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==発生== | ==発生== | ||
[[ファイル:Kudo Fig1.png|thumb|right|450px|'''図１ ニューロンとグリア細胞の発生'''<br>まず、マトリックス細胞から神経幹細胞が作られる。十分な神経細胞ができると、マトリックス細胞は海綿芽細胞にスイッチし、グリオブラストをつくる、これがアストロサイトとオリゴデンドロサイトに分化する。<ref name=ref14304273 />の図を参考にして作成]] | [[ファイル:Kudo Fig1.png|thumb|right|450px|'''図１ ニューロンとグリア細胞の発生'''<br>まず、マトリックス細胞から神経幹細胞が作られる。十分な神経細胞ができると、マトリックス細胞は海綿芽細胞にスイッチし、グリオブラストをつくる、これがアストロサイトとオリゴデンドロサイトに分化する。<ref name=ref14304273 />の図を参考にして作成]] | ||
20世紀の半ばまで、グリア細胞の発生については1889年にヒス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]]（spongioblast）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。 | 20世紀の半ばまで、グリア細胞の発生については1889年にヒス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]]（spongioblast）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。 | ||
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==アストロサイト== | ==アストロサイト== | ||
[[ファイル:Kudo Fig2.png|thumb|right|350px|'''図２ アストロサイトの形態'''<br>'''A.''' GFAP抗体で標識したアストロサイト（脳スライス培養標本）（著者原図）<br>'''B.''' ゴルジ染色されたアストロサイト（超高圧電子顕微鏡による立体画像）(濱 清先生提供）]] | [[ファイル:Kudo Fig2.png|thumb|right|350px|'''図２ アストロサイトの形態'''<br>'''A.''' GFAP抗体で標識したアストロサイト（脳スライス培養標本）（著者原図）<br>'''B.''' ゴルジ染色されたアストロサイト（超高圧電子顕微鏡による立体画像）(濱 清先生提供）]] | ||
=== 名称と形態の特徴 === | === 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。 | ||
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====グリア細胞が合成し遊離する分子==== | ====グリア細胞が合成し遊離する分子==== | ||
グリア細胞は[[神経栄養因子]]類（[[神経成長因子]] ([[nerve growth factor]], [[NGF]]), [[脳由来神経栄養因子]] ([[brain-derived neurotropic factor]] | グリア細胞は[[神経栄養因子]]類（[[神経成長因子]] ([[nerve growth factor]], [[NGF]]), [[脳由来神経栄養因子]] ([[brain-derived neurotropic factor]]、[[BDNF]])、[[ニューロトロフィン3]] ([[neurotrophin 3]]、[[NT3]])、[[ニューロトロフィン4|4]] ([[neurotrophin 4]]、[[NT4]]))や[[ニューロペプチドY]] ([[neuropeptide Y]]、[[NPY]])、[[オピオイドペプチド]]など多様な[[wj:ポリペプチド|ポリペプチド]]を合成し、遊離する。それらはニューロンに働きかけて、[[樹状突起]]の成長や[[軸索]]の伸張、神経回路の修復などに広範囲に脳機能の維持に寄与している。 | ||
[[ファイル:Kudo Fig5.png|thumb|right|350px|'''図5 血管からニューロンへのエネルギー源の移動'''<br>血中[[wj:グルコース|グルコース]]の大半は血管壁とアストロサイトの膜に発現する[[GLUT1]]を介してアストロサイトに取り込まれ、その中で[[wj:乳酸|乳酸]]まで代謝される。乳酸は[[モノカルボン酸トランスポーター]]を介してニューロンに運び込まれて、[[wj:TCAサイクル|TCAサイクル]]により代謝されてATPが作られる。一部のグルコースは血管壁から細胞外液に拡散し、[[GLUT3]]を介して直接ニューロンに取り込まれる。 | [[ファイル:Kudo Fig5.png|thumb|right|350px|'''図5 血管からニューロンへのエネルギー源の移動'''<br>血中[[wj:グルコース|グルコース]]の大半は血管壁とアストロサイトの膜に発現する[[GLUT1]]を介してアストロサイトに取り込まれ、その中で[[wj:乳酸|乳酸]]まで代謝される。乳酸は[[モノカルボン酸トランスポーター]]を介してニューロンに運び込まれて、[[wj:TCAサイクル|TCAサイクル]]により代謝されてATPが作られる。一部のグルコースは血管壁から細胞外液に拡散し、[[GLUT3]]を介して直接ニューロンに取り込まれる。 | ||
<br>Glu : グルコース、GLUT1, 3: [[1型グルコーストランスポーター|1型]], [[3型グルコーストランスポーター]]、[[MCT]]: モノカルボン酸トランスポーター]] | <br>Glu : グルコース、GLUT1, 3: [[1型グルコーストランスポーター|1型]], [[3型グルコーストランスポーター]]、[[MCT]]: モノカルボン酸トランスポーター]] | ||
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====ヒト脳における分布量==== | ====ヒト脳における分布量==== | ||
