AZ IDEGSZÖVET – TELA NERVOSA Halasy Katalin
Összefoglalás A fejezet tárgyalja az idegszövet definícióját, vizsgálatának történetét, az idegsejt és nyúlványai (axon, dendrit) morfológiai jellemzőit, típusait (uni-, bi, pszeudouni-, multipoláris neuronok), funkcióját. Ismerteti a szinapszis fogalmát, szerkezeti elemeit és típusait (elektromos és kémiai). A fejezet a gliasejtek, az idegszövet szintén kulcsfontosságú alkotóelemeinek ismertetésével folytatódik, majd az idegrost fogalmának és típusainak tárgyalásával zárul.
Bevezetés Az idegszövet a perifériás és központi idegrendszert alkotó speciális szövet, amelynek fő funkciója a kommunikáció, nevezetesen idegimpulzusok generálása és továbbítása az idegszöveten belül, ill. más szövetféleségek felé (pl. izom összehúzódás előidézése a vázizomban, mirigy-működés fokozása, stb.). Valójában az élő szervezet minden egyes funkcióját az idegrendszert alkotó idegszövet integrálja. Az idegszövet fő alkotóelemei az idegsejtek és gliasejtek, valamint nyúlványrendszereik. Az idegsejtek más sejtektől kémiai és elektromos tulajdonságaikban különböznek: kémiai és fizikai ingerekre érzékenyebbek, mint más sejtek, az ingert képesek ingerületté alakítani (ideg impulzus), membrán potenciáljuk megváltozása révén tovább vezetni és átadni (szinapszis) más sejteknek. A neuronok sejttestjeiben nem található glikogén raktár, ugyanakkor a fent említett folyamatok energiaigénye igen magas. Ennek megfelelően a zavartalan idegi működések elengedhetetlen feltétele a jó vérellátás, amelyet a szövet gazdag kapillarizációja tesz lehetővé, elegendő glükózt és oxigént biztosítva. A microglia sejtek (lásd később) kivételével az idegszövet alkotó elemei a neuroectodermából származnak. Az idegszövet kutatásának története A Schleiden és Schwann (1839) nevével fémjelzett sejtelméletet, mely szerint minden élő szervezet alapegysége a sejt, eleinte nagyon nehéz volt az idegszövetre is alkalmazni. Ennek oka az idegsejteknek a többi szövet sejtjeivel összevetve rendkívül változatos morfológiájában, másrészt a rendelkezésre álló technikákkal kapott, sokszor félrevezető eredményekben keresendő. A korai elképzelések szerint (Valentine, 1836) az idegsejtek, mint gömb alakú részecskék, az idegrostok kusza hálójában függeszkednek. Később Remak (1838) és még sokan mások rájöttek, hogy az idegrostok folytonosak a sejttestekkel, ők viszont egy végtelen, szinciciális rendszert képzeltek el, amire a kontinuitás elmélete is épült. A kontinuitástan egyik jeles magyar képviselője Apáthy Isván volt, aki
1
főleg gerinctelenek idegrendszerét tanulmányozta, és kor behatárolt technikai lehetőségeinek megfelelően nem észlelte a szinapszisok meglétét. A XIX. század végén Camillo Golgi olasz tudós mintegy véletlenszerűen felfedezett ezüst impregnációs technikája tette lehetővé, hogy egy-egy idegsejt in situ a maga teljes nyúlványrendszerével láthatóvá váljon. A módszer legsikeresebb alkalmazója azonban nem maga Golgi, hanem a spanyol Santiago Ramon y Cajal lett, akit mindmáig a neurohisztológia atyjának tekinthetünk. Cajal e módszer segítségével máig helytálló módon írta le többek között a kisagy kéreg és hippocampalis formatio sejttípusait, neuronális kapcsolatait, és ő volt az első, aki megállapította, hogy a neuron morfológiailag független, trofikus, funkcionális, citokémiai és pathológiai egység, és a kontinuitástan hívei által elképzelt diffúz, anasztomizáló ideghálózat nem létezik. Waldeyer 1890-ben tette le a neuron-doktrina - később neurontan - alapkövét, és ezáltal a sejtelmélet erre a szövetféleségre is alkalmazhatóvá vált. Az ezüst impregnáció később kifejlesztett számos változatát mindmáig sikerrel alkalmazzák az idegelemek megjelenítésére. A XIX. század végén Held és Auerbach (1898) a neuront anilinfestékkel megfestve kimutatta rajta más neuronok idegvégződéseit. Nem sokkal ezt követően Sherrington vezette be a szinapszis fogalmát, mint azt a pontot, ahol az idegimpulzus egyik sejtről a másikra terjed. Ebben az időben még a kontinuitástannak számos prominens képviselője volt, akik ragaszkodtak azon elképzelésükhöz, hogy az idegsejtek anasztomizáló neurofibrillumai vezetik az idegimpulzust, akárcsak az áramot az elektromos kábel. E nézet meggyőző cáfolatát és a szinaptikus kapcsolatok létezésének egyértelmű bizonyítékát mintegy 30 évvel később az elektronmikroszkópos vizsgálatok szolgáltatták. Az elektronmikroszkópos vizsgálatok