GLIASOLUISTA. NG2-gliasolu, aivojen kontaktisolu, "synantosyytti" ja NG2+OPC

NG2 solut, kondroitiinisulfaattiproteoglykaania ilmentävät gliasolut

Vuonna 1980 löysi William Stallcup tutkijaryhmänsä kanssa uuden populaation soluja aikuisen keskushermostosta. Oli löydetty molekyyli kondroitiinisulfaattiproteoglykaani ja sen vasta-aineita käyttäen erotettiin neuroni-gliasolujen sekaviljelmistä NG2-positiivisten solujen ryhmä.
Näissä NG2-immunopositiivisissa soluissa ilmeni monia spesifisiä oligodendrogliasolun progeniittorisolun (OPC) merkitsijöitä, kuten PDGF alfa-reseptoria, ja niitä pidetäänkin oligodendrogliasolulinjaan kuuluvina.
NG2 immunopositiiviset solut eivät ilmentäneet kypsien oligodendrogliasolujen merkitsijöitä kuten galaktokerebrosidejä tai myeliiniin assosioituvia proteiineja.
NG2 immunopositiiviset solut eivät myöskään ilmentäneet astrosyyttien merkitsijöitä kuten GFAP proteiinia , vimentiiniä, S100beta proteiinia tai glutamiinisyntetaasia.

Kehityksen aikana NG2 immunopositiivisista OPC-soluista tulee sekä myelinisoivia oligodendrosyyttejä että myös melkoinen populaatio ( 5-10 % kaikista gliasoluista) NG2 positiivisia soluja, joita on kypsässä keskushermostossa sekä valkoisessa että harmaassa aineksessa. Sentakia näitä soluja kutsutaan usein NG2-gliasoluiksi. Niille on tyypillistä pieni solusooma ja runsaat ohuet säteisesti lähtevät ulokkeet, jotka haarautuvat kahdesti tai usemman kerran tyven läheltä.

 Normaalissa aikuisen keskushermostossa suurin osa ( yli 90 %) NG2-glioista ei ole mitoottiseti aktiiveja, siis eivät lisäänny jakaantumalla, vaikka ne voivat muuttua mitoottisesti aktiiviksi vasteena erilaisille vaurioille. NG2- glia pystyy generoimaan oligodendrosyyttejä keskuhermoston kehityksellisen uudismuokkauksen aikana ja demyelinaation jälkeen. NG2-glia pystyy kehkeyttämään myös neuroneita ja astrosyyttejä. Täten NG2-glia saattaa toimia multipotenttina aikuisen neuraalisena kantasoluna.

 Siitä huolimatta suuri enemmistö NG2-gliasoluja kypsässä keskushermostossa näyttää olevan täysin differentioituneita, mutta kuten astrosyyteilläkin niilläkin näyttää säilyneen kantasolufunktiota aivoissa koko kypsymisen ja aikuisuuden ajan.

Aivojen harmaassa aineessa NG2-glia tekee lukuisia kontakteja ympäröiviin neuroneihin ja se saa jopa neuronaalisia afferentteja, jotka muodostavat funktionaalisia synapseja.

Aivojen valkoisessa aineessa NG2-glia omaa myös tyypillisen monimutkaisen morfologiansa. Ne ulottavat ulokkeitaan pitkin myelinisoituneita aksoneja ja usein tekevät kontakteja Ranvierin solmukkeeseen ja siinä ne käyttäytyvät samalla tavalla kuin säikeiset astrosyytit.

Neuronikontaktiensa lisäksi NG2-solut muodostavat multippeleita liittymiä astrosyytteihin ja oligodenrosyyteihin ja ja niiden myeliinituppeihin ja myös pia materin alaiseen ja perivaskulaariseen glial limitans- rajapintaan. Mutta ilmeistä on, että NG2-solut eivät tee kontakteja keskenään ja niistä joka solu omaa reviirinsä, ”territorionsa”, joka on noin 200-300 um halkaisijaltaan.

