Quan ens referim al cervell humà generalment pensem que està conformat per neurones que determinen el nostre pensament i intel·ligència . Doncs això només és cert en un petit percentatge.
El cervell humà està constituït per més de 80.000 milions de neurones , però aquesta xifra representa a penes un 15% del total de cèl·lules dels òrgans que el componen.
Cèl·lules del sistema nerviós i la seva funció dins del cos humà
L'altre 85% està compost per altres cèl·lules microscòpiques anomenades cèl·lules glials , responsables de formar una substància anomenada glia que s'estén per tots els racons del sistema nerviós.
Les cèl·lules glials, també conegudes com a neuroglies o simplement glia, no participen de forma directa en les connexions sinàptiques com ho fan les neurones, però el seu correcte funcionament permet que els senyals entre les neurones es transmetin de manera eficaç i estable. En altres paraules, actuen com la “cola dels nervis” sobre el qual es recolzen les xarxes neuronals.
Les cèl·lules glials són les encarregades d'ajudar les neurones en el procés de transmissió dels impulsos electroquímics mitjançant el sistema nerviós. Aquestes cèl·lules s'encarreguen d'aportar nutrients , mantenir l' estructura , accelerar la conducció neural pròpiament dita, reparar danys i proveir energia a les neurones , a més de regular l'entorn químic que les envolta (ions, glucosa, aminoàcids, etc.).
Entre les principals substàncies que les cèl·lules glials ajuden a transportar o regular hi ha la glucosa (font bàsica d'energia del cervell), diversos aminoàcids implicats en la síntesi de neurotransmissors i diferents ions (com sodi, potassi o calci) indispensables per a l'excitabilitat neuronal.
Dins d'aquestes tantes cèl·lules glials que es troben al cervell són especialment importants els anomenats oligodendrocits per la seva facultat de formar les beines de mielina protectores dels axons del sistema nerviós central.
- la mielina és una lipoproteïna aïllant que permet ampliar el potencial d'acció en temps i distància. Protegeix l'axó de l'impuls elèctric fent més ràpid recorregut i n'evita la dispersió a través de la membrana neuronal. Gràcies a la mielina es produeix la trucada conducció saltatòria: l'impuls “salta” d'un node de Ranvier a un altre, cosa que incrementa enormement la velocitat de transmissió.
- els oligodendròcits, les cèl·lules de Schwann, els astròcits i la microglia són les quatre classes de cèl·lules glials considerades més importants. En conjunt, sostenen, nodreixen, protegeixen i regulen les neurones.
Les cèl·lules de Schwann
Són les úniques cèl·lules glials que es troben als nervis que recorren tot el cos, és a dir, al sistema nerviós perifèric (SNP) . Són una mena de beines microscòpiques amb aparença de “perles” compostes de mielina que envolten els axons perifèrics.
Cada cèl·lula de Schwann s'enrotlla al voltant d'un únic axó mitjançant el citoplasma, creant un segment de beina de mielina. A diferència dels oligodendrocits, que poden mielinitzar simultàniament desenes d'axons al sistema nerviós central , les cèl·lules de Schwann s'ocupen d' un sol axó , cosa que marca una diferència estructural i funcional clau entre SNC i SNP.
Són capaços de segregar el factor de creixement nerviós (FCN) , una molècula que serveix per a l'estimulació del creixement neuronal durant el desenvolupament i també participa en processos de reparació després d'una lesió nerviosa perifèrica.
Les cèl·lules de Schwann participen de forma activa en la regeneració dels nervis perifèrics . Quan un nervi es lesiona, aquestes cèl·lules ajuden a netejar les restes de mielina i axons danyats (en col·laboració amb els macròfags) i formen “túnels” de teixit anomenats bandes de Büngner que guien el creixement dels nous axons fins al seu destí.
Les cèl·lules de Schwann, per tant, són les encarregades de la formació de mielina al sistema nerviós perifèric , de sostenir l'estructura dels nervis i de facilitar tant el manteniment com la recuperació de la funció perifèrica.
els astròcits
Són cèl·lules que es troben a prop de les neurones, d'aparença estrellada i més grans en comparació amb les neurones, es localitzen al sistema nerviós central (SNC) i pel nervi òptic.
