「グリア細胞」の版間の差分

ナビゲーションに移動 検索に移動
編集の要約なし
編集の要約なし
編集の要約なし
12行目: 12行目:


==発見==
==発見==
 グリア細胞のgliaは[[ニューロン]]とニューロンの間の空間を埋める糊やセメントのような物質という意味のNerven Kitteが語源となっている。病理学者の[[wj:ルドルフ・ルートヴィヒ・カール・ウィルヒョー|ルドルフ・ウイルヒョー]](Rudolph Virchow)が1846年に発表した論文に記載されている<ref>'''工藤佳久'''<br>脳とグリア細胞<br>''技術評論社(東京)''2011</ref>。当時の組織染色技術では細胞の形を捉えることができなかったので、とりあえず、「神経の間を埋める何らかの物質」というような意味としての定義したのだろう。ウイルヒョーはやがてこれが細胞であることをつきとめて、細胞病理学の教科書には結合組織細胞と記載している(1858年)。その後、[[w:Otto Deiters|オットー・ダイテルス]](Otto Deiters) 、ミカエル・レンホサック(Michael von Lenhossek)、ウイルヘルム・ヒス(Wilhelm His)など19世紀末に活躍した多くの著名な神経組織学者がこの細胞の存在に興味を持ち、多様な形態や脳内分布の特徴を報告している。英語ではNeuroglia訳され、日本語では「膠(こう)細胞」(膠はにかわと呼ばれるコラーゲンを原料とする古い接着剤)と訳される。やがて、細胞染色法の発達によって、その実体が少しずつ明らかにされてきたが、カミロ・ゴルジ(Camillo Golgi)が確立したゴルジ染色法により、ニューロンと共にこの細胞の形態も浮き彫りになってきた。現在、グリア細胞の一つとして、よく知られている[[アストロサイト]](astrocyte:アストログリア,astroglia)という名称を与えたのはレンホサックであるが、その実体を最も正確に記載したのがラモン・イ・カハール(Santiago Ramon y Cajal)である。ゴルジ染色を改良した染色法によって様々な形態のアストロサイトを観察している(1)。その後、ピオ・デル・リオ-オルテガ(Pio del Rio-Hortega)がニューロン、アストロサイトに次ぐ第三の細胞群として、[[オリゴデンドロサイト]](oligodendrocyte:[[オリゴデンドログリア]]:oligodendroglia)と[[ミクログリア]](microglia)の存在を報告している(1921)(2)。すなわち、これらの脳を構成する主要な細胞としてのグリア細胞群の存在は、ニューロンとほぼ同時代に発見されていたのである。現在、グリア細胞は、大グリア細胞(macroglia:アストロサイトとオリゴデンドロサイト)と、小グリア細胞(microglia:ミクログリア)に分類されている。
 グリア細胞のgliaは[[ニューロン]]とニューロンの間の空間を埋める糊やセメントのような物質という意味のNerven Kitteが語源となっている。病理学者の[[wj:ルドルフ・ルートヴィヒ・カール・ウィルヒョー|ルドルフ・ウイルヒョー]](Rudolph Virchow)が1846年に発表した論文に記載されている当時の組織染色技術では細胞の形を捉えることができなかったので、とりあえず、「神経の間を埋める何らかの物質」というような意味としての定義したのだろう。ウイルヒョーはやがてこれが細胞であることをつきとめて、細胞病理学の教科書には結合組織細胞と記載している(1858年)。その後、[[w:Otto Deiters|オットー・ダイテルス]](Otto Deiters) 、ミカエル・レンホサック(Michael von Lenhossek)、ウイルヘルム・ヒス(Wilhelm His)など19世紀末に活躍した多くの著名な神経組織学者がこの細胞の存在に興味を持ち、多様な形態や脳内分布の特徴を報告している。英語ではNeuroglia訳され、日本語では「膠(こう)細胞」(膠はにかわと呼ばれるコラーゲンを原料とする古い接着剤)と訳される。やがて、細胞染色法の発達によって、その実体が少しずつ明らかにされてきたが、カミロ・ゴルジ(Camillo Golgi)が確立したゴルジ染色法により、ニューロンと共にこの細胞の形態も浮き彫りになってきた。現在、グリア細胞の一つとして、よく知られている[[アストロサイト]](astrocyte:アストログリア,astroglia)という名称を与えたのはレンホサックであるが、その実体を最も正確に記載したのがラモン・イ・カハール(Santiago Ramon y Cajal)である。ゴルジ染色を改良した染色法によって様々な形態のアストロサイトを観察している(1)。その後、ピオ・デル・リオ-オルテガ(Pio del Rio-Hortega)がニューロン、アストロサイトに次ぐ第三の細胞群として、[[オリゴデンドロサイト]](oligodendrocyte:[[オリゴデンドログリア]]:oligodendroglia)と[[ミクログリア]](microglia)の存在を報告している(1921)(グリア細胞発見の歴史については文献<ref>'''H Kettenmann, B R Ranson'''<br>Neuroglia 2nd Ed<br>''Oxford University Press(New York)''2005</ref>および<ref>'''工藤佳久'''<br>脳とグリア細胞<br>''技術評論社(東京)''2011</ref>を参照)。すなわち、これらの脳を構成する主要な細胞としてのグリア細胞群の存在は、ニューロンとほぼ同時代に発見されていたのである。現在、グリア細胞は、大グリア細胞(macroglia:アストロサイトとオリゴデンドロサイト)と、小グリア細胞(microglia:ミクログリア)に分類されている。


