Oligodendrocyte là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa Oligodendrocyte

Oligodendrocyte là một loại tế bào thần kinh đệm (glial cell) chuyên biệt thuộc hệ thần kinh trung ương (central nervous system – CNS). Chúng đảm nhận vai trò chính trong việc hình thành và duy trì bao myelin bao quanh sợi trục neuron, từ đó giúp dẫn truyền xung thần kinh nhanh và hiệu quả. Đây là một trong ba loại tế bào đệm chính trong CNS, cùng với astrocyte và microglia.

Tế bào oligodendrocyte được phân lập và mô tả lần đầu tiên bởi Pío del Río-Hortega vào đầu thế kỷ 20. Với khả năng myelin hóa nhiều sợi trục cùng lúc, chúng có vai trò sinh lý then chốt trong các hoạt động thần kinh phức tạp của con người như vận động, nhận thức và xử lý thông tin cảm giác. Mất chức năng của oligodendrocyte liên quan đến hàng loạt bệnh lý thần kinh nặng nề, trong đó nổi bật là đa xơ cứng (Multiple Sclerosis – MS).

Đặc điểm sinh học chính:

• Loại tế bào: Glia
• Vị trí: Não và tủy sống
• Chức năng: Myelin hóa, hỗ trợ trao đổi chất neuron
• Khác biệt với tế bào Schwann ở PNS

Vị trí và phân bố trong hệ thần kinh

Oligodendrocyte hiện diện chủ yếu trong chất trắng của não và tủy sống – nơi tập trung nhiều sợi trục được myelin hóa. Tuy nhiên, một lượng nhỏ tế bào này cũng có thể được tìm thấy trong chất xám, nơi chúng hỗ trợ trao đổi chất và ổn định vi môi trường ngoại bào xung quanh thân neuron. Sự khác biệt này phản ánh chức năng kép của oligodendrocyte: vừa myelin hóa vừa điều hòa chuyển hóa.

Trong chất trắng, mỗi oligodendrocyte có thể tạo bao myelin cho nhiều sợi trục khác nhau cùng lúc, thường từ 20 đến 30 đoạn myelin, mỗi đoạn khoảng 1 mm. Khả năng phân nhánh cao giúp tế bào này trải rộng ảnh hưởng sinh lý đến nhiều neuron khác nhau. Trong khi đó, ở chất xám, vai trò của chúng thiên về điều hòa điện giải và trao đổi chất hơn là bao myelin.

Bảng so sánh phân bố:

Vị trí	Chức năng chính	Mật độ
Chất trắng	Myelin hóa sợi trục	Cao
Chất xám	Hỗ trợ chuyển hóa neuron	Thấp

Cấu trúc và đặc điểm hình thái

Oligodendrocyte có hình dạng nhỏ gọn, nhân tròn, nhiễm sắc chất đặc và có nhiều nhánh dài, mảnh kéo dài từ thân tế bào. Các nhánh này quấn quanh sợi trục neuron để tạo thành bao myelin. Myelin là màng lipid nhiều lớp có vai trò như chất cách điện, cho phép tín hiệu điện di chuyển nhanh và hiệu quả theo cơ chế dẫn truyền kiểu "nhảy cóc" (saltatory conduction).

Một oligodendrocyte có thể tương tác đồng thời với nhiều sợi trục khác nhau, trái ngược hoàn toàn với tế bào Schwann ở hệ thần kinh ngoại biên – vốn chỉ myelin hóa một đoạn duy nhất của một sợi trục. Điều này làm cho hệ thần kinh trung ương có cấu trúc gọn nhẹ nhưng truyền dẫn rất hiệu quả.

Các marker phân tử đặc trưng:

• Myelin Basic Protein (MBP)
• Proteolipid Protein (PLP)
• Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein (MOG)

Những protein này tham gia vào quá trình hình thành và ổn định màng myelin, đồng thời cũng là mục tiêu tấn công trong các bệnh tự miễn như đa xơ cứng.

Chức năng chính

Chức năng quan trọng nhất của oligodendrocyte là hình thành và duy trì bao myelin xung quanh sợi trục trong hệ thần kinh trung ương. Bao myelin này hoạt động như chất cách điện, ngăn thất thoát điện tích và tăng tốc độ truyền xung thần kinh. Ngoài ra, oligodendrocyte còn cung cấp chất dinh dưỡng và năng lượng cho neuron, đặc biệt là lactate – một sản phẩm chuyển hóa quan trọng cho chức năng synapse.

Khi xung thần kinh truyền dọc theo sợi trục được bao bởi myelin, điện thế hoạt động chỉ cần khử cực tại các nút Ranvier – các đoạn nhỏ giữa các đoạn myelin. Cơ chế này gọi là "dẫn truyền saltatory", giúp tín hiệu đi nhanh hơn gấp 10–100 lần so với neuron không myelin.