Els astròcits són una mena de “soldats” integrants de la Barrera Hematoencefàlica (BHE) , que és una membrana protectora del SNC la funció del qual és no permetre que la sang hi desemboqui directament. Això evita l'entrada descontrolada de toxines, patògens i molècules potencialment perjudicials.
Els astròcits s'encarreguen de filtrar el que pot passar o no al SNC . Permeten l'entrada d' oxigen i glucosa , el principal “aliment” de les neurones, i ajuden a eliminar deixalles metabòliques. A més, regulen la concentració d'ions a l'espai extracel·lular, modulen l'activitat sinàptica i contribueixen al reciclatge de neurotransmissors com el glutamat.
En conjunt amb els oligodendrocits, els astròcits formen part de l'anomenada macroglia , un grup de cèl·lules glials més grans que exerceix funcions estructurals i metabòliques essencials per a la xarxa neuronal.
Microglia
És el grup de cèl·lules que conformen la base del sistema immune cerebral . Com que la Barrera Hematoencefàlica no permet el pas lliure de les cèl·lules del sistema immune perifèric, el cervell compta amb el seu propi sistema defensiu i són aquestes cèl·lules els seus soldats protectors.
La funció bàsica daquestes cèl·lules és defensar i reparar el cervell de les lesions causades per microorganismes invasors, restes cel·lulars i diverses malalties.
La microglia escaneja de forma constant el SNC a la recerca de plaques danyades, neurones alterades i agents infecciosos . És molt sensible al medi ambient i capaç de detectar els canvis més petits a la composició biològica del teixit cerebral.
Aquestes cèl·lules localitzen i neutralitzen qualsevol placa, fragments d' àcid desoxirribonucleic (ADN) , cabdells neuronals, cèl·lules mortes, cèl·lules danyades i materials estranys. Per aquest motiu, es poden considerar com les mestresses de casa del cervell , encarregades de la neteja de les restes cel·lulars i de l'eliminació d'elements potencialment tòxics.
Els oligodendrocits en detall
Els oligodendrocits són un tipus de cèl·lula glial que es troba exclusivament al sistema nerviós central , és a dir, a l'encèfal ia la medul·la espinal. La seva característica principal és que s'encarreguen de formar les beines de mielina que envolten els axons de les neurones del SNC.
Posseeixen moltes prolongacions que s'enrotllen al voltant d'axons de diverses neurones, de manera que un sol oligodendrocito pot mielinitzar nombrosos axons alhora , a diferència de les cèl·lules de Schwann.
Les beines de mielina creades al voltant dels axons de les neurones tenen l'objectiu d' aïllar elèctricament la fibra nerviosa i incrementar la velocitat de transmissió dels impulsos electroquímics . Gràcies a aquesta estructura, els potencials dacció poden propagar-se ràpidament al llarg de llargues distàncies sense perdre intensitat.
En alguns axons, les beines de mielina no formen un recobriment continu, sinó que s'interrompen a intervals regulars, donant lloc als denominats nòduls de Ranvier . Aquests petits espais sense mielina permeten que es produeixi la conducció saltatòria: l'impuls es regenera a cada node, accelerant encara més la propagació del senyal.
La mielinització comença durant la vida intrauterina: s'inicia al voltant de la setmana 16 de gestació a la medul·la espinal i avança després del naixement fins que moltes de les fibres nervioses principals estan mielinitzades en el moment en què el nen comença a caminar. La mielina continua formant-se i refinant-se durant la infància, l'adolescència i fins i tot a l'edat adulta, cosa que es relaciona amb el desenvolupament d'habilitats cognitives complexes i la plasticitat cerebral.
Fins i tot en l'adultesa de l'ésser humà continuen produint-se oligodendrocits a partir de cèl·lules progenitores especialitzades (oligodendrocits progenitors o OPC). Aquests progenitors poden diferenciar-se en oligodendrocits madurs capaços de formar mielina nova o de reparar zones desmielinitzades després d'una lesió o malaltia.
