan sendiri, dan ini terdiri dari jenis glia.

Sistem kekebalan SSP

Sel glia ini sangat mobile, memungkinkannya untuk bereaksi dengan cepat terhadap setiap masalah yang ditemuinya di SSP. Mikroglia memiliki kemampuan untuk melahap sel-sel yang rusak, bakteri dan virus, serta melepaskan serangkaian agen kimia yang dapat digunakan untuk melawan penjajah. Tetapi penggunaan unsur-unsur ini dapat menyebabkan kerusakan tambahan, karena juga beracun bagi neuron. Oleh karena itu, setelah konfrontasi, mereka harus menghasilkan astrosit neurotropik untuk memfasilitasi regenerasi daerah yang terkena.

Sebelumnya saya berbicara tentang kerusakan pada BBB, masalah yang dihasilkan sebagian oleh efek samping mikroglia ketika leukosit melintasi BBB dan memasuki otak. Bagian dalam SSP adalah dunia baru bagi sel-sel ini, dan mereka bereaksi terutama yang tidak diketahui seolah-olah itu adalah ancaman, menghasilkan respons kekebalan terhadapnya. Mikroglia memulai pertahanan, menyebabkan apa yang bisa kita sebut “perang saudara”, yang menghasilkan banyak kerusakan pada neuron.

Komunikasi antara glia dan neuron

Seperti yang telah Anda lihat, sel glia melakukan berbagai macam tugas. Tetapi satu bagian yang belum jelas adalah apakah neuron dan glia berkomunikasi satu sama lain. Para peneliti pertama sudah menyadari bahwa glia, tidak seperti neuron, tidak menghasilkan impuls listrik. Tapi ini berubah ketika Stephen J. Smith melihat bagaimana mereka berkomunikasi, baik satu sama lain maupun dengan neuron.

Smith memiliki intuisi bahwa neuroglia menggunakan ion kalsium (Ca2 +) untuk mengirimkan informasi, karena unsur ini paling banyak digunakan oleh sel pada umumnya. Entah bagaimana, dia dan rekan-rekannya melompat ke kolam dengan keyakinan ini (bagaimanapun juga, “popularitas” ion juga tidak memberi tahu kita banyak tentang fungsi spesifiknya), tetapi mereka melakukannya dengan benar.

Para peneliti ini merancang percobaan yang terdiri dari kultur astrosit yang ditambahkan kalsium fluoresen, yang memungkinkan posisi mereka dilihat melalui mikroskop fluoresensi. Selain itu, ia menambahkan di tengah neurotransmitter yang sangat umum, glutamat. Hasilnya langsung terasa. Selama sepuluh menit mereka dapat melihat bagaimana fluoresensi memasuki astrosit dan berjalan di antara sel-sel seolah-olah itu adalah gelombang. Dengan percobaan ini mereka menunjukkan bahwa glia berkomunikasi satu sama lain dan dengan neuron, karena tanpa neurotransmiter gelombang tidak dimulai.

Yang terbaru diketahui tentang sel glial

Melalui penelitian yang lebih baru, glia telah ditemukan untuk mendeteksi semua jenis neurotransmiter. Lebih lanjut, baik astrosit maupun mikroglia memiliki kemampuan untuk memproduksi dan melepaskan neurotransmiter (walaupun unsur ini disebut gliotransmitter karena mereka berasal dari glia), sehingga mempengaruhi sinapsis neuron.

Bidang studi saat ini adalah untuk melihat sejauh mana sel glia mempengaruhi fungsi umum otak dan proses mental yang kompleks, seperti belajar, memori atau tidur.

Related Posts