Особливості будови нервової тканини і нейронів

12.10.2015

Особливості будови нервової тканини і нейронів

Однією з морфологічних особливостей нервової тканини, що відрізняє її від більшості інших тканин, є вкрай виражена гетерогенність її клітинного складу. Нейрони, що виконують специфічні функції в ЦНС, складають лише невелику частину клітинного фонду останньої; гліальні клітини значно переважають над нервовими і займають весь об’єм між судинами і нейронами.

Нервова клітина (нейрон складається з тіла клітини (соми), відростків (аксонів і дендритів) і кінцевих пластинок. З допомогою дендритів нейрони сприймають, а за допомогою аксонів передають збудження. На периферії аксони покриті шванновскими клітинами, що утворюють мієлінову оболонку з високими ізоляційними властивостями.

відбувається Передача збудження в нервових закінченнях (синапсах), які є місцем контакту між нейронами, а також між нейронами і м’язовими клітинами. В кінцевих пластинках зберігаються хімічні речовини, нейромедіатори, які виконують сигнальні функції. При надходженні нервового імпульсу медіатори виділяються в синаптичну щілину, передаючи збудження нейронів або м’язових клітин.

Нейрони — функціональні одиниці нервової системи, які мають багато зв’язків. Вони чутливі до подразнення, здатні передавати електричні імпульси від периферичних рецепторів до органів-виконавців (рис. 1). Нервові клітини відрізняються за формою, розмірами і розгалуженості відростків. Нейрони з одним відростком називаються униполярными, з двома — біполярними, з трьома і більше — мультиполярными (рис. 2).

Розрізняють два види відростків: дендрити і аксони. Дендрити проводять збудження до тіла нервової клітини. Вони короткі і розпадаються на тонкі розгалуження. По аксону нервовий імпульс рухається від тіла нервової клітини до робочого органу (заліза, м’яз) або до іншої нервової клітини. Клітини нейроглии вистилають порожнину головного мозку, спинномозковий канал, утворюють опорний апарат центральної нервової системи, оточують тіла нейронів та їх відростки.

Особливості будови нервової тканини і нейронів

Рис. 1. Будова нейрона (схема):

I — сенсорний нейрон: 1 — закінчення нейрона; 2 — аксон; 3 — ядро; 4 — тіло клітини; 5— дендрит; 6 — мієлінова оболонка; 7—рецептор; 8 — орган; 9— неврилемма; II— руховий нейрон: 1 — дендрити; 2— аксон; 3 — кінцева бляшка; 4 — перехоплення Ранвье; 5 — ядро шваннівської клітини; 6 — шванновская клітина; III — вставочный нейрон: 1 — аксон; 2 — дендрити; 3 — ядро; 4 — тіло клітини; 5 — дендрон

Особливості будови нервової тканини і нейронів

Рис. 2. Види нейронів:

А — уніполярний; Б — біполярний; В — мультиполярный

Аксони тонше дендритів, довжина їх може досягати до 1,5 м. Дистальний ділянку аксона розпадається на безліч відгалужень з мішечками на кінцях і з’єднується за допомогою контактів (синапсів) з іншими нейронами або органами. В синапсах збудження від однієї клітини до іншої або до органу передається за допомогою нейромедіаторів (ацетилхоліну, норадреналіну, серотоніну, дофаміну і ін). Об’єднавшись у групи, відростки утворюють нервові пучки. Нервові волокна можуть бути миелиновыми (мякотными) і безмиелино-вимі (безмякотными). У першому випадку нервове волокно вкрите мієлінової оболонкою у вигляді муфти. Миелино-вая оболонка переривається через рівні проміжки, утворюючи перехоплення Ранвье. Зовні мієлінову оболонку, що оточує неэластическая мембрана — неврилемма.

Безмиелиновые нервові волокна-не мають мієлінової оболонки, зустрічаються переважно у внутрішніх органах.

Пучки нервових волокон утворюють нерви, вкриті сполучною оболонкою — эпиневрием. Вирости эпиневрия, спрямовані всередину, називаються периневрием, який ділить нервові волокна на дрібні пучки і оточує їх.

Нервові волокна закінчуються кінцевими апаратами, які називаються нервовими закінченнями. Залежно від виконуваної функції вони поділяються на чутливі (рецептори) і рухові (ефектори). Чутливі нервові закінчення, що сприймають подразнення із зовнішнього та внутрішнього середовища, перетворюють їх на нервові імпульси і передають їх іншим клітинам, органам. Рецептори, які сприймають подразнення із зовнішнього середовища, називаються экстерорецепторами, а з внутрішньої — интерорецепторами. Проприорецептори сприймають подразнення в тканинах тіла, закладених у м’язах, зв’язках, сухожиллях, кістках та ін. В залежності від характеру подразнень розрізняють терморецептори (сприймають зміни температури), механорецептори (стикаються з шкірою, стискають її), ноцицепторы (сприймають больові подразнення).