Des del punt de vista del desenvolupament, els oligodendrocits s'originen en regions específiques properes als ventricles cerebrals i al tub neural, des d'on migren fins a les destinacions finals en la substància blanca i grisa. Durant aquest trajecte passen per diverses etapes: cèl·lules progenitores , oligodendròcits immadurs i oligodendròcits formadors de mielina completament diferenciats.
Tipus d'oligodendròcits
Els oligodendrocits poden classificar-se principalment per les seves funcions, encara que estructuralment i molecularment són molt similars. Hi ha dos tipus principals: interfasciculars i satelitales . A més, es reconeixen els oligodendrocits progenitors com una població cel·lular clau per a la reparació i la plasticitat del SNC.
- Els oligodendròcits interfasciculares són els que s'encarreguen de la formació de beines de mielina i conformen part de la matèria blanca de l'encèfal. Són el tipus “clàssic” d'oligodendrocit que s'estudia quan es parla de mielinització.
- Els oligodendrocits satelitals conformen part de la matèria grisa, no són productors de mielina, no s'adhereixen a les neurones formant beines ni compleixen funció d'aïllament elèctric. Es desconeixen amb precisió totes les seves funcions, encara que es considera que participen al manteniment de l'equilibri químic extracel·lular i en la regulació de lentorn de les sinapsis.
- Els oligodendrocits progenitors (OP) es consideren les “cèl·lules mare” dels oligodendrocits madurs. Tenen la capacitat de dividir-se i diferenciar-se per generar noves cèl·lules mielinitzants, especialment després de lesions o processos desmielinitzants. El seu paper és essencial en la regeneració i reparació de la mielina al sistema nerviós central.
Funcions dels oligodendrocits
Atès que no se sap amb exactitud quines són les funcions dels oligodendrocits satelitals, només entrarem en la descripció de les funcions dels oligodendrocits interfasciculars i de les funcions generals que compleix el conjunt d'oligodendrocits i els seus progenitors al SNC.
Acceleració de la transmissió neuronal
La velocitat dels potencials dacció sincrementa quan els axons han estat mielinitzats. Als axons amb beines de mielina separades per nòduls de Ranvier, l'impuls elèctric no es desplaça de forma contínua sinó que “salta” de node en node. Això permet que el senyal viatgi molt més ràpid que en fibres no mielinitzades.
El funcionament correcte del sistema hormonal i muscular es veu afavorit davant un ritme adequat de conducció neural. La coordinació motora, els reflexos, la percepció sensorial i gran part de lactivitat cognitiva depenen que aquesta conducció sigui precisa i ràpida.
La intel·ligència també s'ha relacionat amb la integritat i la quantitat de mielina en certes àrees del cervell. Estudis han trobat correlacions positives entre la densitat de mielina a la substància blanca i el rendiment en tasques cognitives, cosa que suggereix que els oligodendròcits contribueixen de forma indirecta a capacitats com l'aprenentatge i el raonament.
Aïllament de membranes cel·lulars
L'aïllament dels axons neuronals del medi exterior de les cèl·lules prevé la filtració d'ions mitjançant la membrana cel·lular. La mielina funciona com un recobriment aïllant similar al plàstic que recobreix els cables elèctrics, evitant curtcircuits i pèrdues de senyal.
Gràcies a aquest aïllament, els oligodendrocits asseguren que l'intercanvi d'ions (sobretot de sodi i potassi ) es concentri en regions molt concretes, els nòduls de Ranvier, on es regeneren els potencials d'acció. Això fa la transmissió més eficient i menys costosa energèticament per a la neurona.
Estructuració el sistema nerviós
Atès que les neurones no són capaces d' exercir la seva funció per si soles , les cèl·lules glials, i en especial els oligodendrocits interfasciculars, s'ocupen de sostenir l' estructura de xarxes de les neurones . Proporcionen un suport físic que manté organitzats els tractes de fibres de la substància blanca i contribueixen a larquitectura tridimensional del cervell.
A més, la distribució de la mielina defineix en part les regions de matèria blanca i matèria grisa del sistema nerviós. La matèria blanca és rica en axons mielinitzats, mentre que la matèria grisa conté principalment somes (cossos cel·lulars) neuronals i sinapsi. Sense els oligodendrocits, aquesta organització anatòmica es veuria alterada de manera radical.