általánossá válása azonban már a XX. század közepére tehető. E módszer a Golgiimpregnációhoz hasonló mértékű, döntő hatással volt az idegszövetről alkotott korrekt nézetek kialakulására. A következő mérföldkőnek a fény- és elektronmikroszkópos szintű immuncitokémiai módszerek bevezetését tekinthetjük, amelyek segítségével lehetővé vált az egyes neurontípusok kémiai jellemzése – többek között ingerületátvivő anyagaiknak (neurotranszmittereiknek) meghatározása is. A neuronok egymás közti kapcsolatainak, beidegzési területének felderítése kezdetben axon átvágásos/degenerációs kísérletekkel, majd különböző anyagok (tormaperoxidáz, növényi lectinek, koleratoxin, transzneuronális pályajelölés vírusokkal, stb.) anterográd és retrográd transzportjának hisztokémiai nyomonkövetésével történt/történik. Az idegsejtek – neuronok – nyúlványos, változatos alakú és méretű sejtek (1. ábra). A sejttestben az állati/emberi sejtekre jellemző sejtalkotók (citoplazma, sejtmag, endoplazmás reticulum, Golgi-készülék, lizoszómák, mitokondriumok stb.) megtalálhatók, hiányzik viszont az osztódásokhoz nélkülözhetetlen citocentrum vagy sejtközpont, ezért az idegsejtek osztódásra képtelenek. A más sejtekben gyakori glikogénraktárak szintén hiányoznak. Az idegsejtek nyúlványai a dendritek és az axonok. A dendritek fogadó (input-) nyúlványok, az ingerületet a sejttest felé szállítják; fokozatosan vékonyodnak, és a citoplazma meghosszabbításának tekinthetők. Az axonok az impulzust a sejttesttől a neuronális lánc következő tagja (egy másik idegsejt) felé továbbító (output-) nyúlványok. A citoplazma egy speciális helyéről, az axon eredési dombról indulnak, eredésük után egy rövidebb
2
szakaszon membránjuk szabad, majd a hosszabb axonokat velőhüvely szigeteli. Mivel nincsen fehérjeszintetizáló apparátusuk, ha kapcsolatuk az anyasejttel megszakad, degenerálódnak. 1. ábra. Az idegszövet háromdimenziós képe, középen egy multipoláris neuronnal (Radivoj V. Krstić rajza): 1. dendritágak endoplazmás reticulummal; 2. velőhüvelyeződött axon; 3. sejtmag; 4. sejtmagvacska; 5. Golgiapparátus; 6. durva felszínű endoplazmás reticulum; 7. axoneredési domb; 8. más idegsejtek axonvégződései; 9. astrogliatalpak; 10. gliatalpakkal (nyíl) körülvett kapilláris; 11. axonok és dendritek, gliális elemek kompakt szövedéke (neuropil állomány)
A neuronok osztályozhatók nyúlványaik száma szerint: egynyúlványú - unipoláris, kétnyúlványú - bipoláris, ál-egynyúlványú – pszeudounipoláris és soknyúlványú -multipoláris neuronokat különböztethetünk meg. Az unipoláris neuronok gerinctelenekben fordulnak elő, mindössze egy nyúlvánnyal rendelkeznek, amely azonban viselkedhet szakaszosan, vagy időben váltakozva dendritként, ill. axon gyanánt is. A bipoláris neuronok két nyúlványának egyike, mint perifériás nyúlvány gyakran valamely érzékszerv, receptor alkotásában vesz részt, és a sejttest felé vezeti az ingerületet, a másik, az ún. centrális nyúlvány pedig a központi idegrendszer megfelelő központjába továbbítja az ingerületet. Bipoláris neuronok találhatók pl. a spiralis és vestibularis dúcokban (egyensúlyi és hallóideg érződúcai), ill. a retinában. A pszeudounipoláris neuronokat szintén érződúcokban (spinalis ganglionok, Gasser-dúc, stb.) találjuk, funkcionálisan hasonlóak a bipoláris sejtekhez, azonban a perifériás és centrális nyúlványaik a sejttest közelében egy rövid szakaszon egyesülnek. A multipoláris neuronok mindig több dendrittel és egy axonnal rendelkeznek, azonban ez az egy axon is több kollateralist adhat le. A multipoláris neuronok a legváltozatosabbak, dendrit- és
3
axon elágazódásaikat tekintve. A legismertebbek az agykéreg piramissejtjei, a kisagykéreg Purkinje sejtjei, vagy a gerincvelői motoneuronok. A piramissejtek szómája többé-kevésbé piramis-alakú (innen az elnevezés), a piramis csúcsával az agykéreg felszíne felé helyezkednek el az agykéregben. Innen egy csúcsdendrit (apicalis dendrit) indul ki, oldalágakat leadva, a felszín felé egy bojtszerű gazdag elágazódással végződve. Az axonjuk a sejt alapjáról ered, amelyet a bazális dendritek vesznek körül. A Purkinje sejtek a kisagykéreg legnagyobb méretű sejtjei, körte alakú sejttestjük a kisagy felszín felé gazdagon, de csak egy síkban elágazódó dendritfában folytatódik, axonjuk szintén a sejt alapjáról ered. A gerincvelői motoneuronok tipikus multipoláris neuronok, a sejttestből számos dendrit ágazódik a tér minden irányába.