 存在部位や機能によってその形態には多様性があり、それぞれが持つ特異的抗原分子によって分類される。現在は脳の第二の主役と呼ばれるほどに機能の重要さが注目されるようになってきている。因みにヒトの脳におけるグリア細胞脳存在量はニューロンの10倍近くといわれている。哺乳動物の脳におけるグリア細胞の分布比は脳が発達に伴って増えてきているようである。
 存在部位や機能によってその形態には多様性があり、それぞれが持つ特異的抗原分子によって分類される。現在は脳の第二の主役と呼ばれるほどに機能の重要さが注目されるようになってきている。多くのグリア細胞に関する叢書の序論にはヒトの脳におけるグリア細胞脳存在量はニューロンの10倍近くと述べられているが、その根拠は曖昧である。しかし、哺乳動物の脳におけるグリア細胞の分布比は脳が発達に伴って高くなっており<ref><pubmed>4945394</pubmed></ref>、また、他の霊長類(チンパンジーやゴリラなど)と比較しても高いことが明らかにされている<ref><pubmed>16938869</pubmed></ref>。


文献見本<ref><pubmed>13825587</pubmed></ref>、<ref>'''工藤佳久'''<br>脳とグリア細胞<br>''技術評論社(東京)''2011</ref>、<ref><pubmed>13825587</pubmed></ref>


