Indrek Koppel
Närvisüsteemi rakke, mis ei ole neuronid, kutsutakse neurogliiaks ehk lihtsalt gliiaks. Algul sai gliia tuntuks närvisüsteemi liimainena, neuronite kangelastegude tumma tunnistajana. Ent praegu on molekulaarses neuroteaduses põnevad ajad, kuna uued tehnoloogiad võimaldavad selgitada nende rakkude seni teadmata rolli nii organismi normaalses kui ka haiguslikus talitluses.
Neuronid suhtlevad varjus püsinud rakkudega
On aasta 1999. USA terviseinstituudi (NIH) pimedas laboris istuvad mikroskoobi taga professor Douglas Fields ja tema kolleeg Beth Stevens. Teadlased vaatlevad elusrakkude preparaati, mis on tehtud hiire embrüo neuronitest ja nendega koos katseklaasis kasvatatud Schwanni rakkudest. Schwanni rakkude põhiülesanne on toota neuronite ümber isoleerivat lipiidset kaitsekihti, et neuronites kulgevaid elektrilisi impulsse saaks edastada kiiremini ja täpsemalt.
Fields ja Stevens rakendavad tollal uudset mikroskoopia metoodikat, millega on võimalik teha reaalajas silmaga nähtavaks kaltsiumiioonide vabanemine tsütoplasmasse. Elektrilist stimulatsiooni kasutades aktiveerivad nad rakukultuuris kasvavad neuronid ning vaatavad, mis juhtub kaltsiumiioonidega eri rakkudes. Ootuspäraselt süttivad niisuguse rakkude stimuleerimise tagajärjel neuronid. Ent teadlaste üllatuseks näevad nad veenvat Ca2+ vabanemise signaali mõne aja pärast ka Schwanni rakkudes, mis kasvavad neuronite kõrval.
Miks see nii juhtub ja mis on selle mõte? Vastust teisele küsimusele ei tea me päris täpselt siiani. Seevastu esimene küsimus on märksa konkreetsem ning konkreetne on ka vastus. Selle nähtuse ainuke rahuldav tõlgendus on seletus, et neuronite ja Schwanni rakkude vahel on mingit laadi suhtlus, mis tõenäoliselt käib samamoodi nagu neuronitel omavahel: neurotransmitterite abil.
Beth Stevensi ja Douglas Fieldsi eksperiment, millega demonstreeriti neuronite suhtlust gliiarakkudega (Stevens ja Fields, 2000, Science). Sinipunases skaalas on näidatud vaba Ca2+ kontsentratsiooni rakkudes (mida punasem, seda rohkem). Noolega tähistatud suure diameetriga rakk on üks kahest kaadris olevatest Schwanni rakkudest. Aeg paremal üleval (sekundites) väljendab neuronite elektrilise stimulatsiooni algusest kulunud aega. Mõõt: 20 µm. JOONIS: AAAS
Kaltsiumiioonid kui närvirakkude aktiivsuse peegeldajad
Ca2+-ioonide tase hoitakse tavaliselt madalal. Kui vabastada need ioonid endoplasmaatilise retiikulumi ehk tsütoplasmavõrgustiku nimelisest organellist, saab käivitada mitmesuguseid rakuprotsesse. Ca2+ on üks nn rakusisestest virgatsainetest, mille vabanemist tsütoplasmasse kasutatakse laialdaselt neuronite elektrilise aktiivsuse peegeldusena.
Neuroni doktriin
Kõik on kuulnud midagi serotoniinist ja dopamiinist, suuremad neuroteemade huvilised teavad küllap üht-teist ka glutamaadist ja gamma-aminovõihappest ehk GABA-st (kas või tõigana, et GABA-ga sarnase struktuuri ja toimega on GHB, mida tuntakse ka korgijoogi nime all). Glutamaat ja GABA on neuronite suhtlemise keemilise keele põhiosa. Lihtsustatult: ühe neuroni jätke lõpust vabaneb elektrilise aktiivsuse mõjul transmitter, mis seostub teise neuroni pinnal oleva retseptoriga ning annab nõnda impulsi edasi. Lõpuks see teine, informatsiooni vastu võttev neuron töötleb seda sisendit, et luua omakorda teiste neuronite aktiveerimiseks vajalikke impulsse.
Meie püüdlusi mõista aju toimimise põhimõtteid valitses terve 20. sajandi jooksul arusaam, mida võiks kutsuda neuroni doktriiniks. Selle kohaselt on kogu ajus töödeldava informatsiooni alus võrgustunud neuronid, mis suhtlevad omavahel elektriliste impulssidega sünaptiliste kontaktide kaudu. Samas oli juba raku neurobioloogia sünniajast, umbes 19. ja 20. sajandi vahetusest, teada, et peale neuronite koosneb närviüsteem teistestki rakkudest, mida kutsutakse üheskoos gliiaks.
Närviliimist tähtsaks osalejaks – gliia uurimine 20. sajandil
Niisiis, gliiarakkude olemasolu on olnud teada üle saja aasta, aga nende ülesannete uurimine ei ole sugugi edenenud neuronite uurimisega samas tempos. Nimetus „gliia“ (vanakreeka γλία ’liim’) annab hästi edasi, mida gliiarakkudest esiotsa arvati. Algul usuti nende ülesanne tulenevat raku ehitusest: neuronitevahelist ruumi on vaja kuidagi täita, toestada ja kujundada ning närviliimi rakud näisid neuronite kui „mõtlevate“ rakkude vahel hästi sobivat sideaine otstarbeks. Nõnda kinnistus saksa keelde nimetus Nervenkitt.
Alates 20. sajandi teisest poolest hakati gliiarakkude füsioloogilistest ülesannetest rohkem aru saama ning tehti kindlaks eri tüüpi gliiarakkude põhirollid. Tutvustame kolme pea- ja seljaaju gliia põhitüüpi nimepidi: astrotsüüdid, oligodendrotsüüdid ja mikrogliia. Peale selle tuleb märkida artikli alguses mainitud Schwanni rakke ja oligodendrotsüütide eellasrakke. Viimased avastati gliiarakkudest kõige hiljem (alles 1980. aastatel) ja tänapäeval peetakse neid üheks gliia põhitüübiks.
20. sajandi lõpul arvati, et eriala õpikute teadmiste tasemel on suudetud kindlaks määrata gliiarakkude põhifunktsioonid, kuid infotöötluse ülesanded olid ikka kaljukindlalt neuronite pärusmaa. Kitsamates ringkondades oli mõnda aega arutletud: kui gliiarakkudel leidub neurotransmitterite retseptoreid, siis viimati võivad ka need rakud kuulata neuronite omavahelist vestlust. Ja miks mitte ka kaasa rääkida?