Zainteresowanie rolą mikrobioty jelitowej w kształtowaniu zdrowia psychicznego i chorób neurodegeneracyjnych wciąż wzrasta. Coraz więcej badań wskazuje istnienie skomplikowanej sieci komunikacji między jelitami a mózgiem, a mikroglej odgrywa kluczową rolę w tej interakcji.
Co to jest mikroglej?
Mikroglej są to komórki nieneuronalne centralnego układu nerwowego, które stanowią rodzaj wyspecjalizowanych makrofagów. Należą do grupy komórek glejowych, podobnie jak astrocyty i oligodendrocyty. Mikroglej ma za zadanie chronić mózgowie i rdzeń kręgowy przed infekcjami. Komórki te usuwają też obumarłe i nieprawidłowe neurony, a także biorą udział w procesach związanych z rozwojem układu nerwowego.
Choć obecność komórek mikrogleju była znana od dawna, to dopiero w 1919 roku hiszpański lekarz Pío del Río Hortega uporządkował wiedzę na ten temat i wprowadził terminologię używaną obecnie.
Liczba komórek mikrogleju
W zależności od obszaru anatomicznego mikroglej stanowi od 0,5% do 16,6% całej populacji komórek w ludzkim mózgu. Stan fizjologiczny wpływa na liczbę i funkcje mikrogleju, który w odpowiedzi na uszkodzenie komórek nerwowych ulega proliferacji. Różnice w ilości mikrogleju między płciami są widoczne w różnych etapach życia i w obszarach mózgu, takich jak pole przedwzrokowe, hipokamp, kora ciemieniowa oraz ciało migdałowate. Hormony płciowe mogą modulować ten efekt, ponieważ komórki mikrogleju posiadają receptory estrogenowe i progesteronowe.
Funkcje mikrogleju
Funkcje mikrogleju obejmują obronę immunologiczną ośrodkowego układu nerwowego i usuwanie obumierających neuronów. Komórki mikrogleju prezentują antygeny limfocytom T, wytwarzają cytokiny, czynniki wzrostu, tlenek azotu oraz toksyczne wolne rodniki. Badania naukowe wykazały, że mikroglej może pełnić rolę neuroprotekcyjną, ale także neurotoksyczną. Nadmierna aktywacja mikrogleju może prowadzić do niszczenia neuronów i uszkodzeń bariery krew-mózg.
Tradycyjnie wyróżnia się dwa stany aktywacji mikrogleju: M1, który jest neurotoksyczny, i M2, który jest neuroprotekcyjny. W stanie M1 komórki mikrogleju produkują i uwalniają reaktywne formy tlenu i azotu, czynniki prozapalne takie jak TNF-α, IL-1β i IL-12. W stanie M2 komórki mikrogleju wytwarzają czynniki troficzne, takie jak TGF-β i BDNF. Nowsze badania opisują różne profile aktywacji i fenotypy mikrogleju, szczególnie w kontekście chorób neurodegeneracyjnych.
Mikroglej odgrywa ważną rolę w procesie rozwoju mózgu, eliminując niepotrzebne komórki i połączenia synaptyczne. Badania potwierdziły, że niemal połowa neuronów i komórek glejowych, które powstają w trakcie rozwoju mózgu, zostaje później usunięta. Mikroglej rozpoznaje neurony, które podlegają programowanej śmierci komórki. W procesie przycinania synaptycznego mikroglej usuwa głównie synapsy o mniejszej aktywności oraz połączenia pomiędzy dysfunkcyjnymi neuronami.
Mikroglej może również korzystnie wpływać na rozwój mózgu, zwiększając produkcję czynników odpowiedzialnych za proliferację komórek i ich przetrwanie. Kiedy w zdrowym mózgu tworzą się nowe połączenia między neuronami, mikroglej przyczynia się do ich utrzymania. Bierze również udział w regulacji aktywności neuronalnej i plastyczności synaptycznej. Eksperyment wykazał, że u gryzoni, u których występowała zaburzona ścieżka sygnalizacyjna mikrogleju, obserwowano zmiany w kształcie synaps, a także w aktywności i plastyczności neuronów w hipokampie.