==発生==
==発生==
 20世紀の半ばまで、グリア細胞の発生については1889年にウイルヘルム・ヒス(Wilhenlm His)が提唱した二元説を基にして構築されていた。すなわち、神経細胞は胚芽細胞(germinal cell)を起源とする[[神経幹細胞]](neuroblast)から発生し、グリア細胞は海綿芽細胞(sponginoblast)を起源とするグリア幹細胞(glioblast)から発生する。これらの幹細胞はほぼ同時期に作られ、それらがニューロンとグリア細胞を同時並行的に作り出すという学説が確立されてきた。しかし、それに対して、日本の解剖学者、藤田晢也(Setsuya Fujita)がト[[リチウム]]・チミジン・オートラジオグラフィー法を用いて、初期[[神経管]]における分裂細胞の動態を解析することによって、それまで海綿細胞(sponginoblast)または[[放射状グリア]](radial glia)と呼ばれていた細胞が、すべて胚芽細胞であり、その核の周囲部が分裂サイクルに同期してエレベータ運動を生ずることを発見した(3)。すなわち、この時期の神経管には均質な細胞しか存在せず、この細胞は神経およびグリア細胞の発生の基盤になるものであり、マトリックス細胞(matrix cell)と呼ばれるべきものである。藤田はこのマトリックス細胞が不均一分裂し、マトリックスス細胞と神経幹細胞(neuroblast)が生ずることを明らかにした(4)。発生の初期の段階で、マトリックス細胞はこの分裂周期を繰り返すことによって、どんどんと神経幹細胞を造り出し、それらがニューロンに[[分化]]する。十分な量のニューロンができると、やがて、マトリクス細胞は[[脳室]]上衣グリア幹細胞(ependymoglioblast)にスイッチし、そこからグリア幹細胞が造られるようになることを証明したのだ(5)。アストロサイトもオリゴデンドロサイトもこのようにして造り出されることが明らかにされている。当然のことながら、藤田学説は猛烈な反対を受ける。そして、1970年のアメリカの神経発生学者達によって「神経系の細胞発生における命名法の改変に関する委員会」(ボールダー委員会)によって、藤田説は否定された。しかし、現在は遺伝子発現の解析などで藤田説が正しいことが認められている。それにもかかわらず、ボールダー委員会の決議が撤回されたとは聞いていない。
 20世紀の半ばまで、グリア細胞の発生については1889年にウイルヘルム・ヒス(Wilhenlm His)が提唱した二元説を基にして構築されていた。すなわち、神経細胞は胚芽細胞(germinal cell)を起源とする[[神経幹細胞]](neuroblast)から発生し、グリア細胞は海綿芽細胞(sponginoblast)を起源とするグリア幹細胞(glioblast)から発生する。これらの幹細胞はほぼ同時期に作られ、それらがニューロンとグリア細胞を同時並行的に作り出すという学説が確立されてきた。しかし、それに対して、日本の解剖学者、藤田晢也(Setsuya Fujita)がト[[リチウム]]・チミジン・オートラジオグラフィー法を用いて、初期[[神経管]]における分裂細胞の動態を解析することによって、それまで海綿細胞(sponginoblast)または[[放射状グリア]](radial glia)と呼ばれていた細胞が、すべて胚芽細胞であり、その核の周囲部が分裂サイクルに同期してエレベータ運動を生ずることを発見した<ref><pubmed>13825588</pubmed></ref>。すなわち、この時期の神経管には均質な細胞しか存在せず、この細胞は神経およびグリア細胞の発生の基盤になるものであり、マトリックス細胞(matrix cell)と呼ばれるべきものである。藤田はこのマトリックス細胞が不均一分裂し、マトリックスス細胞と神経幹細胞(neuroblast)が生ずることを明らかにしたのだ<ref><pubmed>1418856</pubmed></ref>。発生の初期の段階で、マトリックス細胞はこの分裂周期を繰り返すことによって、次々に神経幹細胞を造り出し、それらがニューロンに[[分化]]する。十分な量のニューロンができると、やがて、マトリクス細胞は[[脳室]]上衣グリア幹細胞(ependymoglioblast)にスイッチし、そこからグリア幹細胞が造られるようになることを証明したのだ<ref><pubmed>14304273</pubmed></ref>(図1)。アストロサイトもオリゴデンドロサイトもこのようにして造り出されることが明らかにされている。当然のことながら、藤田学説は猛烈な反対を受ける。そして、1970年のアメリカの神経発生学者達によって「神経系の細胞発生における命名法の改変に関する委員会」(ボールダー委員会)によって、藤田説は否定された。しかし、現在は遺伝子発現の解析などで藤田説が正しいことが認められている。それにもかかわらず、ボールダー委員会の決議が撤回されたとは聞いていない。


 ミクログリアの発生についてはまだ議論が定着したとはいいきれない。アストロサイトやオリゴデンドロサイトと同様にグリア幹細胞から分化してくる細胞と考えるグループもある。しかし、最近になって、ミクログリアの起源は胎児期に卵黄嚢で造血細胞から分化して、神経管に浸入してくる中胚葉起源の細胞であることを示す証拠が報告されている(6)。
 ミクログリアの発生についてはまだ議論が定着したとはいいきれない。アストロサイトやオリゴデンドロサイトと同様にグリア幹細胞から分化してくる細胞と考えるグループもある。しかし、最近になって、ミクログリアの起源は胎児期に卵黄嚢で造血細胞から分化して、神経管に浸入してくる中胚葉起源の細胞であることを示す証拠が報告されている<ref><pubmed>21125659</pubmed></ref>。しかし、ここでは最終的結論には至っていないとしておこう。
ミクログリアの特異的抗原、Iba1が発見され、その抗体による染色で、脳内での存在様式が明らかにされている。このIba1はマクロファージにも存在する(文献)。後述のように脳内免疫機構に関与し、活動期のミクログリアはマクロファージと非常によく動きを示すことなどからその起源はほぼ決まったと考えてよいだろう。しかし、ここでは最終的結論には至っていないとしておこう。


==種類と主な機能==
==アストロサイトの形態==
===アストロサイト===
 =名称と形態の特徴= 日本語では星状膠細胞と訳されている。その名はミカエル・レンホサックにより「星のような」細胞という意味で命名されて、現在に至っている。発見当初の細胞染色法ではこの細胞の骨格部分のみを染色していたために星のように見えたのだ。前述のようにアストロサイトが組織学的にニューロンとは異なった第二の脳細胞であることを正確に記載したのはカハール(1913)である。
 日本語では星状膠細胞と訳されている。その名はミカエル・レンホサックにより「星のような」細胞という意味で命名されて、現在に至っている。発見当初の細胞染色法ではこの細胞の骨格部分のみを染色していたために星のように見えたのだ。前述のようにアストロサイトが組織学的にニューロンとは異なった第二の脳細胞であることを正確に記載したのはカハール(1913)である。
  超高圧電子顕微鏡による三次元形態解析によりアストロサイトは多数の突起がさらに細かく分岐し、その先端をシート状に広げていることが明らかにされている<ref><pubmed>15475683</pubmed></ref>。したがって、全体としては星状というよりスポンジ状であり、大きな表面積を持つ細胞である(図2)。