 On tiettyä morfologista eroa harmaassa ja valkeassa aineessa olevien NG2-gliasolujen kesken. Harmaan aineen NG2-gliasolut muodostavat joka suuntaan ulottuvia ulokkeita jotka näyttävät symmetrisen säteisiltä puumaisesti haaroittuneilta. Valkeassa aineessa taas NG2-gliasolut ovat ulkonäöltään polarisoituneita ja ulottavat ulokkeitaan etupäässä pitkin aksonikimppuja.
Fysiologisesti NG2-gliasoluilla on useita niitä erottavia ominaisuuksia. Ne omaavat jänniteellä toimivia Na+, Ca++, ja K+-kanavia, mutta kuitenkaan ne eivät kykene generoimaan aktiopotentiaaleja. Niillä on myös glutamaattireseptoreita ja GABA-reseptoreita, mutta ilmeisesti niillä ei ole glutamaatin kuljettajamolekyylejä (tässä täytyy tarkistaa  kulejettajien nimi ja symboli)  eikä glutamiinisyntetaasiakaan, mikä erottaa ne astrosyyteistä ( ja samalla myös suojannee glutamaattitoksisuudelta, arvelen). Täten on todennäköistä, että NG2-solut kommunikoivat suoraan neuronien kanssa ja niiden erityisenä tehtävänä on monitoroida neuronia ja vastata nopeasti neuronaalisen aktiivisuuden vaihteluihin ( eivätkä ne muodosta neurotoksista vaaraa glutamaatista).
Näitä soluja on nimetty myös synantocytes-nimellä, synantosyyteiksi -kreikkalainen sana synanto tarkoittaa kontaktia- siis kontaktisoluiksi.

Täten niitä erotetaan nisitä  NG2-positiivista OPC-soluista, jotka generoivat oligodendrosyyttejä kehityksen aikana, ja samalla myös korostetaan ”kontaktisolujen”, synantosyyttien,  selvästi erilaista ulkomuotoa, fysiologiaa ja osallistumista neuronaaliseen-gliaaliseen interaktioon kypsässä keskushermsotossa.

Huomionarvoista on myös sekin, että NG2-gliasolut ovat hyvin reaktiivisia ja ne vastaavat nopeasti CNS-vaurioihin alkamalla kasvaa ja proliferoimalla ulokkeita. Aktivoituneet NG2-gliasolut osallistuvat astrosyyttien ohella gliaalisen arven muodostamiseen. On oletettu, että NG2-gliasolujen primäärinä funktiona aikuisen keskushermostossa on nopea vaste neuraalisen integriteetin muutoksiin - joko glia-arven muodostamisella tai neuronien , astrosyyttien tai oligodendrosyyttien generoimisella tarpeista ja signaaleista riippuen. NG2-gliasolut ovatkin mitä soveliaimpia sellaisiin tehtäviin koska niillä on multippelit kontaktit neuraalisiin ja gliaalisiin elementteihin.



LÄHDE: Alexei Verkhratsky et Arthur Butt. Glial neurobiology. A Textbook (2007). NG2 expressing glia. P.26-7.
Musitiin suomennosta 22.2. 2018

GLIASOLUISTA.Astrogliat eli tähtisolut, monipuoliset neuronin auttajasolut

Näitä astrogliasoluja on erotettu monia erilaisia, ksoika  aivojen eri osissa niillä on  erilaisia vaatimuksia, että ne voisivat vastata neuronien tarpeisiin. neuronien tehtävä on huippuerikoistunut ja sillä ei ole  mahdollisuuksia suojella itseään ja astrogliaa toimii sen  Guardian  Angel-  tapaisesti ylipäätänsä hyvin monipuolisesti  joka puolella.  Hyväkään neuroni ei suorita yhtään mitään ilman astroglioja. ja muita  gliasoluja.  Jopa tämän uuden positiivisimman  teorian mukaan, neuronien katotilanne aiheuttaa astrogliasta käsin neuroniksi  valiutumista.

