Zvětšit obrázek

Mozková tkáň barvená metodou brainbow, která umožňuje náhodnou expresí různého množství červené, zelené a modré barvičky rozlišit jednotlivé neurony. Astrocyty tam také jsou, ale na takto připravovaném preparátu je vidět není. (Kredit: Arlette, University of Montreal)

Pro mnohé bude možná překvapením, že většina buněk v našem mozku nejsou nervové buňky (neurony), nýbrž buňky gliové. Soudí se, že většina mozkových buněk v tom, co nosíme na ramenou, nemá s myšlením a vedením vzruchů nic společného. Na školách, jak těch středních, tak i těch vysokých se studenti učí, že mozek je především armáda buněk s podpůrnými funkcemi, které mají na starosti pečovat o elitu. Chránit neurony před otřesy, vyživovat, uklízet po nich jejich látkové zplodiny a v případě, že některý z nich zemře, obstarat pohřeb (fagocytózou). Buněční pomocníci se liší nejen svojí funkcí, ale i svým tvarem a tak jim anatomové dali různá jména: mikroglie, oligodendrocyty a astrocyty. Poslední ze jmenovaných mají hvězdicovitý tvar (proto pojmenování astrocyty). Ne všem se ten název zamlouvá a tak se můžete o nich něco dočíst i v článcích používajících termín astroglie.

Zvětšit obrázek

Jeden z astrocytů. Původně měly zajišťovat jen výživu a být lešením udržujícím tvar mozkových záhybů. (Kredit : GerryShaw. Licence CC BY-SA 3.0)

Nejčastěji o nich slyšíme v souvislosti s nádory. A protože nádorové buňky jsou buňkami neustále se množícími, tak trochu „omlazenými“, vedlo to  německé vědce k myšlence převychovat je v buňky kmenové a z těch pak vypiplat neurony schopné napravovat poškozenou míchu. Nakonec se jim koupáním buněk v těch správných lektvarech přeměna začala dařit. I když laboratorní omlazování vědci zvládli, praxe si postavila hlavu a v poničeném místě se astrocyty do přeměny na neurony, nijak nehrnou. Ale i tak je přeměna pomocných buněk v pravé, nefalšované neurony, předzvěstí možnosti budoucí léčby poraněných mozků. Je tu ale ještě jeden a možná ještě zajímavější poznatek.

Arlette Kolta je zubařkou s profesůrou na University of Montreal. Plete se ale do řemesla neurologům, zabývá se mozkem. I jí učili, že v tomto konglomerátu zhruba 75 miliard buněk každá jeho funkce závisí na schopnosti neuronů mezi sebou komunikovat. V neuron-centrické vizi, jak se momentálně nejuznávanější představě říká, neuronální elektrická aktivita a fungování mozku jako celku, se odvíjí od vnitřních vlastností neuronů a tedy toho, co si navzájem předávají. Úřední řečí neuronů je elektřina a podstata zprávy je zakomponována do určitých vzorů elektrické aktivity. Tímto způsobem si zakódované informace buňky předávají nejen v mozku, ale i  v nervech spojujících periferii s ústředím. Americká stomatoložka s přispěním kolegů v této teorii řadu věcí tak trochu postavila na hlavu. A nebo na nohy?

Co Kolta vlastně tvrdí?
Něco dosti neslýchaného. Prý vzor elektrické aktivity posílané neuronem, řídí buňky gliové. To se řadě odborníků nebude ani trochu líbit. Tak trochu to z  našich „chytrých neuronů“, dělá do značné míry jen poslíčky, jen jakési „telefonní dráty“ a nastoluje to otázku, co vlastně je v našem mozku „to“ důležitější – neurony, nebo jim jsou nadřazené buňky gliové? Otázka je sice legitimní, ale špatná. Jako bychom se ptali, zda je na kole důležitější pneumatika, nebo ložisko. V každém případě tu jde ale o poznatek, který celou řadu věcí změní, včetně představy, jak funguje náš mozek.