Mikroglej a choroby układu nerwowego
Jelita odgrywają w organizmie kluczową rolę, co sprawia, że są one często określane drugim mózgiem. Współdziałają one z mózgiem, tworząc oś dwustronnego systemu komunikacji, co umożliwia bakteriom jelitowym oddziaływanie na mózg, a także odwrotnie – mózgowi oddziaływanie na jelita. Zaburzenia neurodegeneracyjne, takie jak choroba Parkinsona i Alzheimera, oraz choroby psychiatryczne, w tym depresja, są powiązane z nieprawidłowościami w funkcjonowaniu układu jelita-mózg. Jednym z mechanizmów prowadzących do tych zaburzeń jest endotoksemia metaboliczna. Ta stanowi stymulujący czynnik dla makrofagów, komórek układu odpornościowego oraz mikrogleju. Endotoksyny pobudzają te komórki do produkcji cytokin prozapalnych i rodników tlenowych, co przyczynia się do stanu zapalnego w organizmie.
Warto zauważyć, że mediatory zapalne wydzielane przez makrofagi mogą prowadzić do osłabienia szczelności bariery krew-mózg. To zjawisko otwiera drogę bakteryjnym metabolitom wprost do mózgu, co może prowadzić do dalszych uszkodzeń i komplikacji neurologicznych.
Stan zapalny, który jest efektem naruszonej bariery jelitowej, odgrywa kluczową rolę w patogenezie wielu chorób mózgu. Wydaje się, że niesprawność układu jelitowego może przyczynić się do rozwoju lub pogłębiania się zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych poprzez ten mechanizm.
Badania nad rolą mikrobioty jelitowej i mikrogleju w zdrowiu psychicznym i neurodegeneracyjnym otwierają nowe perspektywy terapeutyczne. Terapie, które zmierzają do poprawy zdrowia jelitowego, takie jak probiotyki, prebiotyki i dieta bogata w błonnik, mogą mieć korzystny wpływ na funkcjonowanie mózgu poprzez regulację stanu zapalnego i ochronę bariery krew-mózg.
Nasze jelita i mózg są ściśle powiązane, a zrozumienie tych zależności może prowadzić do nowych strategii leczenia i profilaktyki dla wielu chorób psychicznych i neurologicznych. Wsparcie dla zdrowia jelitowego może być kluczem do zdrowia psychicznego i ochrony mózgu.
Mikroglej – podsumowanie
Mikroglej, kluczowy element ośrodkowego układu nerwowego, pełni wiele funkcji, z których najważniejsza to ochrona komórek nerwowych w celu utrzymania równowagi w mózgu i rdzeniu kręgowym. Mikroglej może korzystnie wpływać na neurony, chroniąc je przed szkodliwymi czynnikami, wspierając prawidłowy rozwój mózgu i połączeń synaptycznych. Jednakże, w przypadku nadmiernego pobudzenia, może wywierać negatywny wpływ na komórki nerwowe i pogłębiać uszkodzenia w ośrodkowym układzie nerwowym. Aktywność mikrogleju może być regulowana przez cytokiny i inne cząsteczki, które mogą przenikać przez barierę krew-mózg. Zauważa się gromadzenie się komórek mikrogleju w chorobach, takich jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona i stwardnienie rozsiane.
Źródła:
- Mikroglej, Neuroexpert Encyklopedia Neurofizjologii (dostęp online 19.02.2024).
- Rola mikrobioty jelitowej w patogenezie chorób neuropsychiatrycznych i neurodegeneracyjnych, A. Szewczyk et al., Postepy Hig Med Dosw 2019, nr 73, s. 865-886 (dostęp online 19.02.2024).