1

15

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автономная некоммерческая образовательная организация

высшего профессионального образования

Международный Славянский Университет

реферат

По физиологии ЦНС

Строение и функции нейроглии

Выполнил (а):

студент (ка) 1-го курса

Руденко Юлия Валерьевна

Научный руководитель:

Скалин Ю.Е., к.п.н.

Калининград 2011Введение

Основу нервной системы составляют нервные клетки. Кроме нервных клеток, в нервной системе имеются глиальные клетки и элементы соединительной ткани. Структура и функции нервных клеток различна. основную массу нервной ткани составляют глиальные элементы, выполняющие вспомогательные функции и заполняющие почти все пространство между нейронами. Анатомически среди них различают клетки нейроглии в мозге (олигодендроциты и астроциты) и шванновские клетки в периферической нервной системе.

К числу многих функций, осуществляемых под управлением этой вегетативной нервной системы, относятся распределение кровотока и поддержание перфузии тканей, регуляция объема и состава внеклеточной жидкости, расходование энергии обмена веществ и снабжение субстратами.

Между глиальными клетками и нейронами имеются щели шириной 15-20 нм, которые сообщаются друг с другом, образуя интерстициальное пространство, заполненное жидкостью. Через это пространство происходит обмен веществ между нейроном и глиальными клетками, а также снабжение нейронов кислородом и питательными веществами путем диффузии.

Актуальность темы настоящей работы определяет важность механизмов и особенностей движения веществ в нервной системе, регуляции состава внеклеточной жидкости в нервной системе.

Цель работы: раскрыть вопрос ««Строение и функции нейроглии».

В процессе написания данной работы ставились задачи:

1) рассмотреть основные характеристики нейроглии;

2) описать особенности движения веществ в нервной системе;

3) охарактеризовать регуляцию состава внеклеточной жидкости в нервной системе.

1. Основные характеристики нейроглии

1.1 Морфология нейроглии. Данные световой микроскопии и ультраструктура

Помимо нейронов нервная система содержит и другие типы клеток. Они имеют большое значение, так как помогают регулировать внешнюю среду нервных клеток и играют важную роль во многих их функциях.

В любой точке па нервной клетке могут соседствовать два вида элементов, обращенных к ней через внеклеточную щель.

Первый вид -- отросток другой нервной клетки, или волокно.

Второй -- не-нервные клетки. Этот второй вид называется нейроглией или просто глией. Такое название им дал знаменитый немецкий невропатолог Рудольф Вирхов, который в 1856 г. обнаружил некое аморфное вещество, окружающее нервные клетки, и присвоил ему название «нейроглия», что означает «нервный клей».

Нейроглиальных клеток очень много; в некоторых отделах нервной системы их в 10 раз больше, чем нервных клеток. Особенно тщательно они изучены и классифицированы в нервной системе позвоночных.

Одним из их главных типов является астроцит. Он обладает множеством отростков, которые расходятся от тела клетки во всех направлениях, придавая ей вид звезды. В центральной нервной системе некоторые отростки заканчиваются концевой ножкой на поверхности кровеносных сосудов.

Астроциты, лежащие в белом веществе головного мозга, называются фиброзными астроцитами из-за наличия множества фибрилл в цитоплазме их тел и ветвей. В сером веществе астроциты содержат меньше фибрилл и называются протоплазматическими астроцитами.

Ряд работ, проведенных в начале ХХ столетия при помощи оптического («светового») микроскопа, показал, что нейроглия состоит из особого рода клеток (рис. 1).

Рис. 1. Типы нейроглии: А) протоплазматические астроциты, Б) фиброзные астроциты, В) микроглия, Г) олигодендроциты

Теперь это доказано электронно-микроскопическими исследованиями, в которых получена полная характеристика разных типов таких клеток.

На электронных микрофотографиях в астроцитах виден несколько более темный цитоплазматический матрикс и множество нейрофиламентов (это те фибриллы, которые видны в оптическом («световом») микроскопе), а также гранулы гликогена в цитоплазме; все это элементы, отличающие астроциты от нервных клеток. У астроцитов имеется также несколько видов соединений, связывающих их друг с другом и с нервными клетками.

1.2 Физиология нейроглии

Как полагают, астроциты, один из главных типов нейроглиальных клеток, выполняют следующие функции:

1) служат опорой для нервных клеток;

2) обеспечивают репарацию нервов после повреждения;

3) изолируют и объединяют нервные волокна и окончания;

4) участвуют в метаболических процессах, модулирующих ионный состав, медиаторы и метаболиты, играющие роль в активности нервных клеток и их синапсов. нейроглия нервная система

Теперь во многом отвергнуты прежние предположения о том, что астроциты образуют часть гематоэнцефалического барьера или что они принимают участие в транспорте питательных веществ от кровеносных сосудов к нервным клеткам. В центральной нервной системе позвоночных клетки особого вида, названные радиальной глией, существуют только в эмбриональном периоде и служат «путеводными нитями», по которым следуют мигрирующие нейроны.