A neuron sejttestje, a perikaryon Finomszerkezetileg a neuronális sejttest a szokásos sejtalkotókkal rendelkezik (1. ábra). Legszembetűnőbb sejtalkotója a relatíve nagyméretű, többnyire kerekded eukromatikus sejtmag. A perikaryonban emellett számos, krisztás típusú mitochondriumot, durvafelszínű endoplazmás reticulum (DER) ciszternák csoportosulásait, szabad riboszómákat, Golgi-készüléket, lizoszómákat találhatunk. Az endoplazmatikus reticulum ciszternák csoportosulásai fénymikroszkópban is láthatóvá tehetők az ún. Nissl-festés segítségével. Nissl krezil-ibolya festés után tanulmányozva az idegszövetet, a neuronok citoplazmájában erősen festődő bazofil granulumokat azonosított (Nissl-granulumok, vagy tigroid rögök). Elektronmikroszkópban ezek a durvafelszínű endoplazmás reticulum ciszternáival azonosíthatók. A sejtváz elemei, a neurofilamentumok és mikrotubulusok szintén megtalálhatók a neuronok citoplazmájában. Bizonyos agyterületek - általában korosabb - neuronjaira jellemző a lipofuscin szemcsék (lizoszóma-eredetű reziduális testek) jelenléte is. Nem találhatók viszont a neuronális citoplazmában centriolumok, ennek következtében a neuronok osztódásra képtelen sejtek, számuk a posztnatalis élet folyamán fokozatosan csökken. Megjegyzendő, hogy a legutóbbi idők kutatási eredményei szerint a központi idegrendszer meghatározott részein is előfordulnak azonban őssejt-jellegű
multipotens
sejtcsoportok,
amelyek
bizonyos
körülmények
között
neuronná
differenciálódhatnak. A neuron nyúlványai, a dendritek A dendritek a sejttest szerves folytatásainak tekinthetők. Megtalálhatók bennük mindazon sejtalkotók, amelyekkel a sejttestben is találkozhatunk. Hegyesszögben ágazódnak, és elágazódás után fokozatosan egyre csökken az átmérőjük. Domináns sejtalkotóik a mikrotubulusok, de bármely más sejtalkotót megtalálhatunk citoplazmájukban. Membránjukon ún. posztszinaptikus denzitások láthatók, amelyek a szinapszisokat fogadó membránfelszínekkel azonosak, tehát a dendritek membránja kiemelten impulzusokat fogadó (input) része a neuronnak. A fogadó felület megnövelésére a serkentő neuronok dendritjein dendrittüskék, füge alakú kitűrődések alakulnak ki. A gátló működésű neuronok dendritjeire nem jellemző a dendrittüske, ezek átmérője viszont gyakran periodikusan váltakozva nő és
4
csökken, ezáltal dendritjeik „gyöngyözötté” válnak. A gátló működésű sejtek dendrittörzsei fogadják a szinapszisokat. A dendritek körül igen ritkán figyelhető meg vékony velőhüvely. Az ilyen „kivételek” egyik tárháza az emlős agy bulbus olfactoriusa. A dendrit elágazódás térbeli helyzete azt tükrözi, hogy milyen más neuron csoportoktól kaphat bemenetet. Ez különösen az egyszerűbb szerkezetű, archicorticalis agyterületeken (pl. hippocampalis formatio), ahol az egyes bemenetek is rendezetten helyezkednek el, jól tetten érhető. A neuronok nyúlványai: az axon A neuron sejttestjéből, néha egy proximális dendritágból eredő nyúlványt, amely a szómától vezeti tovább az ingerületet, axonnak (régebbi nevén neurit) nevezzük. Egy sejt rendszerint csak egy, ritkán két axonnal rendelkezik. Az axon eredési helye egy kitüntetett terület, az axon eredési domb (axon hillock). Ennek cytoplasmája eltér a szóma többi részétől, nevezetesen nem tartalmaz durvafelszínű endoplazmás reticulumot és szabad riboszómákat sem, hasonlóan az axoplazmához. Ennek negatív következménye, ha az axon trauma, vagy sebészeti beavatkozás révén elveszti kapcsolatát a szómával, önmagában nem életképes, mert fehérjeszintetizáló apparátus hiányában számos anyagcsere folyamatban a perikaryonra van utalva. Finomszerkezetileg az axon tehát tartalmazhat neurofilamentumokat, mikrotubulusokat, mitochondriumokat, vesicula-szerű képleteket. Az anyagok kicserélődését a szóma és a szinaptikus végződések között és a zavartalan működést az axonális transzport biztosítja. Ennek gyors és lassú komponense van. Az ún. anterográd transzport (perikaryontól a szinapszis felé) gyors komponense az axonális mikrotubuláris rendszer mentén ATPben tárolt energia felhasználásával, motor proteinek segítségével zajlik, míg a lassú komponens főleg a citoplazma áramlásával hozható összefüggésbe. A retrográd (perifériáról a sejttest felé) transzport csak lassú komponensből áll. Az axon eredése után az axon iniciális szegmentum – egy alacsony ingerküszöbű membránnal rendelkező szakasz - következik, ahol számos gátló szinapszist kaphat a neuron. Ezen a részen a membrán megvastagodott (undercoating), morfológiai jellegzetessége a mikrotubulusok kötegekbe rendeződése. Az olyan gátló sejteket, amelyek szinapszisaikat speciálisan egy másik neuron axon iniciális szegmentumára adják, Szentágothai János után kandeláber (chandelier) sejteknek nevezzük (ma már inkább az „axoaxonikus sejt” elnevezés használatos). Az ún. axon arborizáció (elágazódás) szerint a neuronokat két csoportba oszthatjuk: -
a projekciós neuronok axonja, leadva néhány kollaterálist myelinizálódik (lásd később), az idegrendszer egy távoli területére fut, ott kilépve a myelinhüvelyből elágazódik és többkevesebb szinapszist létesít. Ilyenek pl. az agyi mozgató kéreg nagy piramis sejtjei, amelyekből a piramis pálya rendszer indul ki, vagy a gerincvelői motoneuronok, amelyek axonja nagytestű állatokban akár méteres hosszat is elérhet.
