オリゴデンドロサイトとシュワン細胞
オリゴデンドロサイトとシュワン細胞の主な機能は、ミエリンの形成である。 ミエリンは軸索の絶縁体として機能し、200m/秒という高速の神経伝導のための必須条件である。 グリア細胞と軸索の結合は、無脊椎動物にも見られる。 脊椎動物のレーマック細胞に似た軸索巻き込み細胞は、ほとんどの無脊椎動物に存在する。 オリゴデンドロサイトとシュワン細胞によるミエリンの形成は、系統学的には約4億年前に脊椎動物が発明したものである。 顎のない魚（タガメやウナギ）を除くすべての脊椎動物はオリゴデンドロサイトを持っている。 進化におけるミエリンの出現は、脊椎動物の発達、特に神経系の発達を後押しした。 神経科学者の多くも、脊椎動物の進化におけるオリゴデンドロサイトの重要性を認めていない。 脳の進化に伴い、神経細胞の数がヒトでは1000億個に達することは一般に知られているようだが、ミエリンによってのみ、これらの神経細胞が複雑に相互接続されることは、それほど明らかなことではない。 このことは、次のような例で簡単に説明することができる。 神経の伝導速度を上げるには、一つはミエリンを形成することであり、もう一つは軸索の直径を大きくすることである。 イカの巨大軸索は直径が1mmにもなり、有髄運動軸索に匹敵する伝導速度に達する。 人間の視神経には有髄軸索が約100万本あり、高速で伝導している。 また、人間の脳の50％は白質であることを考えると、ミエリンの形成なくして人間の脳の高い連結性はありえないことがわかる。
オリゴデンドロサイトの形態
すべての白質路にはミエリンを形成するオリゴデンドロサイトが存在する。 しかし、オリゴデンドロサイトは灰白質にも存在する。 また、オリゴデンドロサイトは、ミエリンを形成する細胞としてよく知られているが、ミエリン鞘に直接接続されていないオリゴデンドロサイトも存在する。 これらのサテライトオリゴデンドロサイトは灰白質に多く存在し、アストロサイトと同様にイオンのホメオスタシスを制御している可能性があり、その機能は今のところ未知数である。 ラット、マウス、ヒトの網膜には、ミエリン化オリゴデンドロサイトは存在せず、ウサギとニワトリの網膜には、部分的にミエリン化が見られる。 ミエリン形成オリゴデンドロサイトは、1つのミエリンセグメントに接続するいくつかの突起（最大40個）を持っている。 これらのセグメントのそれぞれは数百マイクロメートルの長さで、節間とも呼ばれる。 分節は、1ミクロン以下のランビエの節と呼ばれる構造によって中断されている。 節では、節間領域と比較して、軸索はミエリンに包まれていない。 節間部の末端は、より多くの細胞質を含み、軸索と隔壁のような接合を形成する、いわゆるパラノードループを形成している。 また、アストロサイトの突起は結節部で軸索膜に接触している。
アストロサイトと同様にオリゴデンドロサイトもコネキシンによって形成されるギャップ結合によって相互に接続されている。 オリゴデンドロサイトのコネキシンタンパク質は、アストロサイトと異なり、別個に存在する。
オリゴデンドロサイトの発達
ミエリンの形成は、ネズミでは出生時に始まり、生後2ヶ月くらいで完了する。
このように、ミエリンの形成は、齧歯類では出生直後から始まり、生後2ヶ月で完了します。 その活動のピークは生後1年で、20歳まで続く。 一般に、軸索が太いほどミエリンが厚く形成されることが知られている。 オリゴデンドロサイトは、大脳の側脳室下帯や小脳の第四脳室などの脳室下帯に存在する前駆体から発生する。 脊髄では、オリゴデンドロサイトは神経管の腹側領域から発生し、視神経では、第3脳室から神経内に移動する。 オリゴデンドロサイト前駆細胞は、目的地まで移動し、そこでより成熟したオリゴデンドロサイトに分化する。 オリゴデンドロサイト前駆細胞の増殖は、主に神経細胞から放出される多くの成長因子によって制御されているが、アストロサイトからも血小板由来成長因子（PDGF）や線維芽細胞成長因子（FGF）などが放出されている。 さらに、固有時計は細胞分裂を数えるだけでなく、時間も感知しているようです。 このように、内在性のメカニズムと環境は、髄鞘形成に必要なオリゴデンドロサイトの適切な量を制御している。
オリゴデンドロサイトの前駆細胞は、アストロサイトやオリゴデンドロサイトを生み出すことができますが、発生過程だけではなく、成熟した脳にも存在し、成熟オリゴデンドロサイト前駆細胞と呼ばれます。 これらの細胞は、多発性硬化症などの脱髄疾患における再髄形成の源と考えられている。 これらの前駆細胞の同定には、転写因子Olig-2やプロテオグリカンNG2など、いくつかの異なるマーカーが存在する。 これらのNG2陽性細胞は、最近大きな注目を集めている。 これらの細胞はアストロサイトやオリゴデンドロサイトに成長する能力を持つが、主な経路はオリゴデンドロサイト系に限定されるようである。 これらの成体前駆細胞は軸索と相互作用しているようである。 これらの細胞はグルタミン酸受容体を発現し、軸索の活動を感知し、活動依存的にグルタミン酸を放出する。
シュワン細胞は末梢神経系におけるオリゴデンドロサイトの相当細胞である。