Luettelen  kirjan  järjestyksen mukaan astrogliat:

1. Protoplasmiset astrosyytit (protoplasmic astrocyte) . Näitä on harmaassa aivoaineessa . Niissä on runaasti hienoj hlokkeita , keskimäärin 50 um pituisia. ne ovat erittäin  erikoistuneita ja monimutkaisia. Astrosyytin  ulokkeet ottavat kontaktia verisuoniin muodostaen perivaskulaarisia  päätejalkoja ja muodostavat myös moninaisia kontakteja neuroneihin.  Jotkut protoplasmiset astrosyytit  lähettävät ulokkeitaan myös pia mater-kalvon (pehmeän aivokalvon) pinnalle ja siellä ne muodostavat  pia mater- kalvon alaisia päätejalkoja.  Protoplasmisten  astrosyyttien tiheys aivokuorella vaihtelee 10 000 ja 30 000 kpl/ kuutio mm:ssä  välillä. niiden ulokkeitten muodostama pinta-ala saavuttanee  kooltaan 80 000 neliömikrometriä ja ne kattavat käytännöllisesti katsoen kaeikin neuronaalisen kalvon  siellä, minne ne vain voivat ulottua.

2. Fibroosit eli säikeiset astrosyytit (fibrous astrocyte)  ilmenevät valkoisessa aivoaineessa.  Niiden ulokkeet ovat pitkiä, jopa 300 mikrometriin asti, toisaalta ne eivät ole rakenteeltaan niin erityisen  monimutkaisia kuin protoplasmisten astrosyyttien ulokkeet. Säikeisten astrosyyttien ulokkeet  muodostavat  useita perivaskulaarisia (verisuonia ympäröiviä)  tai pia mater-kalvon  alaisia päätejalkoja. . Säikeiset astrosyytit  lähettävät myös lukuisia ulokkeitaan ( perinodaalisia ulokkeita)  tekemään kontaktia Ranvierin noduksiin (solmukkeisiin) niihin kohtiin , joissa tapahtuu aktiopotentiaalin propagoituminen, eteneminen,  myelinoidussa axonissa -(nim. aktiopotenitaalit etenevät  ns. saltatorisesti näissä myelinisoiduissa  hermoissa. ikäänkuin  hyppien nopeasti eteenpäin). Säikeisten astrosyyttien tiheys  on 200 000 solua  kutiomillimetrissä.

3. Verkkokalvon eli retinan erikoistuneet (radiaaliset)  gliasolut, Müllerin solut, tekevät  laajoja kontakteja  verkkokalvon neuroneihin.  Suurimmalla osalla Müllerin gliasoluista on tyypillinen morfologiansa, pitkiä ulokkeita, jotka myötäilevät  sauvojen ja tappien rivejä. Tietyssä verkkokalvokohdassa , esim siinä kohdassa,  missä näköhermo (nervus opticus) tulee verkkokalvoon, Müllerin solut muistuttavat protoplasmisia astrosyyttejä. Ihmisen verkkokalvossa Müllerin gliasoluja on 20% koko solu- tilavuudesta. Müllerin solujen tiheys  verkkokalvon pinta-alueella on lähemmä 25 000 solua neliömillimetrillä. Jokainen Müllerin solu muodostaa kontakteja  selvästi määritettävissä oleviin neuroniryhmiin järjestäytyneenä  pylväsmäisesti siten, että yksittäinen Müllerin solu tukee noin 16 neuronia ihmisen verkkokalvossa, mutta jyrsijälajeilla   jopa kolmekymmentä neuronia.

