Mikroglia und Ependymzellen

Mikroglia sind die residenten Immunzellen des zentralen Nervensystems, kleine verzweigte Zellen, die das Hirnparenchym überwachen und auf Verletzungen und Infektionen reagieren. Ependymzellen sind die epithelähnlichen Zellen, die die Hirnventrikel und den Zentralkanal des Rückenmarks auskleiden, wo sie mit der Zerebrospinalflüssigkeit in Kontakt stehen. Beide sind Gliaelemente, unterscheiden sich jedoch in Ursprung und Funktion deutlich von der Makroglia.

Definition

Mikroglia sind die residenten mononukleären Phagozyten (Immunzellen) des zentralen Nervensystems, während Ependymzellen die zilienbesetzten epithelähnlichen Gliazellen sind, die die Hirnventrikel und den Zentralkanal des Rückenmarks auskleiden.

Scope

Dieses Thema behandelt die Histologie und Kernfunktionen zweier unterschiedlicher Gliazellpopulationen: Mikroglia (ihre verzweigte Überwachungsmorphologie, ihr immunologischer Ursprung und ihre Aktivierung) und Ependymzellen (ihre zilienbesetzte Säulenepithel-Auskleidung des Ventrikelsystems und ihre Beziehung zur Zerebrospinalflüssigkeit). Es dient als Referenz- und Bildungsmaterial und ist keine klinische Leitlinie.

Core questions

• Was ist der embryologische Ursprung der Mikroglia und wie unterscheidet er sich von dem der Makroglia?
• Was spiegelt die verzweigte Morphologie ruhender Mikroglia funktionell wider?
• Wie sind Ependymzellen angeordnet und welche Beziehung haben sie zur Zerebrospinalflüssigkeit?
• Wie verändern Mikroglia ihre Morphologie bei Aktivierung?

Key concepts

• Mikroglia
• Verzweigte (überwachende) und aktivierte Mikroglia
• Dottersack- (myeloider) Ursprung der Mikroglia
• Residente Immunüberwachung
• Ependymzellen
• Zilien und Mikrovilli des Ependyms
• Schnittstelle zur Zerebrospinalflüssigkeit

Mechanisms

Mikroglia stammen von Myeloid-Vorläuferzellen des Dottersacks ab und besiedeln das Gehirn früh in der Entwicklung, wodurch sie sich von der neuroektodermalen Makroglia unterscheiden (Prinz & Priller, 2014). Im gesunden Gehirn werden ihre feinen Fortsätze kontinuierlich ausgefahren und zurückgezogen, um das umliegende Gewebe zu überwachen (Nimmerjahn et al., 2005); bei Verletzungen oder Infektionen ziehen sie ihre Fortsätze zurück, nehmen eine amöboide Form an und fungieren als Phagozyten und Immuneffektoren (Kettenmann et al., 2011). Ependymzellen bilden eine einzelne Schicht kubischer bis zylindrischer Zellen, die das Ventrikelsystem auskleiden; viele tragen bewegliche Zilien und Mikrovilli an ihrer apikalen Oberfläche und unterstützen die Bewegung und den Austausch der Zerebrospinalflüssigkeit (Del Bigio, 2010).

Clinical relevance

Die mikrogliale Aktivierung ist ein Kennzeichen der Entzündung und Neurodegeneration des zentralen Nervensystems, und die Integrität des Ependyms ist relevant für Hydrozephalus und die Dynamik der Zerebrospinalflüssigkeit. Dieser Eintrag beschreibt die normale Histologie und Zellbiologie zu Bildungszwecken und ist keine Grundlage für Diagnose oder Behandlung.

History

Río-Hortega identifizierte Mikroglia in den 1920er Jahren als eine eigenständige Gliazellpopulation und erkannte ihr phagozytisches, immunähnliches Verhalten, eine Ansicht, die durch moderne Lineage-Tracing-Studien bestätigt wurde, die ihren Ursprung im embryonalen Dottersack verorten (Prinz & Priller, 2014). Die In-vivo-Zwei-Photonen-Bildgebung von Nimmerjahn und Kollegen (2005) widerlegte die Vorstellung, dass ruhende Mikroglia inaktiv sind, und zeigte stattdessen eine konstante Überwachung des Parenchyms. Das Ependym wurde in der klassischen Histologie seit langem als die zilienbesetzte Auskleidung des Ventrikelsystems beschrieben.

Key figures

• Pío del Río-Hortega
• Helmut Kettenmann

Seminal works

• nimmerjahn-2005
• prinz-2014
• kettenmann-2011

Frequently asked questions

Sind Mikroglia echte Gliazellen?

Mikroglia werden zu den Gliazellen des zentralen Nervensystems gezählt, aber im Gegensatz zu Astrozyten, Oligodendrozyten und Ependym stammen sie von myeloischen (Dottersack-) Vorläufern und nicht vom Neuroektoderm ab und fungieren als residente Immunzellen des Gehirns.

Welche Funktion haben Zilien auf Ependymzellen?

Viele Ependymzellen tragen bewegliche Zilien an ihrer apikalen Oberfläche, die schlagen, um die Zirkulation der Zerebrospinalflüssigkeit durch das Ventrikelsystem zu unterstützen.