このように、シュワン細胞はオリゴデンドロサイトと同じようにミエリン鞘を形成している。 また、神経幹細胞は、神経幹細胞とは異なり、軸索の一本一本と結合している。 オリゴデンドロサイトとシュワン細胞によって形成されるミエリン構造は、類似した超微細構造を持っているが、同一のタンパク質セットで構成されているわけでもない。 中枢神経系と末梢神経系ではミエリンという基本タンパク質が共通しているが、末梢神経系ではミエリン関連糖タンパク質やプロテオリピドタンパク質は欠落しており、P0とPMP22というタンパク質が発現している。 発生過程において、シュワン細胞は未分化な移動性神経堤細胞から派生する。 未熟なシュワン細胞は、髄鞘化または非髄鞘化のシュワン細胞を産生する。
交感神経と副交感神経の神経節では、神経細胞体が衛星細胞と呼ばれる扁平な鞘状の細胞によって取り囲まれています。
ミエリン鞘は、軸索を包むオリゴデンドサイトやシュワン細胞によって形成され、細胞内はわずか30 Angströmに圧縮されており、電子顕微鏡では主要密線という一本の線として映る。 脂質二重層の外表面は、細胞外空間によって区切られた明瞭な線として現れる。 したがって、これを二重内膜線と定義している。 この巨大な圧縮のため、ミエリンは純粋に水和しており、その乾燥質量は約70％の脂質と30％のタンパク質を含んでいる。 ミエリンにのみ存在し、この構造の形成に必要な非常に特異的なタンパク質が多数存在する。 中枢神経系ミエリンの主要なタンパク質は、ミエリン関連糖タンパク質（MAG）、ミエリン塩基性タンパク質（MBP）、ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質（MOG）、タンパク質脂質タンパク質（PLP）/ DM20およびPMP22である。 これらのタンパク質は、ミエリン形成細胞、すなわち中枢神経系ではオリゴデンドロサイト、末梢神経系ではシュワン細胞によってのみ産生され、したがってミエリン形成細胞の優れたマーカーとして機能する。 ミエリン層内には、シュミット・ランターマン切痕と呼ばれる細胞質の間隔を含む一種の経路がある。
このように、ミエリン層の中には、シュミット・ランターマン切痕と呼ばれる細胞質の間隔がある経路があり、これがミエリンの栄養補給に役立っている。
軸索は、ミエリン鞘の厚さを決定するシグナルをオリゴデンドロサイトに供給していることが、最近の研究で明らかになった。 軸索が提供する重要なシグナル伝達機構の一つは、成長因子ニューレグリン-1を介したもので、オリゴデンドロサイトが発現するErbB受容体チロシンキナーゼと結合する。 同様のシグナル伝達機構は、シュワン細胞にも存在する。
このように、軸索の直径と軸索＋髄鞘の直径の比、いわゆるg比は、通常0.6～0.7程度であることが知られています。
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ミエルは神経伝達を可能にするがゆえに、ランヴィア節はナトリウムチャネルを高い密度で含んでいて、塩性伝達として知られているもの、つまり節においてだけ活動電位を発生できる（「ジャンプ」という意味を持つ「saltare」から）ことを可能にしている。 つまり、活動電位はノードでのみ発生し、その後、受動的に、つまり急速に次のノードに広がり、次の活動電位が生成される。 つまり、活動電位はノードからノードへジャンプするのである。 これはより速いだけでなく、ナトリウムイオンがノードにのみ蓄積し、そこでNa+/K+-ATPaseの活性により細胞外に輸送されればよいので、エネルギー消費もはるかに少なくて済む。 ミエリン形成前のナトリウムチャネルは、軸索の長さに沿ってランダムに分布している。 しかし、グリアが定着すると、Naチャネルは、後にランビエの節となる部位に緩いクラスターを形成するようになる。 その後、コンパクトミエリンが形成されると、ミエリン鞘の下の膜からナトリウムチャネルが消失し、ノードにのみクラスターを形成する。 この集積は、グリオメディン、ニューロファシン、NCAMなどの細胞接着分子が関与する髄鞘細胞膜と軸索膜とのタンパク質相互作用によって促進される。
このように、オリゴデンドロサイトの関与する疾患としては、多発性硬化症が最も多い。
そのため、このような場合であっても、そのような事態が発生する可能性があります。 ミエリンの再形成により回復することもあるが、しばしば再発を繰り返し、継続的な神経変性を引き起こす。 オリゴデンドロサイトの消失の主な原因は、まだ解明されていない。 脱髄領域には、浸潤リンパ球、マクロファージなどの炎症細胞や活性化ミクログリアが存在することは明らかである。 これらの細胞は、損傷カスケードを増強し、あるいは開始する可能性がある。 中枢神経系の他の遺伝性ミエリン障害には、Pelizaeus-Merzbacher病、Pelizaeus-Merzbacher様疾患および他の形態の白質ジストロフィー症がある。 遺伝的に決定される病態の多くは、ミエリンタンパク質やギャップジャンクションを形成する分子体であるコネキシンの変異に関連している。 中枢神経系と同様に、シュワン細胞のミエリンやギャップジャンクション蛋白の変異は、シャルコー・マリー・トゥース病のような神経障害を引き起こす。
引用元: Kettenmann H.; Verkhratsky A. (2011) Neuroglia – Living Nerve Glue, Fortschritte der Neurologie und Psychiatrie 79: 588-597
末梢ミエリン形成は脊椎動物の生存に不可欠であることが明らかになったのです。