5
-
A helyi (lokális) interneuronok, vagy átkapcsoló neuronok gazdag helyi axon arborizációval rendelkeznek és a környezetükben található több-kevesebb neuronnal létesítenek szinaptikus kapcsolatokat. Ezek axonjai varikózusak, azaz gyöngyszerű megvastagodások figyelhetők meg rajtuk, ahol megjelennek bennük szinaptikus vesiculák és elektronmikroszkópban azonosítható szinaptikus kapcsolatokat létesíthetnek más idegelemekkel. Ezek leggyakrabban gátló típusúak. Gyakran specializálódnak a célneuron valamely membrán felszínére, így pl. az ún. kosársejtek kifejezetten a célneuron sejttestjének, vagy proximális dendritjeinek membrán felszínein többszörös szinaptikus kapcsolatokat hoznak létre, a már említett axoaxonikus sejtek a célneuron axon iniciális szegmentumán, más gátló neuronok a vékonyabb, sejttesttől távolabb eső dendriteken szinaptizálnak. Ennek fontos elektrofiziológiai jelentősége van (lásd élettan).
A neuronok funkció szerint két nagy csoportba, a serkentő és gátló neuronok közé sorolhatók. Ennek részletes tárgyalása az idegélettan témakörébe tartozik.
Szinapszisok A szinapszis, vagy interneuronális idegvégződés két idegsejt azon morfológiailag is azonosítható kapcsolata, ahol az információ átvitele az egyik idegsejtről a másikra megtörténik. Megjegyzendő, hogy a szinapszisok kizárólag ultrastruktúrális szinten, azaz elektronmikroszkópban azonosíthatók.
Morfológiai
és
funkcionális
alapon
elektromos
és
kémiai
szinapszisokat
különböztetünk meg.
2. ábra. Az elektromos szinapszis
Az elektromos szinapszis (2. ábra) a kommunikáló sejtkapcsolatok közül a réskapcsolattal azonos (gap junctio, nexus, lásd sejttan). Az elektromos szinapszisokról kezdetben feltételezték, hogy
6
főleg gerinctelenekben fordulnak elő, de az utóbbi időben egyre több adat bizonyítja, hogy a neuronok közötti gyors információ átvitelben (pl. egyes neuron típusok működésének szinkronizálásában) kiemelkedő szerepük van a gerinces, ill. az emlős agy számos területén is. Az elektromos szinapszisok még elektronmikroszkópban is nehezen azonosíthatók, kizárólag jól fixált, tökéletesen processzált anyagban, igen magas (x30.000 feletti) nagyítás használata esetén van esély felismerésükre. Felfedezésükkel utólag némi elégtétel szolgáltatható a kontinuitástan régi híveinek, köztük Apáthy Istvánnak, hiszen e helyeken a connexin fehérjékkel bélelt pórusok révén két neuron plazmája valóban kapcsolatba kerül egymással. A kémiai szinapszisok (3. ábra) közös jellemzője, hogy az idegimpulzus hatására valamilyen kémiai átvivő anyag (neurotranszmitter) szabadul fel a preszinaptikus elemből, amely a szinaptikus résbe ürülve eléri a posztszinaptikus membrán megfelelő transzmitter receptorait, majd ezekhez kötődve okoz változást a posztszinaptikus sejt membrán potenciáljában. A neurotranszmitter receptorok gyakran egy ioncsatornához kötődnek és a ligand (a neurotranszmitter) kötődése kinyitja az ioncsatornát, ezzel okozva depolarizációt (pozitív töltésű ionok sejtbe kerülése) vagy hiperpolarizációt (negatív ionok sejtbe kerülése) a posztszinaptikus membránon. A receptorok másik csoportját a metabotrop receptorok alkotják, ahol a neurotranszmitter kötődése másodlagos hírvivő molekulákon keresztül megváltoztatja a posztszinaptikus sejt anyagcsere folyamatait és ez vezet végül a membránpotenciál változásához. Egyértelmű, hogy az első típus esetében az ingerület áttevődés időben rendkívül gyors, míg a második esetben időben kicsit elnyújtottabb.
3. ábra. A kémiai szinapszis
A neuron típusoknak megfelelően a szinapszisok is lehetnek serkentő, vagy gátló típusúak. Osztályozhatók továbbá aszerint, hogy a posztszinaptikus sejt mely membránfelszínén találhatók.
