Dadusok és bestiák: A gliák kialakulása és fejlődése

2023. június 2. péntek

Ahogy az evolúció során az idegsejtek elkezdtek idegrendszerbe tömörülni, az idegrendszerről „kiderült”, hogy az állandósággal kapcsolatban komoly elvárásai vannak. Ugyanis, az idegrendszer a sejtek állapotában kódolja az információt és a kapcsolatokban a funkciót, valamint a tudást, a memóriát.

Azaz míg átlagos testi sejtjeink lecserélhetők, sem idegsejtjeink sem nyúlványrendszerük nem. Ráadásul az idegsejteknek a membránpotenciál feltartásához nagyon sok energiára van szükségük, és a jelintegrálás feladata is igen végletes sajátosságokat követel meg (szinapszisok, ingerületátvitel, terjedés). Amikor a sejtek kommunikációs rendszereiről beszéltünk, akkor megjegyeztük, hogy egy sejt nem tud egyszerre nagyon sok féle dolgot igazán hatékonyan csinálni, mert a génszabályozás és a sejteken belüli jelrendszerek kapacitása véges. Mindezért, amikor az erősen „szakosodott” idegsejtek elkezdtek kialakulni, elveszítették (vagy nem csináltak túl jól) alapvető életfenntartási funkciókat, mint például az anyagcsere vagy a sejtosztódás képességét. Az idegsejtek azért vesztették el osztódási képességeiket, mert a sejtosztódás M fázisában (amikor a mitózis, a kromoszómák szétválása zajlik) a sejtműködés alaptörvényei szerint a sejtnek be kell húznia összes nyúlványát, mert az egész sejtváz (citoszkeleton) újra kell hogy szerveződjön. Ez ugye, egy szinapszisokat alkotó idegsejt esetében elképzelhetetlen, hiszen kapcsolataiban rejlik lényege.

Felül egy örvényféreg látható, mely az első elkülönült érzékszervekkel rendelkező állat. Alul a feji rész kinagyítva a szemekkel. Bal oldalt a szem rajza látható. A kék fényérzékelő idegsejtek a világosbarnával jelölt gliasejtek veszik körül.
Az idegsejteknek tehát szükségük volt működésüket, túlélésüket támogató sejtekre. Ezért az idegrendszer bonyolódásával a hámsejtekből nemcsak idegsejtek, hanem az őket támogató, kiegészítő funkciójú gliasejtek is kialakultak. Az első gliasejtek egyszerű állatok (laposférgek) érzékelő idegsejtjeinek támogatójaként jelentek meg az érzékszervekben, de hamarosan a gliasejteknél is megjelent a munkamegosztás. Vannak olyan gliasejtek (progenitor) amelyek osztódással további osztódó, illetve specializált, idegsejtekhez kapcsolódó funkciójú, már nem osztódó gliasejteket hoznak létre, amelyek bonyolult nyúlványrendszerrel kapcsolódnak majd az idegsejtekhez, hogy működésüket támogassák. Bizonyos gliasejtek őssejtek is lehetnek, mert nem csak további gliasejteket, hanem idegsejteket is képesek létrehozni. Az őssejtek esete kicsit olyan, mint amikor a Mátrixban a békés járókelő hirtelen Smith ügynökké válik és akcióba lép. A megfelelő jel hatására, az addigi üldögélő, semmit nem csinálok személyiségüket, egy aktív a feladat megoldására hatékony személyiséggé változtatják.


