グリア・リミタンズ

グリアリミタンス 、またはグリア制限膜は、脳と脊髄を取り巻く実質基底層に関連する星状細胞足突起の薄い障壁です。それは神経組織の最外層であり、その責任の中で、神経系の神経細胞と神経膠細胞の髄膜への過剰な移動の防止です。グリアリミタンスは、血液脳関門（BBB）などの中枢神経系（CNS）の他のコンポーネントと連携して働くことにより、小分子および細胞の脳実質への移動を調節する重要な役割も果たします。

場所と構造

星状膠細胞の血管周囲の足は、脳実質の基底板と密接な関係を形成して、グリア限界を作り出します。この膜は、軟膜および軟膜下腔の深部に位置し、血管周囲の空間（Virchow-Robin空間）を囲んでいます。血液または脳脊髄液（CSF）から中枢神経系に入る物質は、グリア境界を通過する必要があります。

グリア制限膜の2つの異なる分類であるグリアリミタンス血管周囲とグリアリミタンス表在性は、ほぼ同一の構造を持っていますが、脳内の位置によって互いに区別することができます。グリアリミタンス血管周囲は、実質血管を取り巻く血管周囲空間に接し、血液脳関門の支持構成要素として機能します。対照的に、くも膜下腔に存在する非実質血管は、グリア限界に覆われていない。代わりに、クモ膜下腔全体が表在神経膠により神経組織に向かって密閉されています。グリアリミタンのこれら2つの部分は連続しています。ただし、慣例により、脳の表面を覆う部分は表在性と呼ばれ、脳内の血管を囲む部分は血管周囲と呼ばれます。

関数

物理的な障壁

グリアリミタンスの主な役割は、中枢神経系に侵入しようとする望ましくない細胞または分子に対する物理的障壁として機能することです。グリアリミタンスは、脳を区画化して、実質および血管をくも膜下区画から隔離します。脳内では、グリア制限膜は血液脳関門の重要な構成要素です。電子密度の高いマーカーを使用した実験により、血液脳関門の機能的成分が血管自体を構成する内皮細胞であることが発見されました。これらの内皮細胞には高度に不浸透性の密着結合が含まれており、これにより脳の血管は体内の他の動脈や静脈に見られる「漏れ」をまったく示さなくなります。 in vivoおよびin vitroの両方の実験により、グリアリミタンスの星状細胞の足突起は、脳の発達中に内皮細胞の密着結合の形成を誘導することが示されました。生体内実験では、ヒヨコの前房または絨毛尿膜に配置されたラットの星状細胞を採取しました。虹彩または絨毛尿膜のいずれかからの透過性血管は、アストロサイトの移植されたボーラスに入ると、ブルーアルブミンに対して不透過性になりました。 in vitro実験では、内皮細胞を最初に単独で培養し、凍結破壊レプリカでタイトジャンクションが不連続であり、ギャップジャンクションで覆われていることが観察されました。次に、脳内皮細胞を星状細胞とともに培養し、タイトジャンクションを強化し、ギャップジャンクションの頻度を減らしました。

グリアリミタンスは、血液脳関門を通過するあらゆるものに対する第2の防衛線としても機能します。しかし、血管を取り巻く星状細胞はギャップジャンクションによって接続されているため、BBBの一部とは見なされず、物質は足の突起の間を容易に通過できます。

免疫学的障壁

グリアリミタンスの星状細胞は、脳を2つの主要な区画に分ける役割を果たします。最初のコンパートメントは、免疫特権の脳および脊髄実質です。このコンパートメントには、CD200やCD95Lなどの複数の免疫抑制細胞表面タンパク質が含まれており、抗炎症因子の放出を可能にします。 2番目のコンパートメントは、非免疫特権のくも膜下、軟膜下、および血管周囲の空間です。この領域は、抗体、補体タンパク質、サイトカイン、ケモカインなどの炎症誘発性因子で満たされています。グリアリミタンスの星状細胞は、炎症性および抗炎症性因子を分泌する脳の成分であると考えられています。

開発

グリアリミタンス構造に不可欠な長い星状細胞のプロセスの開発は、軟膜の髄膜細胞の存在にリンクされています。髄膜細胞は、CNSおよび主要な血管を囲む特殊な線維芽細胞様細胞です。それらは、発達中のグリア境界の初期形成において星状細胞と協力し、生涯にわたってその継続的な維持に関与することがわかっています。中枢神経系の発達中に人工的に誘発された髄膜細胞の破壊は、軟膜下細胞外マトリックスの変化とグリア境界の破壊をもたらすことがわかっています。

