Neurony to pierwsze słowo, jakie kojarzy nam się dziś z mózgiem czy całym układem nerwowym. To one przekazują impulsy, dzięki którym możemy czuć, myśleć i działać. To na nich koncentrują się dzisiejsze neuronauki – od neurofizjologii przez neurologię i neurochirurgię po psychiatrię i neuropsychologię. To neuronami zajmują się lekarze, gdy nerwy zaczynają nam szwankować albo „mamy coś z głową”. A jednak coraz więcej wskazuje na to, że obowiązujący od dziesięcioleci dogmat neuronowy był błędny.
Nauka o mózgu ma dzisiaj nowe wschodzące gwiazdy – są nimi astrocyty. Są to gwiazdy nawet w sensie dosłownym – z racji swego kształtu. Astrocyty mają liczne wypustki, którymi sięgają zarówno neuronów, jak synaps czy naczyń krwionośnych. W układzie nerwowym są wszechobecne. Przewyższają liczebnością neurony mniej więcej 9–10 razy, a kora mózgowa składa się z nich w 50 proc. Mimo to badacze do niedawna prawie nie interesowali się tymi komórkami. Koncentrowali się na neuronach, które – z racji swej aktywności elektrycznej – wydawały się odgrywać pierwszoplanową rolę w przekazywaniu i przetwarzaniu informacji.
Astrocyty zostały zaliczone do tzw. gleju, czyli tych elementów tkanki nerwowej, które nie są neuronami. Sama nazwa pochodząca od greckiego glia, czyli „klej”, wskazuje, jaką miały pełnić funkcję – po prostu spoiwa. Dzięki nim nerwy czy mózg stanowią może i galaretowatą, ale jednak całość. Dokładniejsze badania wykazały zarazem, że komórki glejowe mogą mieć bardzo różne rozmiary, kształty i funkcje. I tak np. mikroglej okazał się odmianą makrofagów – komórek układu odpornościowego, które w razie infekcji podejmują walkę z mikrobami.
Astrocyty z kolei uznano za wszechobecnych serwisantów – podtrzymujących neurony, chroniących je przed potencjalnie szkodliwymi substancjami, które mogłyby przeniknąć do mózgu z krwi, czy wreszcie odżywiającymi je. „Bardzo długo nikt nie zwracał uwagi na ich inne możliwości. Do neuronów można podłączyć elektrody i rejestrować ich aktywność.W przypadku astrocytów to nie działa, więc po prostu je ignorowano” – wyjaśnia dr James Schummers z Massachusetts Institute of Technology.
Istota człowieczeństwa
Dopiero badania prowadzone przez jego zespół w 2008 r. wykazały, że astrocyty aktywnością nie ustępują neuronom. Tyle że w ich przypadku dane są przetwarzane za pośrednictwem jonów wapnia, a nie impulsów elektrycznych. Gdy uczeni przyjrzeli się tym komórkom za pomocą tzw. mikroskopu dwufotonowego, okazało się, że reagują one np. na bodźce wzrokowe.
„Kompletnie nas tym zaskoczyły. Baliśmy się, że reszta świata uzna nas za obłąkanych” – wspomina dr Schummers. Już wcześniej wiadomo było, że astrocyty są zaangażowane w działanie synaps, czyli połączeń między neuronami – „czyściły” je z nadmiaru neuroprzekaźników, a nawet wydzielały własne. Badacze nie spodziewali się jednak, że same mogą przetwarzać informacje.
Komórki glejowe trafiły pod lupę i zaczęły dostarczać kolejnych rewelacji. Okazało się, że spośród wszystkich znanych stworzeń to człowiek ma największy odsetek astrocytów w mózgu. Mało tego – nasze komórki wyraźnie różnią się od tych występujących u innych istot. Są większe, mają więcej wypustek i działają szybciej niż ich odpowiedniki np. u myszy.
Ludzki mózg zawiera też dwie unikatowe odmiany astrocytów. „Do niedawna nie mogliśmy zrozumieć, dlaczego człowiek ma tak wielkie możliwości intelektualne w porównaniu z innymi zwierzętami. Sam rozmiar tego nie tłumaczy, bo słoń ma większy mózg niż nasz, ale nic z tego nie wynika. Być może sekret tkwi właśnie w większych, bardziej złożonych astrocytach. Jeśli tak, to właśnie dzięki nim jesteśmy ludźmi” – uważa prof. Maiken Nedergaard z University of Rochester.
Dr Andrew Koob w książce „U źródeł naszych myśli” sugeruje wręcz, że astrocyty są ważniejsze od neuronów. Inni badacze sądzą raczej, że te dwa rodzaje komórek ściśle ze sobą współpracują i uzupełniają się. Neurony są na pewno zdecydowanie szybsze, więc to od nich zależą reakcje odruchowe, takie jak np. cofnięcie ręki po dotknięciu gorącego przedmiotu. Astrocyty przetwarzają dane 10 tys. razy wolniej, co może wskazywać na ich rolę np. przy zapamiętywaniu informacji. A to znaczyłoby, że to one są prawdziwymi „szarymi komórkami” w naszym mózgu. Naukowcy uważają, że dalsze badania mogą doprowadzić do jeszcze bardziej zadziwiających odkryć.
Ale już teraz oczywiste jest, że trzeba zupełnie inaczej spojrzeć na choroby układu nerwowego, a zwłaszcza ich leczenie. Dotychczas koncentrowało się ono przede wszystkim na neuronach, podczas gdy przyczyna – a więc i cel dla terapii – może znajdować się w zupełnie innych komórkach.
Leczymy nie tego pacjenta?
Wiadomo już, że astrocyty odgrywają kluczową rolę m.in. w regulacji rytmu dobowego. To one produkują adenozynę – substancję, która sprawia, że czujemy senność (i której wydzielanie można zahamować za pomocą kofeiny). Prowadzone dotychczas badania wykazały też, że nieprawidłowe działanie astrocytów może prowadzić do rozwoju schorzeń takich jak stwardnienie zanikowe boczne (ALS), padaczka czy choroba Alzheimera. Stosowane dziś terapie mogą być nieskuteczne właśnie dlatego, że nie wywierają wpływu na astrocyty.
Ale może też być na odwrót. Wygląda na to, że dwa od dawna znane leki przeciwpadaczkowe – gabapentyna i kwas walproinowy – działają nie tylko na neurony, ale i na komórki glejowe. „Wiele dostępnych dziś preparatów spowalnia bądź upośledza działanie mózgu. Być może uda nam się skuteczniej leczyć padaczkę, jeśli skoncentrujemy się na astrocytach” – uważa prof. Nedergaard.
Kolejna obiecująca dziedzina to terapia osób po udarze mózgu i urazach rdzenia kręgowego. Wiadomo, że tam gdzie dojdzie do uszkodzenia tkanki nerwowej, astrocyty zaczynają się mnożyć. Zdaniem badaczy mogą one być tzw. komórkami macierzystymi, z których powstają nowe neurony. Jeśli tak, to manipulowanie astrocytami pozwoli nam kiedyś na prawdziwą regenerację mózgu.
Z drugiej strony, najgroźniejsze i najczęstsze nowotwory tego narządu to glejaki wywodzące się właśnie z astrocytów. Znalezienie sposobu na skuteczne zwalczanie glejaków albo na zapobieganie ich powstawaniu to jedno z marzeń współczesnej onkologii. Na pewno więc jeszcze nieraz usłyszymy o naszych „nowych” szarych komórkach.