Až 300x rychlejší mozek?

Když se staví dům, je k tomu potřeba spousta procesů. Nejdříve ho někdo navrhne tak, aby mohl stát a sloužil potřebám svých obyvatel. Pak se seběhnou dělníci a začnou kopat základy. Ty zalijí betonem a přesně podle instrukcí vybudují pevnou konstrukci, která zůstane nehybná po celou dobu existence domu. Pak už jim chybí jen dostavět vše okolo. Na základech vystavějí zdi, pokrývači postaví střechu, designéři navrhnou vybavení uvnitř a stěhováci to tam všechno nastěhují.

Každá část procesu potřebuje svého konatele-odborníka, bez kterého se to neobejde. Nakonec stojí pevný dům přesně podle představ a instrukcí, jak byly zadány, a údržbáři se čas od času starají, aby celý dům fungoval tak, jak má. Úplně stejně to vypadá v mozku. Jen s tím rozdílem, že místní konatelé jsou ty nejrozmanitější buňky, které můžete zahlédnout. Celý mozek je jako taková dynamická skládanka, kde do sebe vše precizně zapadá a každý se stará o to své. Takže z čeho se mozek doopravdy skládá?

Mozek je jedno velké společenství

Když nahlédneme za oponu naší lebky, spatříme orgán složený převážně z tuku a vody, jak se líně převaluje ze strany na stranu v tekutině, které se říká mozkomíšní. Samotný mozek pak tvoří zhruba 85-100 miliard neuronů. Nejsou to však ony, které přenášejí informace a jsou původci veškerého našeho chování ve světě. Vědci se už 150 let snaží spočítat buňky v celém lidském mozku. Ve studiích se objevují výsledky, že neurony tvoří 50 %, v jiných studiích tvrdí dokonce pouze 20 % veškerých jeho buněk (1). Co tedy tvoří ten zbytek?

Neurony jsou velmi drahé kabely na každodenní provoz a velmi citlivé na jakékoliv narušení. Proto zde musí existovat celé spousty buněk, které jim budou ve fungování asistovat. Takovým buňkám se říká buňky gliové. Patří mezi ně mikroglie, oligodendrocyty, astrocyty, ependymové buňky a na periferii jsou to ještě Schwannovy a satelitní buňky. Všechny tvoří své vlastní subkultury s naprosto originálními vlastnostmi.

Oligodendrocyty

Tvoří základ paměti a neuronového přenosu. Pomáhají kolem neuronových kabelů tvořit tzv. myelinové obaly. Představit si to můžete jako lepící pásky složené z tuků, které se obmotávají kolem každého neuronového kabelu tzv. axonu. Díky tomu vznikají na každém neuronovém vláknu “boule” s mezerami mezi sebou, které mají za úkol vytvářet odpor světélkům putujícím po neuronu – elektrickým signálům. To má za následek zvláštní věc. Elektrický signál totiž díky odporu myelinových boulí přeskakuje po neuronu a dokáže se šířit mnohonásobně rychleji, než kdyby běžel po neuronu bez myelinu. Díky tomu dokáží neurony fungovat efektivně a zároveň se tolik “neopotřebují” pod náporem přenášených signálů.

Pro představu:

• Rychlost šíření vzruchu neuronem bez myelinu: 0,5 – 10 m/s
• Rychlost šíření vzruchu neuronem obaleným myelinem: až 150 m/s

To znamená, že oligodendrocyty s myelinem vytváří z neuronů super-dálnice, kudy se může informace prohánět rychlostí až 300x větší než po neuronech bez myelinu.

Astrocyty

Tyto buňky vypadají jako pavučina s očkem uprostřed. Natahují své panožky do všech koutů a mozek by bez nich nebyl tak odolný. Astrocyty se totiž podílí na formaci tzv. hematoencefalické bariéry. O té jste možná slyšeli, protože brání cizorodým látkám vstoupit do citlivých prostor mozku. Astrocyty jsou tak nalepené na všech cévách, které přináší neuronům tak důležité živiny. Společně tvoří hraniční přechod s tvrdými kontrolami a velmi specifickým výběrem toho, co do mozku projít může, a co ne.

Jejich další funkce souvisí s recyklací molekul důležitých pro přenos informace, tzv. neurotransmiterů. Mezi ně se řadí slavné dopaminy, serotoniny, acetylcholiny, ale hlavně glutamát, který je hlavním neuropřenašečem v mozku. Taková výroba neuromolekul je vysoce nákladná věc a astrocyty v tom procesu pomáhají šetřit. Když se například glutamát uvolní do mozku a přenese signál zase k dalšímu neuronu, astrocyt ho k sobě přiláká a recykluje ho skrze kaskádu chemických reakcí zpět do zakončení neuronu, kde je znovu připraven k akci (2).

Tím však řada zásluh astrocytů v žádném případě nekončí. V nedávné studii se potvrdila jejich role v udržování hlubokých fází spánku (3). Ty jsou důležité v procesu tzv. konsolidace paměti – při něm se z krátkodobé paměti přepisují vzpomínky do dlouhodobé a zůstávají tam pro další vybavení. 

Astrocyty také slouží jako poslední parťák neuronům, když není energie. Nosí v sobě totiž zásoby živin – glukózy, které jsou schopny v případě potřeby uvolnit. Podílí se tak nejen na ochraně mozku a recyklaci neurotransmiterů, ale jsou i důležitými hráči na poli energetického metabolismu, vychytávání toxických látek nebo přivádění vody.

Mikroglie

Konečně jsme u třetího důležitého hráče v mozkovém společenství a tím jsou mikroglie. Tyto buňky jsou mírně netradiční, protože mají jiný původ než všechny ostatní. Během evoluce totiž přicestovaly do mozku původně od imunitního systému. Mikroglie jsou tedy takové imunitní chobotnice, které mají možnost požírat vše, co v mozku vypadá podezřele. A protože žádná věc v mozku nemůže být jen tak a cokoliv, co tam nepatří, může způsobit velké problémy, jsou mikroglie v neustálé pohotovosti. Díky svým neposedným chapadlům jsou mikroglie schopné proskenovat celý mozek každých pár hodin, jestli se v okolí nenachází něco, co by mu mohlo uškodit. Když detekují něco cizorodého nebo zvýšený zánět, přepnou se do “požírajícího” režimu, zvětší svůj objem a změní své chování tak, aby mozek mohly nadále chránit. Při zánětu jsou schopné dokonce rekrutovat a “povolávat” imunitní buňky z těla do mozku.

Tyto buňky tvoří spolu s neurony základní výbavu mozku a bez nich bychom sotva udělali další krok. Zastávají role vysokých funkcionářů v mozku, kdy řídí jeho ochranu, výživu, regeneraci a rozdělují energetické zásoby v případě nouze. Bez nich by také neexistoval žádný proces učení a paměti. Spousta potenciálních léčebných metod se zaměřuje právě na gliové buňky mozku a některé experimenty byly tak úspěšné, že se stále objevují možnosti, jak pomocí gliových buněk podpořit regenerační schopnosti mozku u neurodegenerativních onemocnění a nejen u nich. O tom si ale popovídáme až v dalších článcích. Více o gliových buňkách se můžete dozvědět v našem podcastu.