4. Pikkuaivoilla on erikoistuneita radiaalisia gliasoluja (radial glial)  ja niitä sanotaan Bergmannin glia-soluiksi. Niiteen solusooma on sutheellisen pieni( noin 15 um halkaisijaltaan) ja  niistä lähtee 3-6 uloketta   purkinjen solukerroksen tasosta   pia mater kalvoon päin.  Tavallisti  usea bergmannin gliasolu  ympäröi Purkinjen neuronia ja niiden jatkeet muodostavat tunnelin  Purkinjen neuronien  puumaisesti haaroittuneitten  dendriittien ympärille.  Bergmannin gliasolujen ulokkeet ovat äärimmäisen monia yksityiskohtia sisältäviä ja ne muodostavat  hyvin läheisiä kontakteja  synapseihin  paralleelisäikeillään  Purkinjen neuronin dendriittiin.  Jokainen Bergmannin gliasolu  antaa katetta jopa 8000:lle  sellaiselle  synapsille.

5. Purjemaisia astrosyyttejä (velum = purje) (velate astrocytes)  on myös pikkuaivoissa ja ne   muodostavat jyväisten neuronien ympärille tuppea.  Jokainen purjeastrosyytti  kietoo sisäänsä yhden yksittäisen jyväisneuronin.  Samantyyppisiä astrosyyttejä on myös  bulbus olfactorius-alueessa (  hajuhermon alueella) .

6. Interlaminaarisia astrosyyttejä  (interlaminar astrocytes) tavataan  harmaassa aivokuoressa ihmisellä ja  korkeimmilla  kädellisillä. Lamina tarkoittaa kerrosta-   nimittäin harmaa aivokuori on havaittu kerrokselliseksi rakenteeltaan. .  Interlaminaarinen tarkoittaa kerrosten välistä tilaa.  Näitten interlaminaaristen astrosyyttien  erityinen piirre on niiden  hyvin pitkä yksittäinen uloke, jopa 1 mm:iin asti pituutta. Se lähtee  solusoomasta, joka on  supragranulaarisessa kerroksessa ja ulottuu kortikaaliseen IV kerrokseen.  Näiden solujen spesifistä funktiota ei tunneta, vaikkakin ne saattavat  osallistua läpi kerrosten ulottuvien kortikaalisten modulien hahmottamiseen.

7. Tanosyytit ( tancytes) ovat erikoistuneita astrosyyttejä, joita havaitaan  periventrikulaarisissa elimissä. ( Ventriculus on kammio, tässä tarkoittaa aivokammiota, siis aivokammion ympärillä, periferiassa,  oleva = periventrikulaarinen). Eliminä tässä tarkoitetaan aivolisäketta hypofyysiä ja  selkäytimen raffe-osaa. ( Tästä myöhmmin erikseen: nucleus raphe)
 Tanosyytit muodostavat  BBB integriteettiä, Blood Brain Barrier,  veri-aivo-estettä siten, että ne tekevät tiukkoja  liittymiä kapillaareihin (tight junctions).  Normaalisti  tämä veriaivoeste muodostuu siitä, että verisuonen endoteelisolut  muodostavat  näitä tiukentumia keskenään, mutta periventrikulaarisessa alueessa, aivokammioitten seinämäperiferiassa,  elimistön kudos  on helposti vuotavaa ja sen takia tanosyytit osallistuvat tähän tiukentamiseen muodostaen permeabiliteettiestettä neuraalisen  kudoksen  ja kammiossa olevan  aivoselkäydinnesteen välille   ( permeabile = läpipäästävä).  Permeabiliteettieste on läpipääsyeste.

8. Pituisyytit (pituicytes). Neurohypofyysissä on tämän kaltaisia astrosyyttejä havaittavissa. Näiden pituisyyttien  jatkeet ympäröivät   neurosekretorisia aksoneita ja  aksonipäätteitä, kun erittävä neuroni on   lepotilassa.  Mutta jos on vaadetta  nousseesta hormonin erityksestä,  pituisyytit  ne vetäytyvät  erilleen hermosolun  jatkeesta ( aksonista).

