Фагоцити центральної нервової системи (ЦНС) — це клітини, які виконують функцію фагоцитозу, тобто поглинання та знищення патогенів, уламків клітин, мертвих нейронів або інших чужорідних частинок у мозку та спинному мозку. У ЦНС основними фагоцитами є мікроглія, хоча в певних умовах до цього процесу можуть залучатися й інші клітини, такі як астроцити чи периферичні макрофаги (за порушення гематоенцефалічного бар’єру). Оскільки мікроглія є головним гравцем у цій ролі, я зосереджуся на ній, але також згадаю інші можливі фагоцити. Розглянемо це докладно.
Мікроглія як основні фагоцити ЦНС
Мікроглія — це резидентні імунні клітини ЦНС, які спеціалізуються на фагоцитозі й становлять її головну фагоцитарну популяцію.
Будова та походження
- Походження: Мікроглія походить із йолкового мішка (макрофагальні попередники), заселяючи мозок на ранніх стадіях ембріогенезу.
- Морфологія:
- У спокійному стані: Дрібне тіло з довгими, розгалуженими відростками.
- При активації: Перетворюється на амебоїдну форму, подібну до макрофагів, із короткими або відсутніми відростками.
Механізм фагоцитозу
1. Розпізнавання:
- Мікроглія має рецептори для виявлення “сигналів небезпеки”:
- Toll-подібні рецептори (TLR): Реагують на патогени (PAMPs).
- Рецептори комплементу (CR3): Виявляють уламки клітин.
- Пуринергічні рецептори (P2Y, P2X): Реагують на АТФ від ушкоджених клітин.
- “Сигнали їжі” (eat-me signals), як фосфатидилсерин на поверхні апоптотичних клітин, також активують фагоцитоз.
2. Активація:
- При виявленні патогена чи ушкодження мікроглія переходить у стан M1 (прозапальний) або M2 (протизапальний), залежно від контексту.
- Виділяє цитокіни (IL-1β, TNF-α) для залучення інших клітин або загоєння.
3. Поглинання:
- Відростки або амебоїдне тіло оточують мішень, утворюючи фагосому.
- Фагосома зливається з лізосомами, де ферменти (лізоцим, катепсини) розщеплюють вміст.
4. Очищення:
- Уламки виводяться або переробляються, мікроглія повертається до спокійного стану (якщо запалення стихає).
Функції фагоцитозу
- Розвиток: У період формування мозку мікроглія “обрізає” надлишкові синапси (синаптичний прунінг), що важливо для нейронних мереж.
- Захист: Видаляє патогени (бактерії, віруси) при інфекціях (наприклад, менінгіті).
- Регенерація: Очищає уламки після травм (інсульт, ЧМТ), сприяючи відновленню.
- Гомеостаз: Усуває апоптотичні клітини та аномальні білки (наприклад, амілоїд у хворобі Альцгеймера).
Патологічна роль
- Хронічне запалення: Надмірна активація мікроглії може пошкоджувати здорові нейрони (нейротоксичність через ROS і цитокіни).
- Нейродегенерація: У розсіяному склерозі мікроглія фагоцитує мієлін, посилюючи демієлінізацію.
Інші фагоцити ЦНС
Хоча мікроглія є основними фагоцитами, у певних умовах інші клітини також беруть участь у цьому процесі:
1. Астроцити:
- Зазвичай підтримують нейрони й гематоенцефалічний бар’єр, але можуть набувати фагоцитарних властивостей.
- Механізм: Поглинають дрібні уламки, синапси чи нейротрансмітери (наприклад, глутамат) через рецептори (ABCA1).
- Роль: Допоміжна, активізується при травмах чи нейродегенерації (наприклад, у хворобі Альцгеймера фагоцитують амілоїд разом із мікроглією).
- Відмінність: Менш агресивні й мобільні, ніж мікроглія.
2. Периферичні макрофаги:
- У нормі не проникають у ЦНС через гематоенцефалічний бар’єр (ГЕБ).
- Умови залучення: При значному порушенні ГЕБ (інсульт, інфекція, травма) макрофаги з кровотоку інфільтрують мозок.
- Функція: Подібна до мікроглії — фагоцитоз уламків і патогенів, але менш адаптована до середовища ЦНС.
- Відмінність: Експресують інші маркери (CD68) і можуть викликати сильніше запалення.
3. Олігодендроцити:
- Основна функція — мієлінізація, але в окремих випадках можуть поглинати дрібні частинки.
- Роль незначна й суперечлива, зазвичай не вважаються фагоцитами.
Порівняння фагоцитів ЦНС і ПНС
- ЦНС: Мікроглія — головний фагоцит, адаптований до замкнутого середовища з ГЕБ.
- ПНС: Клітини Шванна виконують фагоцитоз після травм нервів, очищаючи уламки й сприяючи регенерації. Макрофаги з кровотоку також залучаються швидше через відсутність бар’єру, подібного до ГЕБ.
Патології, пов’язані з фагоцитами ЦНС
- Розсіяний склероз: Мікроглія фагоцитує мієлін у бляшках, але хронічна активація погіршує стан.
- Хвороба Альцгеймера: Мікроглія й астроцити намагаються очистити амілоїд, але з віком їхня ефективність падає.
- Інсульт: Фагоцити очищають некротичні зони, але надмірна активність викликає вторинне пошкодження.
- Інфекції: При енцефаліті чи менінгіті мікроглія бореться з патогенами, але може спричинити набряк мозку.
Цікаві факти
- Мікроглія може “пам’ятати” попередні активації, змінюючи свою реакцію на майбутні подразники (імунна пам’ять).
- У мишей із генетично видаленою мікроглією порушується формування синапсів, що впливає на поведінку.
- Астроцити, хоч і менш активні фагоцити, можуть “перебирати” функцію мікроглії в експериментальних умовах.
Фагоцити ЦНС, насамперед мікроглія, — це “прибиральники” і “захисники” мозку, які підтримують його чистоту й безпеку, але за дисбалансу стають джерелом проблем.