7
Eszerint megkülönböztetünk axodendritikus, axoszomatikus, axoaxonikus szinapszisokat. Ritkán előfordulnak szomatodendritikus (szekunder érzéksejtek és az alapjukat behálózó dendritek között, pl. ízlelőbimbóban) és dendrodendritikus (pl. a szaglógumóban) szinapszisok is. A reciprok szinapszis két irányba is közvetíthet ingerületet. Ilyenkor a szinapszis mindkét alkotóelemében találhatók szinaptikus vesiculák. A kémiai szinapszis elektronmikroszkópos felbontásban preszinaptikus elemből (szinaptikus terminális, varicositás, bouton) szinaptikus résből, és posztszinaptikus elemből áll. A preszinaptikus elem könnyen felismerhető szinaptikus vesicula-tartalmáról, amelyek kvantumokba csomagolt, egyenlő mennyiségű neurotranszmitter molekulát tartalmaznak és a legelfogadottabb elmélet szerint a stimulus hatására exocitózissal ürülnek a szinaptikus résbe. A preszinaptikus membrán azon része, ahol ez a folyamat lezajlik, megvastagodott, ún. horgonyzó, dokkoló fehérjék segítik a szinaptikus vesiculák exocitózisát. A vesiculák mérete, alakja némi támpontot ad a benne található neurotranszmitter kémiai természetére vonatkozóan. A kis agranuláris vesiculák (25 nm átmérővel) aminosav neurotranszmittert tartalmaznak, a kis szemcsés (dense-core) vesiculák (30-50 nm) noradrenalint, monoaminokat a nagyok (100-200 nm) neuropeptideket. Hogy mely molekula lehet neurotranszmitter, annak számos kritériuma van (magas affinitású felvételi rendszer jelenléte a preszinaptikus terminálisban, impulzus hatására kalcium-függő felszabadulás, megfelelő lebontó enzimek a szinapszis környezetében, stb.). A neurotranszmitterek családja az elsőként felfedezett acetilkolin mellett tartalmaz számos aminosavat (glutamát, aszpartát), aminosav származékot (gammaaminovajsav), biogén amint (serotonin, dopamin), és még egyre növekvő számú neuropeptidet (neuropeptid Y, galanin, vazoaktív intesztinális polipeptid, P-anyag, szomatosztatin stb.). Az utóbbi időben arra is fény derült, hogy bizonyos neuronok akár gáznemű neurotranszmittert is felszabadíthatnak, mint pl. az ún. nitrerg neuronok a nitrogén monoxidot. A preszinaptikus elem a szinaptikus vesiculákon kívül tartalmazhat még néhány mitochondriumot is. A szinaptikus rés 20-30 nm széles, közepesen elektrondenz anyaggal kitöltött tér. A posztszinaptikus membrán a neurotranszmitter receptorokon kívül még számos más fehérjemolekulát is tartalmaz, amelyek az elektronmikroszkópos képen vékonyabb-vastagabb denzitás (megvastagodott sötét csík) formájában láthatók. Általánosan elfogadott, hogy a serkentő szinapszisok aszimmetrikusak (Gray I. típus), azaz a posztszinaptikus membrán megvastagodás az ilyen szinapszisban mindig szélesebb, mint a preszinaptikus. A gátló szinapszisok rendszerint Gray II., szimmetrikus típusúak, azaz a pre- és posztszinaptikus membrán megvastagodásuk közel azonos szélességű. Idegvégződések más szövetekben: Mint az közismert, az idegrendszer néhány kivételtől (pl. porc) eltekintve behálózza az egész szervezetet. Ilyenkor egy idegsejt nyúlványa lép valamely más szövetbe és ott valamilyen formában elvégződik. Az idegvégződések osztályozása sokféle szempont szerint történhet (funkció szerint receptor, vagy effektor, a szövetfajta szerint, amelyben elhelyezkedik, ill. beszélhetünk intero- és
8
exteroceptorokról, aszerint, hogy a szervezetet érő belső, vagy külső ingereket érzékelik). A kültakaró (4. ábra) és a belső szervek hámszöveteiben (intraepitheliálisan) előfordulhatnak szabad idegvégződések és ún. idegvégtestek is. A szabad idegvégződés elvesztve velőhüvelyét a hámsejtek között kissé kiszélesedve végződik. Ilyenek pl. a kültakaró epidermiszének fájdalomérző idegvégződései, amelyek polimodális receptorok (fájdalmat többféle inger, pl. hő, vagy mechanikai behatás is kiválthat). Idegvégtestről akkor beszélünk, ha az ideg végződésének környezetében maga a befogadó szövet is módosul. A hámszövetben kétféle idegvégtest ismeretes, a Merkel- és az Eimer-féle idegvégtestek.
A
Merkel-féle
idegvégtestek
a
sertés
orrbőrében,
a
tapintószőrök külső
gyökérhüvelyében, valamint a külső nemiszervek hámjában gyakoriak. Módosult hámsejtből kialakuló tapintósejtből és az azt csészeszerűen körülvevő idegvégződésből állnak. Az Eimer-féle idegvégtestek pl. a vakond ormányában fordulnak elő. Ennek felszínén megfigyelhető apró fekete szemcsék alatt ecsetszerűen
elágazódó
velőhüvelyüket
vesztett
idegrostok figyelhetők meg. Mind az Eimer, mind a Merkel-féle
idegvégtestek
nyomás-érzékeny
mechanikai receptorok. 4. ábra. A bőrben található idegvégződések Hámszövet (1) Kötőszövet (2) Zsírszövet (3) Meissner-féle (5) (kültakaró cutis, tapintótest) Krause-féle (6) (hidegérző receptor) Ruffini-féle (9) (melegérző receptor) Vater-Pacini-féle (10) (nyomásreceptor) Golgi-Mazzoni-féle (8) (nemiszervek bőre)
A szervek kötőszöveti rétegeiben szintén nagy számban találhatók mind szabad idegvégződések, mind idegvégtestek. A fa-alakú elágazódások gyakoriak a hal úszóhólyagjának falában, az emésztőkészülék kötőszövetes rétegeiben, és az erek falában. Az érző végződés elveszti velőhüvelyét, majd a csupasz idegrost több vékonyabb ágra bomlik. Ezek is mechanikai receptorok, feszülést, nyomást (az erek falában vérnyomást) érzékelnek. A gomolyszerű képletek a kötőszöveti sejtek körül alakulhatnak ki és be is tokozódhatnak. Előfordulnak a nyelvben, külső nemiszervekben, artériák falában (mint kemoreceptorok). A kötőszövet szabad idegvégződései közé sorolhatjuk az ínorsót is, amely az ín-izom átmenetnél elhelyezkedő, csupasz érző idegrostok fonadéka a kollagén rostnyalábok körül. Ezek szintén mechanikai, vagy stretch-receptorok, feszülés-érzékelők. A körömágyban, szőrtüszők körül előforduló szabad idegvégződések a Ruffini-féle végződések. Egy, vagy több idegrost sok ágra való szétválásával idegfonadék keletkezik, amely be is tokozódhat.