У некоторых глиальных клеток заметно меньше ветвей, и ветви эти тоньше, чем у астроцитов; такие клетки называются олигодендроцитами. С помощью электронного микроскопа установлено, что в них мало нейрофиламептов и гранул гликогена, но много микротрубочек. Их ветви часто бывает трудно отличить от отростков нервных клеток, но можно дифференцировать по тому признаку, что они никогда не образуют синапсов.

Функции олигодеидроцитов еще не полностью определены; убедительные данные говорят о том, что они образуют миелин вокруг аксонов в центральной нервной системе (см. ниже); предполагается также, что они связаны симбиотнчески с некоторыми нервными клетками и осуществляют сложный метаболический обмен с ними.

Третий основной тип глиальных клеток -- клетки микроглии. Эти мелкие клетки рассеяны по всей нервной системе. Где бы ни возникли повреждения или дегенерация, там эти клетки пролиферируют, движутся к очагу и превращаются в крупные макрофаги, которые удаляют и фагоцитируют продукты распада. Тем самым они, видимо, выполняют в нервной системе такую же роль, как макрофаги в ретикулоэидотелиалыюй системе, которые служат защитой против воспаления и инфекции.

Оболочки нерва. Очень важная роль нейроглии состоит в образовании особых оболочек вокруг длинных аксонов, соединяющих разные части нервной системы. Эти оболочки не только защищают аксоны, но также тесно связаны с их структурными модификациями, необходимыми для проведения сигналов на большие расстояния. В самом простом случае одиночный аксон или группа аксонов погружены в глиальную клетку, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Одиночная глиальная клетка, окружающая тонкие нервные волокна

Так чаще всего происходит с очень тонкими волокнами как у беспозвоночных, так и у позвоночных животных. Клетки, образующие эти оболочки периферических нервов, представляют собой видоизмененные глиальные клетки, называемые шванновскими. Точка, в которой мембраны шванновской клетки сходятся, окружая аксон или аксоны, называется мезаксоном -- по аналогии с мезентерием (брыжейкой) кишки. Аксоны, заключенные в такой покров, называются немиелинизированными.

Несколько сложнее структура там, где аксон окружают несколько свободных складок мембраны шванновской клетки. Это характерно для многих более крупных аксонов беспозвоночных (рис. 3).

Рис. 3. Рыхлые глиальные оболочки

В самых сложных случаях один нейрон плотно покрыт слоями мембран шванновских клеток.

Эти слои создаются спиральным закручиванием мембраны шванновской клетки в процессе развития (рис. 4).

Рис. 4. Плотная глиальная оболочка, образующая миелин

Вследствие своей плотной упаковки и видоизмененного состава такие слои образуют особую ткань, называемую миелином. Эта структура имеет настолько важное значение, что вообще все нервные волокна делятся на немиелинизированные и миелинизированные, или мякотные.

Миелиновая ткань имеет консистенцию жира и для невооруженного глаза белую окраску (как в белом веществе головного мозга). В световом микроскопе такие волокна при обработке их обычными липидными красителями имеют вид черных структур. С миелином, извлеченным различными приемами фракционирования клетки, проведены биохимические исследования. Они показали, что миелин состоит приблизительно на 80% из липидов и на 20% из белка; один из основных липидов -- холестерол, а такие вещества, как цереброзиды и фосфолипиды, содержатся также в разных тканях и у разных видов животных в разных количествах.

Рентгеноструктурный анализ показывает, что миелин состоит из единиц, повторяющихся с периодом около 18 нм. В электронном микроскопе его легко узнать по чередованию светлых и темных слоев с периодом около 18 нм, который, если сделать поправку на сморщивание ткани при обработке, соответствует двойной толщине сжатой плазматической мембраны.

Одна шванновская клетка в периферическом нерве снабжает миелином аксон на протяжении около 1 мм. На границах этого участка слои миелина перекрывают друг друга (рис. 5).

Рис. 5. Пространственные отношения между глиальной клеткой, миелиновыми складками вокруг нервного волокна и перехватом Ранвье

Соседние миелинизированные участки разделены просветом -- это так называемый перехват Ранвье. Здесь плазматическая мембрана аксона лишена оболочек и соприкасается с окружающей ее соединительной тканью всего нервного ствола. Таким образом, мякотное волокно состоит из миелинизированных участков, чередующихся с короткими голыми участками.

