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18.7: Gliazellen
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18.7: Glial Cells

18.7: Gliazellen

Overview

Glial cells are one of the two main types of cells in the nervous system. Glia cells comprise astrocytes, oligodendrocytes, microglia, and ependymal cells in the central nervous system, and satellite and Schwann cells in the peripheral nervous system. These cells do not communicate via electrical signals like neurons do, but they contribute to virtually every other aspect of nervous system function. In humans, the number of glial cells is roughly equal to the number of neurons in the brain.

Glial Cells of the Central Nervous System

Glia in the central nervous system (CNS) include astrocytes, oligodendrocytes, microglia, and ependymal cells. Astrocytes are the most abundant type of glial cell and are found in organized, non-overlapping patterns throughout the brain, where they closely associate with neurons and capillaries. Astrocytes play numerous roles in brain function, including regulating blood flow and metabolic processes, synaptic ion and pH homeostasis, and blood-brain barrier maintenance.

Another specialized glial cell, the oligodendrocyte, forms the myelin sheath that surrounds neuronal axons in the CNS. Oligodendrocytes extend long cellular processes that wrap around axons multiple times to form this coating. Myelin sheath is required for proper conduction of neuronal signaling and greatly increases the speed at which these messages travel.

Microglia—known as the macrophages of the CNS—are the smallest glial cell type and specialize in phagocytosis of both pathogens and debris. They protect the CNS from infectious agents and toxins and prune synapses during development. Although microglia are considered glial cells, they have a unique and separate origin compared to other glial cell types. Astrocytes and oligodendrocytes are produced by radial glia, whereas microglia originate from the yolk sac and migrate into the embryo early in embryonic development.

Lastly, ependymal cells are cube-shaped cells with cilia-like protrusions that line the ventricles, where they produce cerebrospinal fluid (CSF). Ependymal cells form a barrier between the brain and the CSF, filtering out potentially harmful substances. Like astrocytes and oligodendrocytes, ependymal cells originate from radial glia found near the lateral ventricles.

Glial Cells of the Peripheral Nervous System

In the peripheral nervous system (PNS), similar yet distinct types of glial cells exist. For example, functions performed by CNS astrocytes are accomplished in the PNS primarily by satellite cells, glial cells that provide structure, cushioning, and nutrients to the neuronal bodies they associate with. Another PNS glial cell, the Schwann cell, functions like CNS oligodendrocytes by forming a myelin sheath around neuronal axons. Like myelination in the CNS, PNS axon myelination provides necessary insulation and conductivity for the proper transmission of electrical signals.

Importance of Glia in Health and Disease

Glial cells are critical nervous system protectors and regulators. Not only do they maintain homeostatic conditions and contribute to routine brain function, but they also respond to nervous system injury, infection, and disease. In addition, glia perform critical functions during embryonic development of the nervous system. These cells even contribute to the removal of unnecessary neuronal connections, a process called synaptic pruning. Due to the importance of glia in numerous aspects of brain function, defects in one or more glial cell populations can lead to severe and debilitating neurological conditions, including developmental disorders, Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, multiple sclerosis, and many others.

During development, glial cells provide a scaffolding for neurons to properly migrate on and grow out their axons. Later in life, trauma or neurodegenerative diseases can cause loss of neuronal connections that cannot be regenerated, leading to impaired functioning or paralysis.

Überblick

Die Gliazellen sind einer der beiden Haupttypen von Zellen im Nervensystem. Zu den Gliazellen gehören im zentralen Nervensystem Astrozyten, Oligodendrozyten, Mikroglia und Ependymzellen. Im peripheren Nervensystem gehören dazu Satelliten-und Schwann-Zellen. Diese Zellen kommunizieren nicht wie die Neuronen über elektrische Signale, tragen aber praktisch zu jedem anderen Aspekt der Funktion des Nervensystems bei. Beim Menschen ist die Anzahl der Gliazellen ungefähr gleich der Anzahl der Neuronen im Gehirn.

Gliazellen des Zentralnervensystems

Die Glia im Zentralnervensystem (ZNS) umfassen Astrozyten, Oligodendrozyten, Mikroglia und Ependymzellen. Astrozyten sind der am häufigsten vorkommende Typ von Gliazellen. Man findet sie in organisierten, nicht überlappenden Mustern im gesamten Gehirn, wo sie eng mit Neuronen und Kapillaren assoziieren. Astrozyten spielen zahlreiche Rollen in der Gehirnfunktion. So regulieren sie den Blutfluss und die Stoffwechselprozesse, die synaptische Ionen -und pH-Homöostase sowie die Aufrechterhaltung der Blut-Hirn-Schranke.