9
A kötőszövet idegvégtestjei a Krause-féle végbunkó, a Golgi-Mazzoni-féle, Meissner-féle, Vater-Pacini-féle, Herbst-féle és Grandry-féle idegvégtestek. A Krause-féle végbunkó kerek, vagy henger-alakú kötőszövetes tokkal körülvett testecske, előfordulási helyei a glans penis és clitoris, valamint az izületi tok. A Golgi-Mazzoni-féle végtestek kerek, vagy megnyúlt formájú idegvégtestek fejlett kötőszöveti tokban gomolyszerűen elágazódva. Előfordulnak a conjunctivában, subcutisban, körömágyban, és a peritoneumban. A Meissner-féle tapintósejtes idegvégtest több rostból, tapintósejtekből és ezeket körülvevő kötőszövetes tokból áll. A bőr irharétegének jellegzetes mechanikai érzékszervei. A Vater-Pacini-féle idegvégtestek nagyméretűek, szabad szemmel is láthatók. Laphámsejtekkel borított, több (80-100) rétegben elhelyezkedő kötőszöveti tok vesz körül bennük egy csupasz, végbunkóban végződő idegrostot. A végtagok ujjainak végén, izületekben, periosteumban fordul elő. A madarak, legfőképpen a vízimadarak csőrének viaszhártyájában fordulnak elő a Herbst- és a Grandry-féle tapintósejtes idegvégtestek. Mindkettő tokkal körülvett csupasz idegvégződés, a Herbst-féle számos tapintósejtet, míg a Grandry-féle csak két nagy bab-alakú tapintósejtet tartalmazó mechanikai receptor. Az izomszövet esetében érző és mozgató végződéseket különböztethetünk meg. A vázizom reeceptor végződése az ún. izomorsó. A munkaizomrostok között kötőszöveti tokban elhelyezkedő, módosult izomrostokból és idegekből álló orsó alakú képződmény. Az orsón belüli – intrafuzális – izomrostok magjai vagy láncszerűen rendeződnek egymás mellé (maglánc), vagy az izomrost kiszélesedő középső részébe gyűlnek (magzsák). Az izomrostokkal az intrafuzális idegrostok állnak kapcsolatban. Az inger az intrafuzális izomrostok megnyúlása, ill. összehúzódott állapota. A harántcsíkolt vázizom effektor végződése a neuromuscularis junctio, vagy motoros véglemez. Ezt a gerincvelő mellső szarvában elhelyezkedő multipoláris neuronok axon végződései hozzák létre. Az axonok terminális része elágazódva kiszélesedik, és benyomva az izomrost membránját, létrehozza a véglemezt. A sarcolemma ujjszerűen betüremkedve mikroszkópikus méretű redőkbe rendeződik, ahol hisztokémiai reakcióval acetilkolin észteráz mutatható ki, ami az acetilkolin bontó enzime. Az axon terminális része a preszinaptikus elem, számos kis agranuláris vesiculába csomagolva tartalmazza a neuromuscularis junctio neurotranszmitterét, az acetilkolint. A simaizom szövet beidegzése ettől eltérő, a vegetatív idegrendszer posztganglionáris rostjai alkotnak varikózus fonadékot a simaizom sejtek körül. Az érző és mozgató végződések morfológiailag nem különböztethetők meg, az izomsejtek és a varikozitások membránja szoros kapcsolat formájában érintkezik, de megvastagodás sem pre-, sem posztszinaptikusan nem figyelhető meg. A vegetatív beidegzés noradrenerg (szimpatikus hatás) és kolinerg (paraszimpatikus hatás) neurotranszmittereket tartalmaz. A szívizom automáciával rendelkezik, azaz a módosult pacemaker és ingervezető sejtek generálják és vezetik a szabályos ritmikus összehúzódásokhoz szükséges impulzusokat. A szívet ellátó vegetatív idegek ezt az alapritmust csak gyorsítani (szimpatikus hatás), vagy lassítani (paraszimpatikus hatás) képesek.
