紙切れの刺し傷や犬に噛まれたときの鼓動は、細胞が機械的な力に反応して脳に電気的メッセージを送る皮膚を通して感知されます。これらの信号は、皮膚に伸びるニューロンの裸の終末に由来すると考えられていました。しかし、数か月前、科学者たちは、この種の痛みを感知するのに不可欠な細胞の一部がニューロンではないことに驚くべきことに気づきました。これは、神経終末と絡み合って皮膚の外層にメッシュを形成する、これまで見過ごされてきたタイプの特殊なグリア細胞です。グリア細胞がニューロンに送信する情報は、「痛み」を引き起こすものです。研究者がグリア細胞のみを刺激した場合、マウスは舐めたり震えたりしながら足を引っ張ったり保護したりしました。これは痛みに特有の反応です。
この発見は、ニューロンではない神経系の雑多な細胞の集まりであるグリアが、研究者の予想よりもはるかに重要であることを示す最近の多くの発見の 1 つにすぎません。グリアは長い間、神経細胞の後にのみ栄養を与え、保護し、一掃する家政婦であると考えられていました。神経細胞は、脳と体を介して電気信号を送るというより明白な役割により、何世紀にもわたって脚光を浴び続けていました.しかし、過去 20 年間で、グリアの研究は劇的に増加しました。
「人間の脳には、グリア細胞がニューロンと同じくらい豊富にあります。しかし、ニューロンについて知っているよりも、彼らが何をしているのかについては桁違いに少ない」と、ロックフェラー大学の細胞生物学教授でグリアに焦点を当てているシャイ・シャハムは述べた.より多くの科学者がグリアに注意を向けるにつれて、重要なプロセスに予想外に重要な多様な細胞のファミリーを明らかにする発見が積み重なっています.
グリアが驚くほど多くの機能を果たしていることがわかりました。それらは記憶の処理を助けます。免疫系のエージェントとして機能し、感染を防ぐものもあれば、ニューロンと通信するものもあります。その他は、脳の発達に不可欠です。グリアはニューロンの単なる従者ではなく、脳の健康を保護し、その発達を導く上で主導的な役割を果たします。 「神経系でどんな質問をしても、グリア細胞が関与するでしょう」とシャハムは言いました.
単なる「接着剤」以上
グリアは、その特殊な機能を実行するために多くの形態をとります。鞘状のものもあれば、とげのある、ふさふさした、または星形のものもあります。多くはニューロンの周りに絡み合い、非常に密なネットワークを形成するため、個々の細胞を区別するのは困難です。一部の初期の観察者には、それらは細胞のようにも見えず、頭蓋骨内の支持マトリックスと見なされていました.これにより、19 世紀の研究者ルドルフ ヴィルヒョウは、この非ニューロン物質を「ニューログリア」と名付け、接着剤を意味するギリシャ語を利用しました。
グリア細胞がこのようにわずかに縮小された理由の 1 つは、研究者が最初に神経系組織を染色し始めたとき、彼らの方法ではニューロンの複雑な形状が明らかになりましたが、選択されたグリアのみが可視化されたことが原因でした。ニューロンの発見者として知られ、神経科学の創始者として広く知られているサンティアゴ・ラモン・イ・カハールは、グリアの 1 つのサブタイプを示しましたが、残りを「第 3 の要素」としてひとまとめにしました。彼が神経細胞に注目したことで、急成長中の神経科学分野の舞台が整いましたが、グリア細胞は幕の後ろに押しやられました。
さらに、グリア細胞の中には、その運命がニューロンの運命と非常に絡み合っているため、個別に学ぶのが難しいため、研究が難しいものもあります。研究者がグリア細胞をノックアウトしてその効果を観察することでグリア細胞の機能を知ろうとすると、グリア細胞がサポートするニューロンも一緒に死んでしまいます。
しかし、ここ数十年の細胞生物学技術の革命により、グリア細胞へのアクセスを容易にするツールが数多く生み出されたと、Shaham 氏は述べた。ライブ イメージング、蛍光標識、遺伝子操作の進歩により、グリア細胞の形態と機能の幅広さが明らかになりつつあります。
ミクログリアはその多様性を明らかにする
いくつかの細胞型がグリアの包括的なカテゴリーに含まれており、さまざまな機能がまだ明らかにされていません。オリゴデンドロ サイトとシュワン細胞は神経線維を包み込み、脂肪性のミエリン鞘でそれらを絶縁します。これは、ニューロンを通過する電気信号を閉じ込め、その通過を速めるのに役立ちます。複雑な分岐形状を持つ星状細胞は、脳内の流体の流れを方向付け、ニューロン間のシナプス接続を再形成し、放出された神経伝達物質分子をリサイクルして、ニューロンが通信できるようにします。
しかし、過去 10 年ほどの間に特に関心が高まっている細胞は、ミクログリアと呼ばれるものです。
ミクログリアは、1919 年に Pío del Río-Hortega によって発表された 4 つの論文で最初に定義されましたが、それらの研究は 1980 年代にようやく取り上げられるまで、その後数十年間行き詰まりました。アチュカロ バスク神経科学センターのグループ リーダーである Amanda Sierra 氏は、ミクログリアの研究は現在指数関数的に成長していると述べています。この研究は、ミクログリアが脳外傷やその他の損傷にどのように反応するか、炎症をどのように抑制するか、神経変性疾患の存在下でどのように振る舞うかを明らかにしています。細胞は「本当に免疫学と神経科学の境界にある」と Sierra 氏は述べた。
ケンブリッジ大学の生化学教授である Guy Brown は、最初にミクログリアの星形とダイナミックな動きに惹かれましたが、彼の注意を引いたのはその行動でした。近年、ミクログリアは、細胞破片や微生物などの脳への脅威を飲み込むことにより、免疫系のマクロファージを模倣することがわかっています。ミクログリアはまた、時代遅れのシナプスを追い求めているようです。 「ライブ画像で見ると、ニューロンを食べているのがわかります」と Brown 氏は述べています。
これらのアクティブな機能の一部は、他のタイプのグリア細胞と共有されています。たとえば、星状細胞やシュワン細胞もシナプス結合を剪定する可能性があります。しかし、グリア細胞の異なるサブセット間の共通点にもかかわらず、研究者は、グリア細胞をグループとして統一することはほとんどないことに気付き始めています.実際、2017 年の記事で、科学者は一般的な用語「グリア」を完全に破棄することを主張しました。 「それらは、共通の異なるグリア細胞を大量に持っているわけではありません」と Brown 氏は述べた。 「ラベルとしてのグリアに大きな未来はないと思います。」
グリア研究を擁護し、2017 年に亡くなった神経科学者の Ben Barres は、神経生物学の進歩にはグリアのより深い調査が不可欠であると考えていました。他の人もその原因を取り上げました。彼らにとって、歴史的にニューロンを強調することは、かつては理にかなっている。 「彼らは私たちです。」しかし今、グリア細胞の重要性は明らかです.
ニューロンとグリアは独立して機能することはできません。それらの相互作用は、神経系の生存と、それが生み出す記憶、思考、感情に不可欠です。しかし、デューク大学の心理学と神経科学の教授であるステイシー・ビルボは、彼らのパートナーシップの性質はまだ謎に包まれている.グリア細胞は長い間ニューロンに起因していた複雑さで評判を得ていますが、ある細胞タイプが主に他の細胞タイプを指示しているかどうかはまだ不明です. 「この分野での大きな未知は、誰が反応を推進しているのかということです。」彼女は言った。