Zvětšit obrázek

Toto barvení neumožňuje rozlišit jednotlivé typy neuronů, zato je na něm vidět, jak to v mozku vypadá. Neurony jsou doslova „zasíťovány“ bílými astrocyty. (Kredit: Jason Snyder. Licence: CC BY 2.0. Source: https://flic.kr/p/aDcSZ5)

Jak k tak ponižujícímu závěru na adresu neuronů americký tým dospěl? Obyčejným měřením elektrické aktivity v trojklaném nervu. Ten obhospodařuje obličej, včetně motorických funkcí a tedy i žvýkání, mrkání,... Vědce zajímalo, jak to je s pohyby, které nám „běží“ autonomně, aniž bychom o nich museli dlouze přemýšlet a zjistili, že se do toho motají astrocyty. Jsou to ony, kdo regulují extracelulární koncentraci vápníku v tomto senzoricky-motorickém obvodu. Prozradil to na ně „odposlech“ vzorů elektrické aktivity okolních neuronů. Z něj vyplynulo, že neurony trojklaného nervu mají dvojí funkci. Mají k tomu dva vzory elektrické aktivity, jakoby „tónovou“ a „pulsní“. Připomíná to telefonování. Když zvedneme sluchátko a vyťukáváme čísla, slyšíme, jak to pípá a informace letí směrem od nás a konkrétnímu místu dávají informaci, že se něco děje a chceme s ním mluvit. Po dokončení správné volby to „cvakne“ a začneme být připojeni a z druhé strany se ozve třeba: „doufám, že máte něco důležitého, ve tři hodiny ráno!“  Z opačného směru přišla informace zcela jiného typu (hlas).  Podobné to je u neuronů. V tonizujícím režimu vnímají informace od smyslových orgánů a předávají si je tím, čemu říkáme senzorická aferentní dráha. Přenesou třeba  „smrdí, smrdí, to to smrdí“. V režimu „rytmickém“ ale nervové buňky generují příkazy ovládající motorické stahy potřebné k vykonávání opakovaných pohybů, třeba „moulání žvýkačky“.

Zvětšit obrázek

Arlette Kolta, University of Montreal. Její tým nám poněkud mění názor na úlohu „podpůrných“ buněk a tím i fungování celého mozku. (Kredit: Univeristy od Montreal)

To nové na tom všem je, že režim neuronů rytmického dávkování je odvislý od koncentrace vápníku v jejich bezprostředním okolí. A právě ten mají pod palcem astrocyty.  Jinými slovy, astrocyty jsou tím, kdo s našimi neurony cvičí, jak se jim zachce a řídí jejich přechod z jednoho režimu do druhého. Svou vedoucí úlohu buňky s hvězdou, prosazují uvolňováním proteinu vázajícího vápník. To je ten mocný nástroj, kterým ovládají prostředí okolo neuronů a přepínají jejich funkční stav.

Pokud astrocyty hrají tak důležitou roli a víme už také jakým mechanismem to dělají, jsme nejspíš na dobré cestě lepšího pochopení široké palety mozkových funkcí kortexu, hipokampu,... Takže nejde jen o opakované pohyby. Činnost astrocytů se týká i oblastí, které mají co mluvit do naší paměti. Že by tomu tak mohlo být, nasvědčují i dřívější poznatky získané u epileptiků. U těch blížící se záchvat předchází aktivace astrocytů. A nebo další pokus ze zcela jiného soudku, který provedli před necelým půl rokem britští vědci. Ti zase s pomocí lidských gliových buněk připravili bystré myši s napůl lidským mozkem. Nejspíš jsme na správné cestě, která ovlivňováním funkce astrocytů dovolí léčit nemocný mozek. A pokud se k tomu rozhodneme, tak tomu zdravému asi umožní i snazší učení, vylepšení IQ...

Literatura
Nature Neuroscience (2015)DOI: 10,1038 / nn.4013
University of Montreal