10
Gliasejtek Az idegszövet másik sejtcsoportját képviselik. A „glia” név ragasztóanyagot jelent, eredetileg úgy gondolták, hogy szerepük pusztán térkitöltés, ill. az egyes idegsejtek és elemeik összetartása. Ma már tudjuk, hogy ettől sokkal bonyolultabb és fontosabb szerepük van az idegszövet működésében. Minél fejlettebb idegrendszerrel állunk szemben, annál magasabb számban vannak jelen a neuronok mellett a gliasejtek. Csoportosításuk elhelyezkedésük alapján történik. A központi idegrendszer gliasejt típusai az ependymasejtek, asztroglia sejtek, az oligodendrocyták és a mikroglia. Az ependyma sejtek hámszerű, köbös, vagy hengeres sejtek, amelyek a központi idegrendszer üregrendszerét (canalis centralis, agykamrák) bélelik. Szabad felszínük csillós. Szerepük van az agykamrákat és a gerincvelői központi csatornát kitöltő agy-gerincvelői folyadék (liquor cerebrospinalis) termelésében is. Az astroglia sejtek nyúlványos, csillag alakú sejtek, egyaránt jelen vannak a központi idegrendszer fehér- (rostos astrocyta) és szürkeállományában (plazmás astrocyta). Jellemző markerük a GFAP (gliális fibrilláris savas protein), amely a glia filamentumok alkotórésze. Legnagyobb mennyiségben a rostos astrocytákban fordul elő. Az asztrocyták szerepe nagyon sokrétű, felöleli a térkitöltés és szigetelés mellett a neuronok és a szinapszisok, ill. az ott felszabaduló neurotranszmitterek metabolikus folyamataiban való részvételt, glia végtalpaik a vér-agy gát fontos alkotó elemei (membrana gliae limitans perivascularis), az agy felszínén védő réteget alkotnak (membrana gliae limitans superficialis) és sérüléskor a hegszövet képzésében is szerepet játszanak. Aktívan részt vesznek az idegszövet működése során lezajló plasztikus változásokban (nyúlványaik, kiterjednek, vagy visszahúzódnak, megakadályozzák, vagy éppen lehetővé teszik bizonyos szinapszisok működését). Az oligodendrocyták kisebb méretű, szintén nyúlványos sejtek. Nyúlványaik laposan kiszélesedők. Feladatuk a velőhüvely kialakítása a központi idegrendszerben (5. ábra). A mikroglia sejtek, más néven Hortega-féle, vagy mesoglia sejtek valójában a falósejtek közé tartoznak, nem is ektodermális, hanem mesodermális eredetű sejtek, amelyek az egyedfejlődéskor a vaszkularizáció során vándorolnak be a központi idegrendszerbe. Erős fagocitáló képességük révén eltakarítják az elhalt sejtek maradványait, ill. fagocitálják a központi idegrendszerbe kerülő kórokozókat. A mononukleáris fagocitáló rendszer részét képezik. Megjegyzendő, hogy egy méreten alapuló régebbi felosztás szerint makroglia és mikroglia sejteket különböztettek meg, a macroglia csoportba sorolva a valóban nagyobb méretű astrocytákat, ill. microglia néven a kisebb méretű oligodendrogliát és a mesogliát. Ez a felosztás, félrevezető volta miatt ma már kevésbé használatos. A perifériás idegrendszer gliasejt típusai a Schwann sejtek és satellita sejtek. A Schwann sejtek nyúlvány nélküliek, a perifériás idegek velőhüvelyének kialakításáért felelősek. A satellita sejtek apró gliasejtek, amelyek a perifériás dúcokban a neuronok sejttestjét szigetelik.
11
Az ideg, idegrost fogalma, típusai: Az ideg, mint anatómiai fogalom, kötőszöveti burkokkal körülvett axonköteg, amelyben a projekciós neuronok axonjai futnak. Az idegen belüli axonok - idegrostok -
lehetnek velőhüvelyesek és
velőhüvely nélküliek. A velőhüvelyt (myelinhüvely) a központi idegrendszerben az oligodendroglia sejtek nyúlványai, míg a perifériás idegrendszerben a Schwann-sejtek hozzák létre. A központi idegrendszerben a velőhüvely úgy alakul ki, hogy az oligodendroglia sejtek kiszélesedő nyúlványaikkal többszörösen körbetekerik az axont (5. ábra). Hogy ez a nyúlvány, vagy az axon rotációjával valósul-e meg, még a kutatások tárgyát képezi. Értelemszerűen, egy oligodendrocyta nyúlványaival több axont hüvelyez be, és egy axont teljes hosszában számos oligodendrocyta nyúlványai borítják. A perifériás idegek esetében a velőhüvely eltérően alakul ki. Az axon benyomul a Schwann sejt citoplazmájába, maga előtt tolva annak membránját. Kialakul egy membrán kettőzet, a külső mesaxon. A Schwann sejt membrán kettőzete megnyúlik és többszörösen feltekeredik az axon körül.
Elektronmikroszkópos
keresztmetszetben
ezért
mutat
a
myelinhüvely jellegzetes csíkoltságot. Minden
membránkettőzet
között
(sötét fővonalak) egy-egy világosabb csík alakul ki (mellékvonalak), amely azonos
a
Schwann
sejt
külső
felszínén található glükokalyxszal. 5. ábra. Egy oligodendroglia sejt három dimenziós képe (Radivoj V. Krstić rajza): A: 1.Oligodendrocyta sejttestje; 2. oligodendrocyta velőhüvelyt képező nyúlványa; 3.a behüvelyeződő axon; 4. a velőhüvely; 5.szinapszis a Ranvier-féle befűződésnél; 6. az axon eredő neuronjának citoplazmája; 7. axon eredési domb; 8. fügeszerű szinaptikus terminálisok a neuron dendritjén. B. 1. oligodendrocyta, 2. oligodendrocyta széles hüvelyező nyúlványa; 3. az axonnal érintkező oligodendrocyta nyúlvány; 4. a behüvelyezendő axon plazmája.