Suport al desenvolupament i supervivència de les neurones
Els oligodendrocits són productors de proteïnes i factors neurotròfics que, en la seva interacció amb les neurones, aconsegueixen que aquestes es mantinguin actives, impedint així una mort cel·lular programada (apoptosi).
Entre aquests factors hi ha molècules que afavoreixen la diferenciació neuronal , guien el creixement d'axons i dendrites, i promouen la maduració de circuits neuronals durant el desenvolupament. Així mateix, responen a l'activitat elèctrica de les neurones modificant la mielina en funció de l'ús, cosa que vincula directament els oligodendrocits amb la plasticitat sinàptica i l'aprenentatge.
Homeòstasi de el fluid extracel·lular
Tot i que els oligodendrocits satèl·lits no tenen una funció clara del tot definida, es consideren importants per mantenir l' equilibri homeostàtic del medi exterior de les neurones properes a ells. Ajuden a regular la concentració d'ions, aigua i metabòlits a la substància grisa, contribuint a un entorn estable per a la transmissió sinàptica.
Els oligodendròcits progenitors, per la seva banda, permeten que el cervell tingui una reserva de cèl·lules capaces de reemplaçar oligodendròcits danyats i de remielinitzar axons després d'una lesió, la qual cosa és crucial per mantenir la funcionalitat a llarg termini del sistema nerviós central.
Comunicació entre neurones i cèl·lules glials mielinitzants
Durant molt de temps es va pensar que les neurones eren les úniques cèl·lules amb un paper actiu en el processament de la informació. No obstant això, cada vegada hi ha més evidència que les cèl·lules glials, i en particular els oligodendrocits i les cèl·lules de Schwann , participen en una complexa xarxa de comunicació bidireccional amb els axons que mielinitzen.
L'activitat neuronal allibera missatgers químics no només a les sinapsis clàssiques, sinó també a regions extrasinàptiques dels axons. Aquests missatgers, juntament amb canvis locals en la concentració d'ions, actuen com a senyals per a les cèl·lules glials, regulant processos com la proliferació, diferenciació i mielinització.
Per exemple, a l'SNC l'activitat dels axons pot modular la fosforilació de la proteïna bàsica de mielina (MBP) en els oligodendrocits a través de senyals intervinguts per òxid nítric i rutes de proteïnes cinases. D'aquesta manera, l'ús repetit de certs circuits es pot traduir en canvis estructurals a la mielina, reforçant aquelles connexions més actives.
A l'SNP, la supervivència i maduració dels precursors de les cèl·lules de Schwann depenen de senyals derivats dels axons, com la neuroregulina-1 o determinades endotelines . Aquestes molècules regulen quan i com les cèl·lules de Schwann proliferen, es diferencien i comencen a mielinitzar, assegurant que hi hagi un nombre adequat de cèl·lules mielinitzants només allà on els axons ho necessiten.
Aquest diàleg constant axó-glia és essencial per al desenvolupament normal del sistema nerviós, la reparació després de lesions i el manteniment d'una transmissió nerviosa eficaç al llarg de tota la vida.
Malalties associades a la mielina
Atès que la mielina és essencial per a la velocitat i precisió de la transmissió nerviosa , qualsevol alteració en la seva estructura, en els oligodendrocits o en les cèl·lules de Schwann pot originar malalties denominades desmielinitzants . Aquestes patologies afecten tant el SNC com l'SNP i poden tenir causes autoimmunes, genètiques, metabòliques, inflamatòries, infeccioses o tòxiques.
La síndrome de Miller Fisher
És una variant de la síndrome de Guillain-Barré, una malaltia autoimmune que es caracteritza per la producció d' anticossos contra la mielina de les neurones del sistema nerviós perifèric.
En danyar-se la mielina perifèrica, es perd la conducció correcta de senyals entre l'organisme i el SNC , cosa que condueix a una paràlisi muscular potencialment greu ia l'alteració de la sensibilitat.