Рухові нервові закінчення передають нервові імпульси (збудження) від нервових клітин до робочого органу. Ефектори, які передають імпульси до гладких м’язів внутрішніх органів, судин та залоз, побудовані наступним чином: кінцеві гілочки рухових нейронів підходять до клітин і контактують з ними.

Рухові нервові закінчення скелетних м’язів мають складну будову і називаються моторними бляшками. Нерви, що передають імпульси в центральну нервову систему, називаються аферентними (сенсорними), а від центру — эфферентними (моторними). Аферентні і еферентні нейрони зв’язуються з допомогою вставних нейронів. Нерви зі змішаною фрикцією передають імпульсу в обох напрямках. Передача нервового імпульсу від одного нейрона до іншого здійснюється за допомогою контактів, які називаються синапсами.

Для нервових клітин характерно високий вміст ліпідів — 50% від сухої маси. Фракція ліпідів включає різноманітні фосфорна-, глік — і сфинголипиды.

Яскраво виражена гетерогенність нервової тканини полягає не тільки в тому, що в ній присутні різні за морфологічними та функціональними властивостями великі клітинні популяції, але і в тому, що кожна клітинна популяція містить клітини, різко розрізняються і за формою, і за функціями. Це характерно як для нейронів, так і для нейроглии.

Нейрони за формою поділяються на пірамідні, веретеноподібні і зірчасті. Кожній групі нейронів притаманні свої метаболічні та функціональні особливості.

Нейроглія складається в основному з двох типів гліальних клітин: макро — і мікроглії. Макроглия підрозділяється на астроглию і олигодендроглию. Характерною морфологічною особливістю нейроглиальных клітин у порівнянні з нейронами є відсутність аксонів. Більшість центральних нейронів оточена клітинами нейроглии – астроцитами та оліго-дендроцитами.

Роль нейроглиальных клітин в функціональної активності ЦНС вивчена відносно слабко. Це в першу чергу обумовлено методичними труднощами, так як нейрони і нейроглія настільки тісно переплітаються, що нерідко відокремити суто нейрональную фракцію від нейроглиальной надзвичайно важко. Нейроглиальные клітини є основним ланкою на шляху просування речовини від кровоносних судин до нейронам. Мембрани нейронів безпосередньо не контактують з капілярами, а відокремлені від них клітинами нейроглии. Саме тому довгий час нейроглии приписувалася виключно трофічна функція. Проте встановлено, що глия не є лише трофічних клітинним компонентом нервової системи, а навпаки, бере активну участь у специфічному функціонуванні нервової тканини.

Глия вносить значний внесок у електрогенез мозку. Так, дослідження із застосуванням антиглиальных сироваток дозволило зробити висновок, що в нормі здатність нейронів до гіперактивності може блокуватися завдяки гальмівного впливу з боку гліальних клітин.

Однією з давно помічені особливостей глії є те, що вона містить відносно високі концентрації іонів калію, і гліальна мембрана менш проникна для інших іонів. При проходженні нервового імпульсу відбувається звільнення з нейронів в міжклітинну щілину значних кількостей К +. який, однак, не накопичується навколо нейронів. Глия виконує роль буфера, здатного захистити нейрони від надмірних впливів одне на одного, пов’язаних із звільненням калію. Крім того, викликається іонами К + деполяризація веде до активації ферментів в гліальних клітинах, в результаті чого вони починають виробляти біохімічні компоненти або їх попередники, необхідні для підтримання метаболізму нейрона на потрібному рівні під час його активності або нормального протікання подальшого відновного періоду.

Здатність глії акумулювати іони калію пов’язана з її іншою не менш важливою функцією – здатністю залучатися у процес видалення медіаторів та інших сильно діючих агентів, що виділяються протягом нейрональної активності. Особливо це важливо у відношенні такого медіатора, як глутамінова кислота: перевищення певного рівня її концентрації може викликати незворотні пошкодження нейронів. Гліальні клітини беруть участь у механізмі хімічної трансмісії в ЦНС, особливо в активному поглинанні, і в метаболізмі збудливих і гальмівних трансмітерів. Клітини нейроглии беруть участь в синтезі деяких попередників регуляторів, що передаються потім нейронам. Прикладом є синтез ряду нейротрофинов, а також особливого глиального ростового фактора, що бере участь в трофике і репарації мотонейронів.

Нарешті, в останні роки встановлена здатність астроцитів до своєрідної форми передачі сигналу. Процеси збудження нейронів супроводжуються змінами концентрації Са + в близькому оточенні. Астроцити, відростки яких тісно переплетені з дендритами і охоплюють терминали, реагують на ці зміни реципрокными змінами внутрішньоклітинної концентрації Са +. Далі слід «хвиля» міграцій Са + між астроцитами, тісно контактуючими один з одним. В результаті у певних зонах мозку виникає осциляція концентрацій Са +. яка в свою чергу може модулювати стан багатьох нейронів.