Eine weitere spezialisierte Gliazelle, der Oligodendrozyt, bildet die Myelinscheide, die die neuronalen Axone im ZNS umgibt. Oligodendrozyten verlängern lange zelluläre Prozesse, die sich mehrfach um die Axone wickeln, um diese Hülle zu bilden. Die Myelinscheide ist für die korrekte Leitung der neuronalen Signale erforderlich und erhöht die Geschwindigkeit, mit der sich diese Botschaften bewegen enorm.

Mikroglia sind der kleinste Gliazelltyp und auf die Phagozytose sowohl von Krankheitserregern als auch von Trümmern spezialisiert. Sie sind auch als Makrophagen des ZNS bekannt. Sie schützen das ZNS vor Infektionserregern und Toxinen und beschneiden Synapsen während der Entwicklung. Obwohl Mikroglia als Gliazellen betrachtet werden, haben sie im Vergleich zu anderen Gliazelltypen einen einzigartigen und separaten Ursprung. Astrozyten und Oligodendrozyten werden von radialen Gliazellen produziert, während Mikroglia aus dem Dottersack stammen und bereits früh in der Embryonalentwicklung in den Embryo wandern.

Zuletzt gibt es noch Ependymzellen, welche würfelförmige Zellen mit zilienähnlichen Ausstülpungen sind. Sie kleiden die Ventrikel aus und prodzieren dort Rückenmarksflüssigkeit (Liquor) . Die Ependymzellen bilden eine Barriere zwischen Gehirn und Liquor und filtern potentiell schädliche Substanzen heraus. Wie Astrozyten und Oligodendrozyten stammen Ependymzellen aus radialen Gliazellen, die sich in der Nähe der Seitenventrikel befinden.

Gliazellen des peripheren Nervensystems

Im peripheren Nervensystem (PNS) gibt es ähnliche, aber unterschiedliche Typen von Gliazellen. Beispielsweise werden Funktionen, die von Astrozyten des ZNS ausgeführt werden, im PNS hauptsächlich von Satellitenzellen ausgeführt. Das sind Gliazellen, die den Nervenkörpern, mit denen sie assoziiert sind, Struktur, Polsterung und Nährstoffe zur Verfügung stellen. Eine weitere Gliazelle des PNS, ist die Schwannzelle. Sie funktioniert wie die Oligodendrozyten des ZNS, indem sie eine Myelinhülle um die neuronalen Axone bildet. Wie die Myelinisierung im ZNS sorgt die Axon-Myelinisierung des PNS für die notwendige Isolierung und Leitfähigkeit zur korrekten Übertragung der elektrischen Signale.

Wichtigkeit der Glia für Gesundheit und Krankheit

Gliazellen sind kritische Protektoren und Regulatoren des Nervensystems. Sie halten nicht nur die homöostatischen Bedingungen aufrecht und tragen zur Routinefunktion des Gehirns bei, sondern reagieren auch auf Verletzungen, Infektionen und Krankheiten des Nervensystems. Darüber hinaus erfüllen die Gliazellen während der embryonalen Entwicklung des Nervensystems kritische Funktionen. Diese Zellen tragen sogar zur Entfernung unnötiger neuronaler Verbindungen bei, ein Prozess, der synaptisches Beschneiden genannt wird. Aufgrund der Bedeutung von Gliazellen für zahlreiche Aspekte der Gehirnfunktion können Defekte in einer oder mehreren Gliazellpopulationen zu schweren und schwächenden neurologischen Erkrankungen führen. Dazu gehören Entwicklungsstörungen, Alzheimer, Parkinson, Multiple Sklerose und viele andere.

In der Entwicklung bieten Gliazellen ein Gerüst für Neuronen, um ihre Axone richtig weiterwandern und auswachsen zu lassen. Später im Leben können Traumata oder neurodegenerative Erkrankungen zum Verlust von nicht regenerierbaren neuronalen Verbindungen führen, was eine Funktionsstörung oder Lähmungen zur Folge hat.


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