9. Perivaskulaariset ja marginaaliset astrosyytit sijaitsevat  hyvin lähellä  pehmeää aivokalvoa ( pia mater) ja siinä ne muodostavat lukuisia päätejalkoja verisuoiin. Säännön mukaan ne eivät tee kontaktia neuroneihin. niiden päätehtävä  on muodostaa  piaalinen ja perivaskulaarinen glia limitans barrier,  rajoittava gliaalinen este. ja se toimii apuna  eristämässä  aivokudosta verisuoniaitiosta ja lukinkalvon alaisesta (subaraknoidaalisesta)  aitiosta.

10. Ependymosyytit (ependyma cells) ,  Plexus chorioideus-solut (suonipunoksen solut) ja verkkokalvon pigmenttiepiteelin solut  reunustavat  aivokammioita ja  verkkokalvon alaista tilaa vastaavasti . Nämä  ovat erittäviä epiteelisoluja ne ovat  "non neural cells" , ne eivät ole neuronaalisia   ja sen takia ne tavataan  käsitellä  glia- termin  yhteydessä.
Plexus chorioideus solut, suonipunos solut tuottavat ( vedenkirkasta) likvoria,   aivoselkäydinnestettä ja se täyttää  aivokammit , selkäydinkanavan ja  lukinkalvon alaisen (subaraknoidaalisen)  tilan.
Ependymosyyteillä ja verkkokalvon  pigmenttisoluilla  on lukuisia hyvin pieniä liikuvia ulokkeita  microvilli, ja niissä on kinocilia, värekarvoja, joiden säännöllinen iskevä liike    tuottaa aivolikvoriin ja  silmän lasiasinesteeseen,  virtausliikettä.

Muistiin 21.2. 2018
LÄHDE: Alexei Verkhratsky et Arthur Butt. Glial neurobiology. A textbook. (2007). Astrocytes. p. 23-24 

GLIASOLUISTA. Neuronien ja gliasolujen suhteellisista määristä

Neuraalisolutyypeissä on neuroneja ( elektronisesti ärsyyntyviä soluja)  vain noin 10% ja gliasoluja ( elektronisesti ärsyyntymättömiä soluja)   noin 90 %.

Eräs vanha gliasolun nimi on ollut hermosolukitti, "Nervenkitt" , Neural putty", siis  hermosolujen kittiä, "liiman kaltaista eristävää materiaa", ennenkuin  se materia  selvitetiin erilaisiksi gliasoluiksi.
Glia on kreikkalainen  sana alunperin. 

Miten  tämä 90 % jakautuu eri gliasolujen suhteen?

CNS , keskushermosto ja PNS, perifeerinen hermosto käsitellään eri aitioinaan tässä jaottelussa. PNS sisältää ENS:

• CNS (Central Nervous System, keskushermosto)

Makrogliasoluja 85- 90 %
Niitä on kolmea lajia neurogliasoluja ja  ne ovat  neuraalisesta ektodermistä peräisin.
Astrosyyttejä  noin 80 %,  Ependymaalisia soluja noin 5 % ja oligodendrosyytejä noin 5 %.

Mikrogliasoluja 10-15 %  . Nämä ovat  mesodermaalisia ja alunoperin  neuraaliseen miljööseen siirtyneitä erikoistuneita makrofageja

• PNS (Peripheral Nervous System, perifeerinen eli ääreishermosto)

Schwannin soluja, pääasiallinen gliasoluelementti PNS:ssä;  suorittaa hermosolujen  myelinisaatiota
Satelliittisoluja sensorisissa ja sympaattisissa ganglioissa, gliaalisia soluja ENS- järjestelmässä  gastrointestinaalisella alueella ( Enteral nervous System ,enteroneuraalinen systeemi, sisälmyshermosto)

 LÄHDE:  Glial neurobiology  Verkhratsky et Butt (2007).Neural cell types. p.4.