 アストロサイトの同種の細胞と考えられる細胞は脳室[[上衣細胞]](ependemoglia)、小脳のバーグマン細胞(Bergmann glia)、網膜に分布するミューラー細胞(Muller cell)など多様である。しかし、これらの形は決して星の様な形はとっていない。アストロサイトまたはその同類の細胞を同定するためのマーカータンパク質として、glial fibrillary acidic protein(GFAP)、vimentin、S-100βなど多様な分子が確認されている。これらは多くの同種細胞に発現する。しかし、どの分子もすべての種類のアストロサイトに対応するものではない。また、分布する部位や、発達時期、障害の有無によって発現の程度が異なり、まったく発現しない場合もあるので、同定には注意を要する。
 =同種の細胞= アストロサイトの同種と考えられる細胞は脳室[[上衣細胞]](ependemoglia)、小脳のバーグマン細胞(Bergmann glia)、網膜に分布するミューラー細胞(Muller cell)など多様である。しかし、これらの形は決して星の様な形はとっていない。


 最も一般的なアストロサイトはたくさんの突起がそれぞれ細かく分岐してその先端をシート状に伸ばしている。したがって、全体の姿は星というより、海綿のような形をしており、大きな表面積を持っていることが明らかにされている(図)(文献)。繰り出されたシート状の突起がシナプスの周囲を覆っている。計算によれば、一個のアストログリアは10万個以上のシナプスを覆っているという(文献)。この構造は神経回路の物理的支持のために重要であるが、ニューロンが放出した神経伝達物質の除去という主要な機能にも必須である。脳血管からニューロンへの栄養分の受け渡し、損傷部位の修復のためのサイトカインの遊離など多様な機能に関わっていることが知られている(図)(文献)。
 =アストロサイトのマーカー分子= アストロサイトまたはその同類の細胞を同定するためのマーカータンパク質として、glial fibrillary acidic protein(GFAP)、vimentin、S-100βなど多様な分子が確認されている。これらは多くの同種細胞に発現する。しかし、どの分子もすべての種類のアストロサイトに対応するものではない。また、分布する部位や、発達時期、障害の有無によって発現の程度が異なり、まったく発現しない場合もあるので、同定には注意を要する。
 
 =ヒト脳における分布量= ヒトの大脳皮質における分布量はニューロンの1.4倍と推定されている。この値も決して正確なものではないが、ラットやマウスと比較すると約5倍の量であるとされており<ref><pubmed>14522144</pubmed></ref>、その量と高次機能の関係が考えられるようになっている。天才科学者、アルバート・アインシュタインの脳ではニューロンに対するアストロサイトの比が有意に高かったという報告もあり、アストロサイトの脳の高次機能への関与が注目されるようになっている<ref><pubmed>3979509</pubmed></ref>。
 
==アストロサイトの機能==
 アストロサイトは脳機能の維持や保全のために多様な機能を発揮しており、脳機能を支える細胞群としてその存在意義は古くから認められている。
 
 =脳の機能的構造維持=
 上述のようにアストロサイトはたくさんの突起がそれぞれ細かく分岐してその先端をシート状に伸ばしている。そのシート状の突起はシナプスの周囲を覆っている。計算によれば、一個のアストログリアは10万個以上のシナプスを覆っているという(文献)。この構造は神経回路の物理的支持のために重要であるが、ニューロンが放出した神経伝達物質の除去という主要な機能にも必須である。脳血管からニューロンへの栄養分の受け渡し、損傷部位の修復のためのサイトカインの遊離など多様な機能に関わっていることが知られている(図)(文献)。


 そればかりではない。後述のように、アストログリアはニューロンが遊離する神経伝達物質に対する受容体を発現しており、ニューロンの活動に反応して、自らが伝達物質を遊離することでニューロ活動を調節していることが明らかにされてきた(文献)。これは脳科学研究上極めて重要な発見である。
 そればかりではない。後述のように、アストログリアはニューロンが遊離する神経伝達物質に対する受容体を発現しており、ニューロンの活動に反応して、自らが伝達物質を遊離することでニューロ活動を調節していることが明らかにされてきた(文献)。これは脳科学研究上極めて重要な発見である。
156行目: 162行目:


==参考文献==
==参考文献==
<references />
<references/>
34

回編集

案内メニュー