В заключение отметим, что миелии встречается почти исключительно у позвоночных. Это позволяет думать, что он составляет существенный элемент в высших нервных функциях, присущих позвоночным. Главный вклад миелина, вероятно, состоит в том, что он обеспечивает эффективное проведение сигнала на большие расстояния.

Итак, основную массу нервной ткани составляют глиальные элементы, выполняющие вспомогательные функции и заполняющие почти все пространство между нейронами. Анатомически среди них различают клетки нейроглии в мозге (олигодендроциты и астроциты) и шванновские клетки в периферической нервной системе.

2. Особенности движения в нервной системе

Взаимодействие нейронов между собой (и с эффекторными органами) происходит через специальные образования -- синапсы. Они образуются концевыми разветвлениями нейрона на теле или отростках другого нейрона.

В большинстве случаев передача влияния одного нейрона на другой осуществляется химическим путем. В пресинаптической части контакта имеются синаптические пузырьки, которые содержат специальные вещества -- медиаторы или посредники. Ими могут быть ацетилхолин, норадреналин, некоторые аминокислоты и др. Приходящие в окончания аксона нервные импульсы вызывают опорожнение синаптических пузырьков и выведение медиатора в синаптическую щель.

По характеру воздействия на последующую нервную клетку различают возбуждающие и тормозящие синапсы.

В возбуждающих синапсах медиаторы (например, ацетилхолин) связываются со специфическими макромолекулами постсинаптической мембраны и вызывают ее деполяризацию. При этом регистрируется небольшое и кратковременное (около 1 мс) колебание мембранного потенциала в сторону деполяризации или возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП). Действие медиатора очень кратковременно (1-2 мс), после чего он расщепляется на неэффективные компоненты (ацетилхолин расщепляется ферментом холинэстеразой на холин и уксусную кислоту) или поглощается обратно пресинаптическими окончаниями (норадреналин).

В тормозящих синапсах содержатся тормозные медиаторы (гамма-аминомасляная кислота). Их действие на постсинаптическую мембрану вызывает усиление выхода ионов калия из клетки и увеличение поляризации мембраны. При этом регистрируется кратковременное колебание мембранного потенциала в сторону гиперполяризации -- тормозящий постсинаптический потенциал (ТПСП). В результате нервная клетка оказывается заторможенной.

Обмен веществ в нейроне. Основной особенностью обмена веществ в нейроне является высокая скорость обмена и преобладание аэробных процессов. Потребность мозга в кислороде очень велика (в состоянии покоя поглощается около 46 мл/мин кислорода).

Энерготраты мозга составляют 1/6 -- 1/8 суточных затрат организма человека. Основным источником энергии для мозговой ткани является глюкоза. Мозг человека требует для обмена около 115 г глюкозы в сутки. Содержание ее в клетках мозга мало, и она постоянно черпается из крови.

Деятельное состояние нейронов сопровождается усилением в них синтеза белков. При различных воздействиях, вызывающих возбуждение нервных клеток, в их ткани значительно возрастает количество белка и РНК, при тормозных же состояниях и утомлении нейронов содержание этих веществ уменьшается. В процессе восстановления оно возвращается к исходному уровню или превышает его. Часть синтезированного в нейроне белка компенсирует его расходы в теле клетки во время деятельности, а другая часть перемещается вдоль по аксону (со скоростью около 1-3 мм в сутки) и участвует в биохимических процессах в синапсах.

Высокая потребность нейронов в кислороде и глюкозе обеспечивается интенсивным кровотоком. Мозговая ткань обильно снабжена кровеносными сосудами. Наиболее густая сеть их находится в коре больших полушарий (занимает около 10% объема коры). В отдельных слоях ее средняя длина капиллярной сети достигает у человека 1 м на 1 мм³ ткани. При активном состоянии нервной клетки она нуждается в усиленном поступлении через кровь кислорода и питательных веществ.

Итак, передача влияния одного нейрона на другой осуществляется в основном химическим путем с помощью крови.

3. Регуляция состава внеклеточной жидкости в нервной системе

Хотя жидкости организма представляют собой единое целое, химический состав их различен. Принято различать внеклеточную и внутриклеточную жидкости, разделенные мембранами.

Объем внеклеточной жидкости составляет 20-25% от массы тела и состоит из жидкой части плазмы (5% массы тела), интерстициальной жидкости (15% массы тела) и трансцеллюлярной жидкости (1-3% массы тела), которая состоит из секретов желудочно-кишечного тракта и спинномозговой, внутриглазной, плевральной, перитонеальной и синовиальной жидкостей.