Az idegsejteket gondozó 3 gliasejt-típus rajza. Zöld a tápláló asztrocita, kék az axont szigetelő oligodenrocita és barna a rendre vigyázó mikroglia.De mit is csinálnak a gliasejtek? Attól függ melyik típusuk és mikor? Itt most csak az emlősök gliasejtjeiről beszélünk majd, azok közül is csak az agyban található gliasejtekről. Azért szűkítek, mert történetünk szempontjából nem fontos, hogy végigsétáljunk újra a törzsfejlődésen és a gliasejtek őseinek összes viselt dolgát bemutassuk.
Kezdjük az elején. A megtermékenyített petesejt elkezd osztódni és kialakítja az egyre több sejtből álló zigótát, mely sok, kinézetre egyforma, és kb. ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkező sejtekből áll. Eljön azonban az a pillanat, amikor a zigótán megjelenik egy hosszanti árok, amely velőcsővé fűződik le. Ez az a pillanat amikor az eljövendő állatka szervezete elkezd kialakulni. Az eddig egyforma sejtek elkezdenek szakosodni, specializálódni. Kialakul az idegrendszer kezdeménye, a gerinc kezdeménye, az ivarszervek és a bél kezdeményei, melyek saját egyedi sejttípusokkal rendelkeznek.

A velőcső lefűzédésének lépési. A folyamat végére kialakul egy egy sejtrétegű cső. Ennek a falát fogják a kialakuló radiális gliasejtek vastagítani és az idegrendszert kialakítani. Az idegrendszert megalapozó velőcső, mint a neve is mondja egy cső. Van fala és ürege. Az első specializálódott sejtek, melyek a velőcső belső és külső felszínét kötik össze egymással a radiális gliasejtek. Ők az idegrendszer központosodásának idején a tüskésbőrűekben és lándzsahalakban jelentek meg. A radiális latinul sugár-irányút jelent, ez utal arra, hogy ezek a sejtek a velőcső felszínére merőlegesen nyúlnak meg, a középponttól kifelé. Ahogy a velőcső fala idegrendszerré vastagodik, a radiális gliasejtek egyre jobban megnyúlnak és folyamatosan osztódnak. Valami olyasmit kell elképzelni, mint egy biciklikerék, ahol a radiális gliasejtek a küllők, melyek a kerékagyat (a közepén lévő tengely lyuka a velőcső belseje) az abronccsal (az agy felszínével) kötik össze. Csak ők nem húznak, hanem nyomnak. Egy idő után a radiális gliasejtek úgy osztódnak, hogy egyik leánysejtjük megmarad radiális gliasejtnek, másikukból pedig különböző idegrendszeri sejteket kialakító progenitor (előd) sejtek lesznek.

 

A fejlődőagykéreg vázlata. A velőcső üregéhez közel ülnek a kékkel jelölt radiális gliasejtek, melyeknek felfele futó nyúlványai mentén vándorolnak a belőlük keletkezett idegsejtek (világos barna), illetve a zölddel jelölt progenitor sejtek, melyekből további progenitor sejtek, ideg és gliasejtek keletkeznek. A helyükre került idegsejteket az ábra piros színnel mutatja. A sejtek osztódását körkörös, egymásba alakulását egyenes nyilak mutatják.e)

 

Ők hozzák létre további osztódással fajtájuktól függően az idegsejteket, illetve a gliasejtek két típusát az asztrocitákat (szinonímájuk: asztroglia sejtek) és az oligodendrocitákat (oligodenroglia sejtek). Valami olyat képzeljünk el, mint amikor egy kis csoport hajótörött egy lakatlan szigetre vetődik. Először mindenki mindent csinál a túlélés érdekében, de ahogy családot alapítanak és gyerekeik születnek lassan kialakul egy kis társadalom, amiben egyesek halásznak, mások házakat építenek, gyerekeket nevelnek vagy tanítanak, szakosodnak, specializálódnak. Mindenki azt csinálja, amihez legjobban ért és kölcsönösen segítik egymást.
A gliák közül a radiális gliák ahhoz értenek a legjobban, hogy felépítsék az idegrendszer vázát (ők az ácsok) és azt benépesítsék. Mire az agy kialakul a radiális gliasejtek majdnem mind eltűnnek, csak néhány a felnőtt agyban is új idegsejtekkel gyarapodó területen maradnak meg. Az idegsejtek ahhoz értenek, hogy kapcsolatba lépjenek egymással, ingereket vezessenek, jeleket összegezzenek. De ők már se osztódni, se tápanyagot előállítani nem tudnak. Etetni és védeni kell őket.