Відмінності функціональної активності нейронів і нейроглии багато в чому обумовлені особливостями хімічного складу та метаболізму цих клітинних популяцій головного мозку.

Відновлення нервової тканини

Сучасні клітинні технології дозволяють заміщати дефекти практично всіх тканин людського організму. Однак нервова тканина досі залишалася незбагненною для тканинних інженерів. Тепер з’ясовується, що для її відновлення ростити щось в пробірці може і не знадобитися.

Клітинні біологи дотримуються погляду, що специфічні стовбурові клітини, що відповідають за оновлення і відновлення тканин організму при ушкодженні, знаходяться як локализованно — в кістковому мозку, так і безпосередньо в тканинах. І ті, і інші носять назву стовбурових клітин дорослої людини.

Досить давно було відомо, що стромальні стовбурові клітини кісткового мозку володіють здатністю направлено перетворюватися в клітини різних типів. Для цього достатньо лише додати у середу відповідні речовини — аскорбінову кислоту, дексаметазон, інсулін і так далі. Те ж саме постійно відбувається в організмі в рамках нормального процесу регенерації — стовбурові клітини з потоком крові потрапляють в тканину-мішень, потім діляться і диференціюються — набувають структуру і властивості високоспеціалізованих клітин. При цьому високоспеціалізовані клітини вже не здатні до проліферації.

За останні п’ятнадцять років були отримані переконливі докази наявності тканеспецифических стовбурових клітин, які, в першу чергу, відповідають за оновлення клітинної популяції тканини і першими активуються при пошкодженні. Звичайно, вони не володіють таким високим потенціалом, як стромальні клітини кісткового мозку.

Але їх роль особливо висока в тканинах — похідних ендо — і ектодерми, таких як печінка, різні види епітелію, і найголовніше — у нервовій тканині.

В тканинах такі стовбурові клітини можуть розташовуватися локально, тоді їх виділення істотно полегшується. Це відноситься, наприклад, до лимбальным стовбурових клітин рогівки, що відповідає за відновлення епітелію очі, або попередникам епітеліоцитів шкіри, локалізованим у волосяних мішечках. Більш важка для біологів ситуація — коли мають здатність до проліферації і диференціювання клітини розсіяні по тканині — тоді для виділення необхідний, по-перше, великий зразок тканини, а по-друге — дорогі методи, в результаті все одно призводять до зміни шуканих клітин.

Основним методом сучасної тканинної інженерії залишається паркан невеликого зразка тканини з допомогою біопсії, потім виділення з нього необхідних клітин, «розведення» в умовах in vitro, створення тривимірної конструкції — «графту», схожого за властивостями з пошкодженої тканиною, а потім — імплантація у вогнище ушкодження.

на Жаль, такий підхід не спрацьовує для нервової системи. Численні спроби відновити таким чином нервову тканину головного або спинного мозку до цих пір ні до чого не приводили. Вчені з Монреальського неврологічного інституту й Університету Вашингтона пішли альтернативним шляхом.

Вони зрозуміли: коль скоро нервова тканина центральної нервової системи не відновлює себе при пошкодженні, подібно шкірі або печінки, необхідно діяти на іншому етапі регенерації.

Біологи досліджували один з початкових процесів — міграцію клітин-попередників у вогнище ушкодження. У всіх вивчених перш тканинах міграція забезпечується розчинними факторами — хемокинами, що виділяються, у першу чергу, приходять в зону пошкодження клітинами крові — нейтрофілами і моноцитами. При цьому відбувається позитивний хемотаксис, коли клітини активно мігрують в зону підвищеної концентрації речовини.

Як з’ясувалося, в нервової тканини все зовсім навпаки. Філіп Хорнер, спеціаліст по центральній нервовій системі з Університету Вашингтона, пояснив, що присутні там стовбурові клітини мігрують від травми, рухомі сигналом невідомій донедавна природи.

Виходить, що спинний мозок сам зупиняє своє відновлення. В опублікованій в Proceedings of the National Academy of Science роботі вчені показали, що в основі цього лежить негативний хемотаксис. Вони протестували ряд білків і визначили, що ключову роль грає білок нетрин-1. Звичайно, хотілося б не тільки відключити негативний хемотаксис, але і запустити позитивний, проте це вже наступний етап.

Дана пілотна робота повинна змінити підхід до відновлення дефектів нервової системи. Можливо, вона зможе зрушити з мертвої точки мало поки вдалі в порівнянні з іншими областями регенеративної медицини спроби запустити відновлення нервової системи.

При підготовці статті використовувався матеріал видання Газета.ги

Короткий опис статті: будова тканини

Джерело: Особливості будови нервової тканини і нейронів

Також ви можете прочитати