Известно, что вода и соль никогда не циркулируют одна без другой. Состав минеральных солей и их концентрация определяют осмотическое давление жидкостей, которое является, по мнению И.М. Воронцова, наряду с макро- и микроскопической анатомией так называемой ионной анатомией. Важнейшие катионы: натрий, калий (одновалентные); кальций, магний (двухвалентные). Им соответствуют анионы хлора, карбоната, ортофосфата, сульфата и др. Концентрации катионов и анионов уравновешены таким образом, что реакция несколько сдвинута в щелочную сторону (рН 7,35--7,45), то есть имеется некоторый избыток оснований.

Практически межклеточная жидкость является растворами натрия, хлора, бикарбоната; там присутствуют, хотя и в незначительных количествах, жизненно важные ионы калия, кальция, магния, фосфора; кроме того, в плазме содержится 6-8% белка. Такое распределение ионов в экстра- и интрацеллюлярной системах представляет собой динамическое равновесие: из экстрацеллюлярной жидкости, где концентрация натрия высока, он постоянно поступает в клетки, но энергия, выделяющаяся при метаболических процессах, «высасывает» из клеток столько же натрия, сколько его проникает туда.

Нарушение нормальной жизнедеятельности клетки парализует натриевый насос: калий выходит из клеток, и натрий занимает его место, то есть водный баланс организма тесно связан с обменом электролитов. Суммарная концентрация минеральных и других ионов создает определенную величину осмотического давления. Концентрация отдельных минеральных ионов определяет функциональное состояние возбудимых и невозбудимых тканей, а также состояние проницаемости биологических мембран. Поскольку синтез минеральных ионов в организме не осуществляется, они должны поступать в организм с пищей и питьем.

Вегетативная нервная система иннервирует сосуды, гладкую мускулатуру внутренних органов, экзокринные и эндокринные железы и паренхиматозные клетки во всех системах органов, включая нервную. Функционирующая на подсознательном уровне, она быстро и непрерывно реагирует на возмущения, угрожающие постоянству внутренней среды. К числу многих функций, осуществляемых под управлением этой системы, относятся распределение кровотока и поддержание перфузии тканей, регуляция артериального давления, регуляция объема и состава внеклеточной жидкости, расходование энергии обмена веществ и снабжение субстратами и т.д.

В результате центральной интеграции афферентной информации эфферентный поток вегетативных импульсов оказывается отрегулированным так, чтобы обеспечить функционирование основных систем в соответствии с потребностями организма в целом. Связи между корой большого мозга и вегетативными центрами в стволе мозга координируют эфферентный поток вегетативных импульсов с высшими психическими функциями.

Итак, распределение ионов в экстра- и интрацеллюлярной системах представляет собой динамическое равновесие: из экстрацеллюлярной жидкости, где концентрация натрия высока, он постоянно поступает в клетки, но энергия, выделяющаяся при метаболических процессах, «высасывает» из клеток столько же натрия, сколько его проникает туда.

Заключение

Таким образом, мы выяснили, что, помимо нейронов нервная система содержит и другие типы клеток. Они имеют большое значение, так как помогают регулировать внешнюю среду нервных клеток и играют важную роль во многих их функциях.

В любой точке па нервной клетке могут соседствовать два вида элементов, обращенных к ней через внеклеточную щель. Первый вид -- отросток другой нервной клетки, или волокно. Второй -- не-нервные клетки. Этот второй вид называется нейроглией или просто глией.

Нейроглиальных клеток очень много; в некоторых отделах нервной системы их в 10 раз больше, чем нервных клеток. Особенно тщательно они изучены и классифицированы в нервной системе позвоночных.

Итак, основную массу нервной ткани составляют глиальные элементы, выполняющие вспомогательные функции и заполняющие почти все пространство между нейронами. Анатомически среди них различают клетки нейроглии в мозге (олигодендроциты и астроциты) и шванновские клетки в периферической нервной системе.

Передача влияния одного нейрона на другой осуществляется в основном химическим путем с помощью крови.

Распределение ионов в экстра- и интрацеллюлярной системах представляет собой динамическое равновесие: из экстрацеллюлярной жидкости, где концентрация натрия высока, он постоянно поступает в клетки, но энергия, выделяющаяся при метаболических процессах, «высасывает» из клеток столько же натрия, сколько его проникает туда.

Список использованной литературы

1. Воронова Н. В., Климова Н. М., Менджерицкий А. М. Анатомия центральной нервной системы. -- М.: Аспект Пресс, 2005.

2. Гайтон А., Холл Дж. Медицинская физиология. - М.: Логосфера, 2008.

3. Куффлер С., Николс Дж. От нейрона к мозгу. - М.: Мир, 1979.

4. Физиология человека / Под ред. В.М. Смирнова.- М.: Медицина, 2010.

5. Шеперд Г. Нейробиология. В двух томах. Том 1. - М.: Мир, 1987.

Размещено на Allbest.ru