Біль від порізу папером або пульсація від укусу пса відчувається крізь шкіру, де клітини реагують на механічну силу та передають імпульс в мозок. Вважається, що ці сигнали йдуть від оголених відростків нейронів, що розповсюджуються по шкірі. Однак декілька місяців тому вчені прийшли до дивовижного висновку, що деякі клітини, які сприймають біль, виявились не нейронами. Один тип гліальної клітини, що досі не траплявся на очі дослідникам, розповсюджується, переплітається з нервовими закінченнями, утворюючи сітку в зовнішніх шарах шкіри. Саме та інформація, що передають клітини глії являє собою той знайомий всім «ой»: коли вчені стимулювали лише клітини глії миші, остання відсмикувала лапи, вилизувала та демонструвала всі ознаки болю.

 

Це відкриття виявилось одним з тих, що перевертають наші уявлення про клітини глії та розкривають важливість цих клітин. Справді, тривалий час вважалось що клітини глії – це так звані домогосподарки для нейронів, їх завдання: захист, «харчування». Але за останні десятиліття збільшилась кількість досліджень, що присвячені гліальним клітинам (далі «глії»).

 

«У людському мозку гліальні клітини так само численні, як і нейрони. Тим не менш, ми знаємо суттєво менше про їх задачі порівняно з нейронами », – сказав Шай Шахам, професор клітинної біології в університеті Рокфеллера, який спеціалізується на клітинах глії. По мірі того, як все більше вчених звертають свою увагу на глію, накопичуються результати, що допомагають виявити сімейство різноманітних клітин, які несподівано відіграють вирішальне значення для життєво важливих процесів.

 

Виявляється, гліальні клітини виконують приголомшливу кількість функцій. Вони допомагають обробляти спогади. Деякі служать агентами імунної системи і захищають від інфекції, а інші спілкуються з нейронами. Інші необхідні для розвитку мозку. При цьому глія виступає аж ніяк не як обслуговуючий персонал для нейронів, ці клітини часто відіграють провідну роль у захисті здоров’я мозку і управлінні його розвитком. «Виберіть будь-яке функцію в нервовій системі, і гліальні клітини будуть залучені», – повідомляє Шахам.

 

Більше, ніж просто клей

Глія приймає різні форми для виконання своїх спеціалізованих функцій: деякі схожі на футляри, а інші – веретеноподібні, пухнасті або зіркоподібні. Багато з них зв’язуються навколо нейронів і утворюють мережу, настільки щільну, що важко розрізнити окремі клітини. Деякі ранні спостерігачі-дослідники не впізнавали в них окремих клітин – глію вважали підтримуючою матрицею всередині черепа. Це спонукало дослідника 19-го століття Рудольфа Вірхова перейменувати цей ненейронний матеріал на «нейроглії», використовуючи грецьке слово «клей».

 

Однією з причин, чому глії відвели такий крихітний внесок в «нейронне життя», стала наступна ситуація: коли дослідники вперше почали фарбувати тканини нервової системи, їх методи виявили звивисті форми нейронів, але зробили видимою тільки один тип глії. Сантьяго Рамон-і-Кахаль, якому приписують відкриття нейронів і який широко відомий як засновник нейробіології, проілюстрував один підтип глії, а все інше об’єднав як «третій елемент». Його увага до нейронів підготувала ґрунт для зростаючого поля нейробіології, але «викинула глію за борт».

 

Крім того, деякі клітини глії складні для вивчення, тому що їхнє призначення настільки переплетене з призначеннями нейронів, що їх важно розглядати окремо. Якщо дослідники спробують дізнатися про функції глії, забираючи їх («вбиваючи») і спостерігаючи за ефектом, нейрони, яких вони підтримували, помруть разом з ними.

 

Але революція в технологіях клітинної біології в останні десятиліття породила арсенал інструментів, що забезпечують ширший доступ до глії. Досягнення в області візуалізації в реальному часі, флуоресцентного маркування і генетичні маніпуляції показують широту форм і функцій глії.

 

Мікроглія показує свою багатосторонність

Кілька категорій клітин містяться в зонтичній категорії глії з різними функціями, які все ще виявляються. Олігодендроцити і клітини Шванна обгортають нервові волокна і ізолюють їх в жирових мієлінових оболонках, які допомагають обмежувати електричні сигнали, що проходять через нейрони, і прискорюють їх проходження. Астроцити за їх складними розгалуженими формами направляють потік рідини в мозку, змінюють синаптичні зв’язки між нейронами і переробляють звільнені молекули нейротрансмітерів, які дозволяють нейронам передавати інформацію, в додачу до всього.

 

Однак останні десятиліття особливий спалах інтересу викликають інші клітини – мікроглії.

 

Мікроглія спочатку була відзначена в чотирьох роботах, опублікованих в 1919 році Піо дель Ріо Хортега, але їх вивчення протягом десятиліть загальмувалося, поки, нарешті, не почалося знову в 1980-х роках. «Дослідження в області мікроглії зараз ростуть в геометричній прогресії, – говорить Аманда Сьєрра, керівник групи в Баскському центрі нейробіології Ачукарро. – Ці роботи розкривають, як клітини мікроглії реагують на травми головного мозку та інші травми, як вони пригнічують запалення і як вони поводяться при наявності нейродегенеративних захворювань». За словами Сьєрри, клітини «дійсно знаходяться на межі імунології та нейробіології».

 

Гай Браун, професор біохімії в Кембриджському університеті, вперше звернув увагу на мікроглію через інтерес до форми та динамічних рухів, але саме поведінка цих клітин привернула його увагу. В останні роки було виявлено, що мікроглія імітує макрофаги імунної системи, поглинаючи такі загрози для мозку, як клітинне сміття і мікроби. Мікроглія, здається, огортає застарілі синапси. «Якщо ви будете зображувати їх наживо, то побачите, що вони ніби поїдають нейрони», – сказав Браун.

 

Деякі з цих активних функцій є спільними з іншими типами глії. Наприклад, астроцити і клітини Шванна можуть також обрізати синаптичні зв’язки.

Але, незважаючи на спільні риси між різними підгрупами глії, дослідники починають розуміти, що об’єднати гліальні клітини в групу практично неможливо. Фактично, в статті 2017 року вчені стверджували, що взагалі відмовилися від загального терміна «глія». «…(існує) не так багато загальних гліальних клітин», – сказав Браун. «Я не думаю, що у глії як ярлика буде велике майбутнє».

 

Бен Баррес, нейробіолог, що відстоював дослідження глії та помер у 2017 році, вважав, що глибші дослідження глії необхідні для розвитку нейробіології як галузі.

Якщо раніше дослідники робили акцент на нейронах (що логічно, адже як каже Сьєрра, «Нейрони і є ми»), то зараз очевидним постає фокус на дослідженнях гліальних клітин.

 

Нейрони і глія не можуть функціонувати незалежно: їх взаємодія життєво необхідна для виживання нервової системи і її спогадів, думок і емоцій. Але природа їх партнерства, як і раніше, загадкова. Про це зазначає Стейсі Більбо, професор психології та неврології в університеті Дьюка. Глія завойовує репутацію складності, що довго приписувалась нейронам. Однак досі незрозуміло, який тип клітин першочергово керує іншими. Завершує свої розповіді про клітини глії Стейсі Більбо «Велике невідоме питання в цій області: хто керує реакцією?».

 

 

Даний текст є адаптованим перекладом англомовної статті.