グリアリミタンスはまた、傷害後の中枢神経系の回復に重要であることが証明されています。脳の表面に病変が生じると、髄膜細胞が分裂して病変内に移動し、最終的には損傷腔全体を覆います。損傷によって星状膠細胞の密度が著しく低下し、組織内に空間ができた場合、髄膜細胞はさらに拡散して侵入します。侵入している髄膜細胞が星状細胞と接触すると、それらは新しい機能的なグリアリミタンスの形成を誘発します。 CNS損傷後に形成される新しいグリア境界線は、通常、それ自体が軸索の再生に対する障壁として存在します。

臨床的関連性

グリアリミタンスの問題や異常に関連する多くの病気があります。多くの病気は、グリアの限界に違反した場合に発生する可能性があり、グリアの限界層ではバリアとしての機能的役割を果たせなくなります。グリアリミタンスへの違反に起因する2つのより一般的な疾患を以下に説明します。

福山型先天性筋ジストロフィー（FCMD）

グリアリミタンス-基底板複合体の侵害は、微小多頭痛、または神経組織の小さな突出の結果であると考えられる福山型先天性筋ジストロフィー（FCMD）に関連しています。これらの裂け目の形成の根底にあるメカニズムはほとんど知られていないが、最近の研究は、タンパク質フクチンが発達中の病変に直接リンクしていることを示した。フクチンタンパク質の変異は、新生児被験者の脳および脊髄での発現レベルの低下を引き起こし、グリアリミタンスの構造的完全性の弱体化に寄与することが判明しています。神経細胞およびグリア細胞は、脆弱化した障壁を通って移動し、くも膜下腔に神経組織が蓄積します。皮質形成異常として知られるこの異常な移動は、FCMDの主な原因の1つであると理論化されています。

実験的自己免疫性脳脊髄炎（EAE）

実験的自己免疫性脳脊髄炎（EAE）の臨床徴候は、グリアリミタンスを横切って炎症性細胞が侵入し、CNS実質に進入した後にのみ明らかになることが実証されています。マトリックスメタロプロテイナーゼ、特にMMP-2およびMMP-9の活性は、炎症細胞によるグリアリミタンスの浸透に必要です。これは、実質の基底膜の生化学と星状細胞の足のプロセスによる可能性が最も高い。 MMP-2とMMP-9は両方とも、血管周囲腔のT細胞を取り囲む骨髄細胞によって産生されます。これらのメタロプロテイナーゼは、免疫細胞がグリアリミタンスを突破し、CNS実質に到達してCNS実質細胞を攻撃することを可能にします。免疫細胞がCNS実質に到達し、免疫攻撃が進行すると、CNS実質細胞は感染と戦うために犠牲になります。 EAEに対する自己免疫応答は、乏突起膠細胞およびニューロンの慢性攻撃を引き起こし、脱髄および軸索の喪失を促進します。これにより、最終的にCNSニューロンが失われる可能性があります。

比較解剖学

グリアリミタンスは、人間においてそのような重要な構造的および生理学的機能を果たすため、グリア制限膜の進化的前駆体が他の多くの動物に見られることは驚くことではありません。

昆虫には循環系が開いているため、神経節内に血管はありません。ただし、神経系を包む神経周膜グリア細胞の鞘があり、ヒトのグリアリミタンスによって誘導されるものと同じタイトな閉塞接合部を示します。これらの細胞はバリアとして機能し、透過性勾配を確立する役割を果たします。

特定の軟体動物では、密着結合のないグリア間質液バリアが観察されます。特に、頭足類の軟体動物には、高等生物の組成によく見られる微小循環を伴う脳神経節があります。多くの場合、グリア細胞は血液空間全体にシームレスなシースを形成します。バリアは、タイトジャンクションではなく、細胞外原線維によって形成された裂け目を持つ帯状細胞間ジャンクションで構成されています。血液からの保護に加えて、これらの障壁は、特定のニューロングループの周囲の微小環境の局所制御、複雑な神経系に必要な機能を示すと考えられています。

サルや他の霊長類は、人間と非常によく似たグリア制限膜を持っていることがわかっています。これらの動物に関する研究により、グリア限界の厚さは種によって大きく異なるだけでなく、同じ生物の中枢神経系の異なる領域内でも大きく異なることが明らかになっています。若いサルと古いサルをさらに観察すると、若い被験者はより薄い膜を持ち、星細胞突起の層がより少ないのに対し、年上のサルはより厚い膜を持っていることが証明されています。

生物学