A membrán kettőzet axonnal érintkező szakasza a belső mesaxon. A velőhüvely az axon teljes hosszában nem folyamatos. A behüvelyezett részeket két Schwann sejt között a Ranvier-féle befűződések választják el egymástól. Ezeken a helyeken az axon membránja „csupasz”, az extracelluláris térrel érintkezik. A velőhüvelyes axonok a velőhüvely vastagságától, ill. az egyes
12
behüvelyezett szegmensek (internodiumok) hosszától függően eltérő sebességgel, de mindig gyorsabban vezetik az ingerületet, mint a velőhüvely nélküliek. Minél vastagabb a velőhüvely, annál hosszabb az egy Schwann sejt által behüvelyezett rész, és az ilyen axon vezetési sebessége a legnagyobb. A myelinizált idegrostok vezetési sebessége a 0,5- 120 m/sec határértékek között mozog. Ezeket A, A, A, A, B és C típusú rostokra osztják, csökkenő vezetési sebesség sorrendjében (lásd idegélettan). Előfordulnak még lassúbb vezetésű, ún. velőtlen rostok is az idegszövetben. Ezek lehetnek teljesen csupaszok, vagy többé-kevésbé benyomulnak a Schwann sejt cytoplazmájába, de nincs feltekeredés. Az anatómiai értelemben vett perifériás idegben vegyesen előfordulhat bármelyik idegrost típus. Burkai hasonlóak az izom, mint anatómiai egység burkaihoz. Az ideg körül legkívül az epineurium található, amely kollagén rostos kötőszövet. Ezen belül az egyes idegrost kötegeket a perineurium veszi körbe, amely kötőszövetből és egyrétegű laphám lemezekből áll. Az endoneuriumot lazarostos kötőszövet képezi, amelyben vér- és nyirokerek futnak.
13
SZÓSZEDET Axon: az idegsejt egyik nyúlvány típusa. Az ingerületet a sejttesttől a szinapszis felé vezeti (output). Axon/dendrit arborizáció: az adott nyúlvány elágazódása. Axon terminális: az kissé kiszélesedő axon végződése, amelyben membránba csomagolva az ingerületátvivő anyag/ok található/k. Connexon: az elektromos szinapszis két membránját áthidaló, connexin fehérjékkel bélelt pórus. Dendrit: az idegsejt egyik nyúlvány típusa. Az ingerületet a sejttest felé vezeti (input). Elektromos szinapszis: két idegsejt membránja közötti réskapcsolat, amely ionok, kis molekulák számára átjárható, így ingerület áttevődésére alkalmas. Elektrondenz: az elektronmikroszkópiában használt fogalom, az elektronmikroszkópos képen sötéten megjelenő területek. Eukromatikus mag: az elektronmikroszkópos képen világosnak látszó mag. Az ilyen sejtmag DNS állománya despiralizálódott, és a gének transzkripciója intenzív, tehát az eukromatikus mag az aktív sejtek jellemzője. Gliasejt: az idegszövetben jelenlevő, az ingerületvezetésben csak közvetett szerepet játszó, de igen fontos funkciók sorát ellátó sejtek összessége. Glükokalyx: sejtköpeny, a sejthártyához kívülről kapcsolódó molekulák összessége. Ideg: azonos célterületre futó axonok kötőszöveti burkokkal (epi-, peri-, endoneurium) körülvett kötege. Benne egyaránt megtalálhatók myelinhüvelyes és hüvely nélküli axonok. Idegsejt: impulzus generálására, fogadására és továbbadására alkalmas nyúlványos sejttípus, az idegszövet legfontosabb alkotóeleme. Immuncytokémia: a humorális immunitás (idegen anyag – antigén, B lymphocyták által termelt ellenanyag – antitest nagy affinitása) jelenségét felhasználó szövettani eljárás. Interneuron: átkapcsoló neuron, olyan idegsejt, amelynek axon ágai eredési helyük közelében szinaptizálnak más neuronokkal. Kémiai szinapszis: olyan kapcsolat két idegsejt között, ahol az egyik idegsejt által generált/továbbított impulzus az axon terminálisaiban kémiai anyag (neurotranszmitter) felszabadulását váltja ki, amely a szinaptikus résbe jutva és a posztszinaptikus membrán megfelelő receptoraihoz kötődve váltja ki a neuronális lánc következő neuronjának aktivitását (membrán depolarizáció – serkentés, membrán hiperpolarizáció – gátlás). Kollaterális: az axon egyik mellékága.
14
Myelin hüvely: szigetelő membrán rétegek az axon körül, amelyeket a központi idegrendszerben az oligodendroglia sejtek nyúlványai, a környéki idegrendszerben a Schwann-sejtek hoznak létre, az ingerültevezetés sebességének növelése érdekében. Neurotranszmitter: ingerületátvivő anyag, kémiailag sokféle (aminosav, peptid, amin, purin, stb.) lehet, de bizonyos kritériumoknak meg kell felelnie (magas affinitású felvételi rendszer, metabolizáló enzimek jelenléte, konzekvens kalciumfüggő felszabadulás az idegimpulzus hatására). Pacemaker: ritmus generáló. Projekciós neuron: olyan idegsejt, amelynek axonja, ha le is ad néhány ágat a sejttest közelében (kollateralis), rendszerint a sejttesttől távolra fut és ott lép szinaptikus kapcsolatba más idegsejtekkel. Piramis sejt: a nagyagykéreg projekciós neuronja. Purkinje sejt: a kisagykéreg projekciós neuronja. Reziduális test: rendszerint közömbös anyagcsere végterméket tartalmazó zárványszerű képlet. Szincicium: több sejt összeolvadásából létrejövő, sok sejtmaggal rendelkező struktúra. Vaszkularizáció: az erek benövése egy szervbe-szövetben az egyedfejlődés során.
15