Els símptomes associats a aquesta malaltia inclouen oftalmoplexia (paràlisi dels músculs oculars), atàxia (pèrdua de la coordinació de moviments) i arreflexia (absència de reflexos). Si s'atén a temps, generalment té bones expectatives de millora a llarg termini, gràcies a la capacitat de remielinització del sistema nerviós perifèric.
La malaltia de Charcot-Marie-Tooth (CMT)
És una malaltia hereditària que afecta els nervis perifèrics i es coneix com a neuropatia perifèrica . S'associa amb mutacions en gens que codifiquen proteïnes clau de la mielina perifèrica, com la proteïna zero (P0), la proteïna de mielina perifèrica 22 (PMP22) o certes connexines implicades en la comunicació dins de les cèl·lules de Schwann.
Ocasiona el dany progressiu dels nervis perifèrics, amb símptomes com a debilitat muscular distal , deformitats a peus i mans, alteracions sensorials i pèrdua de reflexos. Tot i que algunes neuropaties perifèriques poden relacionar-se amb la diabetis i altres causes metabòliques, la CMT s'emmarca entre les formes principalment genètiques de dany mielínic perifèric.
L'esclerosi múltiple
És una malaltia del sistema nerviós central que bloqueja o retarda la comunicació entre el cervell i el cos . Això passa quan la beina de mielina que protegeix les cèl·lules nervioses és lesionada, afecta el cervell i la medul·la espinal.
En l'esclerosi múltiple, el sistema immunitari ataca erròniament la mielina i de vegades els oligodendrocits, provocant inflamació i formació de plaques desmielinitzants en diferents regions del SNC. Amb el temps, els axons també es poden fer malbé, cosa que condueix a una discapacitat neurològica més permanent.
La simptomatologia més freqüent és donada per la pèrdua d'equilibri , moviments musculars involuntaris, problemes de moviment, dificultats de coordinació, tremolor, debilitat, restrenyiment o alteracions intestinals, així com fatiga i, en alguns casos, alteracions visuals i cognitives.
Se sap que hi ha intents espontanis de remielinització per part dels oligodendrocits progenitors, però en moltes persones amb esclerosi múltiple aquests processos són insuficients o s'esgoten amb el temps, cosa que converteix les cèl·lules glials en un objectiu clau per al desenvolupament de futurs tractaments neuroprotectors i regeneratius.
L'esclerosi lateral amiotròfica (ELA)
Ataca progressivament les neurones motores , que controlen els músculs voluntaris. Es caracteritza per la degeneració gradual d'aquestes neurones fins a arribar a la mort neuronal i de l'organisme.
Tot i que l'ELA s'ha associat principalment al deteriorament neuronal, investigacions recents assenyalen que les cèl·lules glials i la mielina també podrien tenir un paper en la progressió de la malaltia, en alterar l'entorn metabòlic i de suport de les motoneurones.
La malaltia de Baló o esclerosi concèntrica de Baló
Afecta generalment els nens i poques vegades els adults. Consisteix en la pèrdua de la mielina al cervell que adopta un patró característic en forma d'anells concèntrics a les imatges cerebrals.
És poc freqüent i se'n desconeixen completament les causes exactes. Provoca paràlisi progressiva , moviments involuntaris dels músculs, crisis epilèptiques i altres problemes neurològics severs, en estar relacionada amb una destrucció localitzada però intensa de la mielina.
Les leucodistròfies
Consisteixen en alteracions de la visió i del sistema motor , entre altres símptomes. S'originen per la destrucció de la mielina deguda a defectes enzimàtics en la formació o el manteniment de la mielina, o per processos d'origen vascular, infecciós, autoimmune, inflamatori o tòxic.
A les leucodistròfies d'origen genètic, alteracions en enzims necessaris per sintetitzar o degradar lípids específics de la mielina provoquen una acumulació o un dèficit de components essencials, amb conseqüències devastadores per a la integritat de la substància blanca cerebral.
Comprendre la funció dels oligodendrocits, de les cèl·lules de Schwann i de la mielina permet apreciar fins a quin punt aquestes estructures, sovint invisibles per al gran públic, són fonamentals perquè la nostra ment, els nostres moviments i els nostres sentits funcionin amb normalitat, i per què la investigació en cèl·lules glials s'ha convertit en un dels pilars per a l'abordament.