オリゴデンドロサイトはミエリン鞘をつくるという役割のために白質に多く存在している。しかし、その分布量に関する報告は見ない。ヒト脳においてはアストロサイトがニューロンの二倍程度、後述のミクログリアがニューロンとほぼ同程度とされている。グリア細胞全体がニューロンの10倍以上と考えると、その分布量はアストロサイトの三倍以上ということになる。この細胞が中枢神経系内のほとんどの神経軸索の全長にわたって有髄化していることから考えると、その数はアストロサイト数倍は分布すると考えても無理はない。 | |||
===機能=== | ===機能=== | ||
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====神経活動の同期に関わる可能性==== | ====神経活動の同期に関わる可能性==== | ||
[[ファイル:Kudo Fig12.png|thumb|right|350px|''' | [[ファイル:Kudo Fig12.png|thumb|right|350px|'''図12．髄鞘間の情報伝達による伝導速度と同期性の促進'''<br>軸索に発生する活動電位により活性化されたオリゴデンドロサイトから遊離されたグリオトランスミッター（ATP、アデノシンなど）により隣接の髄鞘が刺激され、伝導速度が促進される。その結果、信号の同期性が高まる。]] | ||
ATPやその代謝産物であるアデノシンによる髄鞘の興奮についてはさらに重要な発見がある。興奮した髄鞘で包まれている軸索における伝導速度を上昇させるのである<ref><pubmed>18634564</pubmed></ref>。オリゴデンドロサイトはその名の通り、あまり沢山の突起は持たないが、それでも多い場合は30本ほどの突起を繰り出して、神経軸索に髄鞘を作る。もし、この細胞が興奮したら、その細胞が関わる30本の軸索の伝導速度は一気に高まることになる（図12）。また、上述のように一つのオリゴデンドロサイトの興奮が隣接するオリゴデンドロサイトに伝搬すれば、ある集団の神経軸索の伝導速度は高められ、それらが送られるシナプス側において、非常に高い同期性を持つことになる。これは特定の情報の伝達効率を集団的に高めるのに有効な方法であり、これまでに考えられてきたシナプスにおける伝達効率促進とはまったく質の異なったメカニズムである。 | ATPやその代謝産物であるアデノシンによる髄鞘の興奮についてはさらに重要な発見がある。興奮した髄鞘で包まれている軸索における伝導速度を上昇させるのである<ref><pubmed>18634564</pubmed></ref>。オリゴデンドロサイトはその名の通り、あまり沢山の突起は持たないが、それでも多い場合は30本ほどの突起を繰り出して、神経軸索に髄鞘を作る。もし、この細胞が興奮したら、その細胞が関わる30本の軸索の伝導速度は一気に高まることになる（図12）。また、上述のように一つのオリゴデンドロサイトの興奮が隣接するオリゴデンドロサイトに伝搬すれば、ある集団の神経軸索の伝導速度は高められ、それらが送られるシナプス側において、非常に高い同期性を持つことになる。これは特定の情報の伝達効率を集団的に高めるのに有効な方法であり、これまでに考えられてきたシナプスにおける伝達効率促進とはまったく質の異なったメカニズムである。 | ||
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==ミクログリア== | ==ミクログリア== | ||
[[ファイル:Kudo Fig13.png|thumb|right|350px|''' | [[ファイル:Kudo Fig13.png|thumb|right|350px|'''図13脳内のミクログリアの静止時と活動時形態'''<br>Iba1 promoterによってEGFPを 発現させたマウス（Iba1-EGFPマウス）ミクログリアの静止時と活動時の形態（二光子レーザー顕微鏡によるライブイメージングより）。鍋倉淳一先生、宮本愛子先生提供。]] | ||
===名称と形態の特徴=== | ===名称と形態の特徴=== | ||
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====シナプスの保守点検==== | ====シナプスの保守点検==== | ||
ミクログリアが高度な仕組みを持つ環境整備係であることはそれだけでもこの細胞が脳内で重要な要素であることを物語っている。しかし、最近は神経回路の保守点検にも関わっている可能性が示唆されている。これも蛍光タンパク質発現させたミクログリアの形態の二光子励起顕微鏡を用いた長時間ライブイメージングによって明らかにされている。先に述べたように静止状態のミクログリア（ラミファイド型）は静止状態とはいいながら、沢山の突起をゆらゆらと動かせている。この突起の動きには生理学的目的があるようで、正常なシナプスには1時間に1回、一回あたり5分間ほど接触することが観察されている。一方、使われないシナプスにはこのような繊細な管理を行われていないのだ<ref><pubmed>19339593</pubmed></ref>。接触時にミクログリアとシナプスの間でどのような情報交換が行われているかは不明だが、ミクログリアの神経回路形成への重要性を示唆する重要な事実である。 | |||
ミクログリアがシナプス回路の維持再編に積極的に働いていることの証拠はまだある。視覚回路の中継核である外側膝状体で活発に行われている左右の視覚路の選択の過程である。未熟な視覚回路では左右両側の視神経節細胞からの入力を受けているが、それが発達に応じて主に同側からの入力が除去されて行く。この過程でミクログリアの得意技とも言うべき、不要物処理機能が発揮されるのだ<ref><pubmed>22632727</pubmed></ref>。 | ミクログリアがシナプス回路の維持再編に積極的に働いていることの証拠はまだある。視覚回路の中継核である外側膝状体で活発に行われている左右の視覚路の選択の過程である。未熟な視覚回路では左右両側の視神経節細胞からの入力を受けているが、それが発達に応じて主に同側からの入力が除去されて行く。この過程でミクログリアの得意技とも言うべき、不要物処理機能が発揮されるのだ<ref><pubmed>22632727</pubmed></ref>。 | ||