Witam się z Wami po letniej przerwie w pisaniu artykułów. Mam nadzieję, że wakacje spędziliście twórczo i odprężająco, a w nowy rok szkolny/akademicki wkraczacie z dużą dawką przemyśleń i inspiracji. Dziś chciałam poruszyć temat powstawania neuronów. Głównie dlatego, że napisałam już o nich naprawdę wiele, ale nigdy nie wyjaśniałam, jak to się dzieje, że neurony w ogóle powstają. Zatem dziś opiszę, czym jest neurogeneza czyli fenomen narodzin neuronów.
„Wielki Wybuch”
Powstawanie nowego człowieka można porównać nieco do Wielkiego Wybuchu. Ze stosunkowo jednorodnej, niewielkiej materii powstaje cały ogrom uniwersum, które wraz z rozszerzaniem nabywa nowe cechy i staje się coraz bardziej różnorodne. Człowiek, jak wiadomo, powstaje z połączenia dwóch komórek i dzięki kolejnym podziałom tego połączenia dojrzewa w istotę, która może teraz czytać ten tekst. Niesamowite, prawda?
Dzisiejszy temat to neurogeneza, zatem nie planuję tu opisywać całego procesu rozwoju istot żyjących. Skupię się na neuronach. Żeby jednak dotrzeć do tego, jak komórki nerwowe powstają, musimy najpierw zrozumieć, czym są komórki macierzyste. Ich najważniejszą funkcją jest to, że mogą się dzielić oraz przekształcić w przeróżne inne typy. Można wręcz powiedzieć, że taki jest ich cel – żeby osiągnąć kształt i cechy komórek docelowych.
Od zarodka do ektodermy
Zatem wyobraźmy sobie tworzenie się nowego organizmu. Zapłodniona komórka jajowa ulega wielu podziałom i około piątej doby po zapłodnieniu staje się blastocystą. Do dwóch tygodni po zapłodnieniu tworzy ją już kilkadziesiąt do kilkuset komórek o naturze komórek macierzystych. To z nich właśnie będą różnicowały się wszystkie typy komórek w dalszym etapie rozwoju.
W czasie etapu nazywanego gastrulacją blastocysta przekształca się w gastrulę zbudowaną z trzech listków zarodkowych. Każdy z nich jest zgrupowaniem komórek, które wykazują relatywnie podobne funkcje. U człowieka owymi listkami są endoderma, mezoderma i ektoderma. I to właśnie z tego najbardziej zewnętrznego listka – ektodermy – rozwija się układ nerwowy (ale też np. narządy zmysłów, nabłonek w jelitach czy skóra).
Od ektodermy do neuronu
Ektodermę przekształcającą się później w układ nerwowy nazywamy neuroektodermą i jest ona pierwszym oficjalnym stadium formacji tegoż układu nerwowego. Potem zachodzi proces nazywany neurulacją, podczas którego wykształca się cewa nerwowa, a z niej mózg i rdzeń kręgowy, jednak o neurolacji napiszę w przyszłym tygodniu. No, więc jak to się dzieje, że komórki prekursorowe w ektodermie różnicują się właśnie na przykład w neurony? Z jakiego przepisu korzysta nowo tworzący się organizm?
Otóż na samym początku ma miejsce rekrutacja małej grupy komórek ektodermalnych wykazujących potencjał do stania się neuronami – są to nerwowe komórki macierzyste (ang. neural stem cells). Następnie za pomocą sygnałów biochemicznych i na podstawie lokalizacji (oraz szczypty przypadkowości) wybierane są te, które tymi neuronami faktycznie się staną. Z kolei inne komórki neuro-macierzyste różnicują się w komórki glejowe (np. astrocyty lub oligodendrocyty). Co ważne, to nie jest tak, że nowo powstałe neurony od razu zaczynają tworzyć połączenia i obwody neuronalne.
Od neuronu do specyficznych funkcji
Wraz z dojrzewaniem organizmu różnicowanie się komórek staje się coraz bardziej istotne. Przecież wiadomo, że neuron neuronowi nierówny. Dorosłe komórki nerwowe mają przeróżną specyfikę, budowę oraz funkcje.
Po tym, gdy najważniejsze struktury układu nerwowego są w pierwotny sposób uformowane, nerwowe komórki potencjalne skupiają się w obszarze komorowym (komory te z kolei w przyszłości stworzą właściwe komory mózgu wypełnione płynem mózgowo-rdzeniowym). Potem, komórki te muszą przemigrować do ich miejsca przeznaczenia (np. do obszaru tworzenia się kory mózgu). Tam będą dojrzewać i w końcu formować coraz to bardziej skomplikowane obwody. Z kolei w samym dojrzewaniu bardzo istotny jest etap tworzenia wypustek: aksonu i dendrytów.
Neuronalne funkcje
To, gdzie komórki będą migrować oraz jakie funkcje przejawiać zależy od „instrukcji genetycznych”. Każda komórka naszego ciała już od samego początku posiada wszystkie potrzebne geny. Natomiast tylko część z tych genów jest aktywowana w danej komórce i to od nich zależy, czym taka komórka finalnie będzie.
Mamy wiele typów neuronów i możemy je dzielić pod kątem wielu cech. Jednak najważniejsze w określeniu funkcji neuronu będą dwa następujące elementy: miejsce występowania oraz charakter neurochemiczny (czyli typ wydzielanego neuroprzekaźnika). Dwa neurony wydzielające ten sam neuroprzekaźnik mogą mieć całkowicie odmienne funkcje. Zależy to od tego, w której części układu nerwowego się znajdują. Tak samo to działa w drugą stronę: dwa neurony występujące w tej samej strukturze nerwowej mogą mieć totalnie różne działanie w zależności od wydzielanego neuroprzekaźnika.
Neurogeneza jest bardzo ważnym tematem, więc chcę go poruszyć w kilku postach. Za tydzień opiszę proces neurulacji czyli tego dalszego rozwoju neuroektodermy. Jeśli będziecie ciekawi, to mogę też opisać, jak wygląda neurogeneza u osób dorosłych. Bo to nie tak, że kończy się ona niedługo po narodzinach. Z kolei jeśli interesuje Was ewolucja układu nerwowego w kontekście różnych gatunków, to zapraszam do jednego z wczesnych wpisów na ten temat.
No Comments