Введение
Нейронный тип клеток
Олигодендроциты, также известные как олигодендроглии, — это тип нейроглии, основная функция которого заключается в поддержке и изоляции аксонов в центральной нервной системе (ЦНС) челюстноротых позвоночных. Их функция аналогична функции клеток Шванна, которые выполняют ту же задачу в периферической нервной системе (ПНС). Олигодендроциты обеспечивают это, формируя миелиновую оболочку вокруг аксонов. В отличие от клеток Шванна, один олигодендроцит может распространять свои отростки, чтобы покрыть около 50 аксонов, при этом каждый аксон обернут примерно 1 мкм миелиновой оболочки. Более того, один олигодендроцит может формировать миелиновые сегменты для нескольких соседних аксонов. Важно отметить, что олигодендроциты — последний тип клеток, образующийся в ЦНС. Олигодендроциты были открыты Пио дель Рио Хортега.
Классификация
Олигодендроциты — это тип глиальных клеток. Они формируются в процессе развития из клеток-предшественников олигодендроцитов (OPC), которые можно идентифицировать по экспрессии ряда антигенов, включая ганглиозид GD3, протеогликан хондроитинсульфата NG2 и альфа-субъединицу рецептора фактора роста, полученного из тромбоцитов (PDGFαR). Зрелые олигодендроциты обычно классифицируются на миелинизирующие и немиелинизирующие спутниковые олигодендроциты. Клетки-предшественники и оба типа зрелых клеток обычно идентифицируются по экспрессии транскрипционного фактора OLIG2.
Разработка
Большинство олигодендроцитов развивается в период эмбриогенеза и раннего послеродового периода из ограниченных перивентрикулярных зародышевых зон. Формирование олигодендроцитов в мозге взрослого организма связано с глиальными ограниченными клетками-предшественниками, известными как олигодендроцитарные клетки-предшественники (OPC). Клетки субвентрикулярной зоны мигрируют из зародышевой зоны. Однако неясно, все ли олигодендроцитарные предшественники проходят через эту последовательность событий. Между серединой беременности и срочными родами в белом веществе мозга человека обнаруживаются три последовательные стадии классического олигодендроцитарного родословья: OPC, незрелые олигодендроциты (не миелинизирующие) и зрелые олигодендроциты (миелинизирующие). Предполагается, что некоторые подвергаются апоптозу, а другие не дифференцируются в зрелые олигодендроциты, но остаются в качестве взрослых OPC. Примечательно, что популяция олигодендроцитов, происходящая из субвентрикулярной зоны, может быть значительно увеличена при введении эпидермального фактора роста (EGF).
Миелинообразование
Нервная система млекопитающих критически зависит от миелиновых оболочек, которые снижают утечку ионов и уменьшают емкость клеточной мембраны, обеспечивая быструю передачу сигнала. Миелин также увеличивает скорость проведения импульса, поскольку скачкообразное распространение потенциалов действия происходит в перехватах Ранвье между клетками Швана (периферической нервной системы) и олигодендроцитами (центральной нервной системы). Более того, скорость проведения импульса по миелинизированным аксонам увеличивается линейно с диаметром аксона, в то время как скорость проведения импульса по немиелинизированным клеткам увеличивается лишь пропорционально квадратному корню диаметра. Степень изоляции должна быть пропорциональна диаметру волокна. Оптимальное соотношение диаметра аксона к общему диаметру волокна (включая миелин) составляет 0,6. Миелинизация является важным фактором интеллекта, и объем белого вещества может положительно коррелировать с результатами тестов IQ у детей.
Метаболическая поддержка
Олигодендроциты тесно взаимодействуют с нервными клетками и обеспечивают трофическую поддержку, вырабатывая нейротрофический фактор, полученный из глиальных клеток (GDNF), нейротрофический фактор, полученный из мозга (BDNF) или инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF 1). Они также могут непосредственно поставлять нейронам метаболиты, как описано в гипотезе лактатного шаттла. Предполагается, что спутниковые олигодендроциты (или перинейронные олигодендроциты) функционально отличаются от других олигодендроцитов. Они не связаны с нейронами посредством миелиновых оболочек и, следовательно, не участвуют в изоляции. Они остаются в контакте с нейронами и регулируют состав внеклеточной жидкости. Спутниковые олигодендроциты рассматриваются как часть серого вещества, в то время как миелинизирующие олигодендроциты – часть белого вещества. Они могут поддерживать метаболизм нейронов. Спутниковые олигодендроциты могут быть вовлечены в производство нового миелина после демиелинизирующего повреждения.
Клиническое значение
Болезни, приводящие к повреждению олигодендроцитов, включают демиелинизирующие заболевания, такие как рассеянный склероз и различные лейкодистрофии. Травма, например, травма спинного мозга, также может вызывать демиелинизацию. Незрелые олигодендроциты, количество которых увеличивается в середине периода гестации, более уязвимы к гипоксическому повреждению и участвуют в развитии перивентрикулярной лейкомаляции. Это преимущественно врожденное состояние, характеризующееся повреждением формирующегося мозга, может приводить к церебральному параличу. Считается, что при церебральном параличе, травмах спинного мозга, инсульте и, возможно, при рассеянном склерозе, олигодендроциты повреждаются из-за избыточного высвобождения нейромедиатора глутамата. Повреждение также опосредовано N-метил-D-аспартатными рецепторами. Олигодендроциты также восприимчивы к заражению вирусом JC, вызывающим прогрессирующую мультифокальную лейкоэнцефалопатию (ПМЛ) – заболевание, которое специфически поражает белое вещество, как правило, у пациентов с ослабленным иммунитетом. Опухоли олигодендроцитов называются олигодендроглиомами. Химиотерапевтический препарат Флуороурацил (5-ФУ) вызывает у мышей повреждение олигодендроцитов, приводящее как к острому повреждению центральной нервной системы (ЦНС), так и к прогрессирующей отсроченной дегенерации ЦНС. Метилирование ДНК также может играть роль в дегенерации олигодендроцитов.