Mối quan hệ sinh lý:

Thông số	Ảnh hưởng
Độ dày bao myelin	Tăng tốc độ dẫn truyền
Khoảng cách giữa các nút Ranvier	Điều chỉnh hiệu quả khử cực
Hình dạng sợi trục	Quyết định cường độ và phạm vi dẫn truyền

Phát triển và biệt hóa

Oligodendrocyte bắt nguồn từ các tế bào tiền thân oligodendrocyte (OPC – Oligodendrocyte Precursor Cells), xuất hiện sớm trong quá trình phát triển phôi thần kinh. OPC được sinh ra từ vùng dưới vỏ não (subventricular zone), di chuyển đến các vùng mục tiêu trong não và biệt hóa dưới ảnh hưởng của các yếu tố tăng trưởng và tín hiệu nội bào.

Quá trình biệt hóa oligodendrocyte gồm ba giai đoạn:

1. OPC tăng sinh và di cư
2. Biệt hóa thành oligodendrocyte non-myelinating
3. Trưởng thành và hình thành bao myelin

Sự tiến triển này được kiểm soát bởi các yếu tố phiên mã như Olig1, Olig2, Sox10 và các tín hiệu như PDGF, FGF, Notch, và Wnt.

Môi trường vi mô xung quanh cũng ảnh hưởng đến sự biệt hóa của OPC. Tình trạng viêm hoặc thiếu hụt yếu tố dinh dưỡng có thể cản trở quá trình myelin hóa, đặc biệt trong các giai đoạn phát triển não bộ sau sinh và ở người lớn tuổi.

Vai trò trong bệnh lý thần kinh

Rối loạn chức năng hoặc mất oligodendrocyte dẫn đến hiện tượng khử myelin – mất bao myelin, từ đó làm suy giảm tốc độ dẫn truyền thần kinh và rối loạn hoạt động thần kinh. Các bệnh lý điển hình liên quan đến tổn thương oligodendrocyte bao gồm:

• Đa xơ cứng (Multiple Sclerosis – MS)
• Viêm tủy thị thần kinh (Neuromyelitis optica)
• Bệnh bạch chất (Leukodystrophies)
• Viêm não tủy cấp (ADEM – Acute Disseminated Encephalomyelitis)

Đặc biệt, trong bệnh MS, hệ miễn dịch của cơ thể tấn công bao myelin do oligodendrocyte tạo ra, hình thành các mảng tổn thương lan rộng trong não và tủy sống. Triệu chứng có thể gồm yếu cơ, rối loạn thị giác, giảm nhận thức và thậm chí liệt. Sự phá hủy myelin đi kèm với mất khả năng phục hồi tự nhiên của oligodendrocyte khi quá trình viêm trở nên mạn tính.

So sánh bệnh lý liên quan:

Bệnh	Cơ chế tổn thương	Hệ quả
MS	Tự miễn phá hủy myelin	Rối loạn dẫn truyền thần kinh
Leukodystrophies	Rối loạn tổng hợp protein myelin	Thóa hóa bạch chất di truyền
ADEM	Viêm cấp tính sau nhiễm trùng	Mất myelin tạm thời hoặc vĩnh viễn

Nguồn: NINDS – Multiple Sclerosis

Khả năng tái sinh và liệu pháp

Trong điều kiện sinh lý bình thường, não bộ trưởng thành vẫn duy trì một số lượng nhỏ tế bào OPC, đóng vai trò như nguồn dự trữ cho quá trình tái myelin hóa (remyelination). Tuy nhiên, khả năng này suy giảm theo tuổi và có thể bị ức chế trong môi trường viêm mạn tính hoặc do tín hiệu nội bào sai lệch.

Chiến lược điều trị phục hồi myelin bao gồm:

• Kích hoạt OPC biệt hóa bằng các chất điều biến tín hiệu (VD: ức chế LINGO-1)
• Liệu pháp tế bào gốc: truyền tế bào gốc oligodendrocyte từ phòng thí nghiệm
• Điều hòa miễn dịch: giảm hoạt động của tế bào T gây viêm

Trong các thử nghiệm lâm sàng, một số chất như clemastine fumarate và siponimod đã cho thấy tiềm năng trong việc tăng cường tái tạo myelin ở bệnh nhân MS.

Một hướng tiếp cận mới là sử dụng các phân tử nhỏ hoặc RNA can thiệp để tái lập lại mạng lưới phiên mã bị ức chế trong tế bào gốc thần kinh, từ đó thúc đẩy quá trình tái myelin hóa nội sinh mà không cần cấy ghép.

Nghiên cứu hiện nay

Oligodendrocyte không chỉ đóng vai trò trong dẫn truyền thần kinh mà còn tham gia điều hòa chức năng synapse và chuyển hóa năng lượng trong não. Nghiên cứu gần đây phát hiện rằng tế bào này có thể cung cấp lactate cho neuron hoạt động mạnh, từ đó hỗ trợ duy trì hoạt động thần kinh trong điều kiện thiếu glucose.

Các kỹ thuật tiên tiến đang hỗ trợ nghiên cứu sâu hơn:

• Hình ảnh 2-photon để theo dõi trực tiếp quá trình myelin hóa
• Single-cell RNA sequencing để phân loại phân nhóm oligodendrocyte
• Organoid não để tái tạo quá trình myelin hóa trong môi trường in vitro

Các công bố gần đây cũng liên hệ oligodendrocyte với bệnh lý tâm thần như tâm thần phân liệt và trầm cảm, cho thấy vai trò của chúng trong điều hòa kết nối neuron không chỉ giới hạn ở lớp vỏ não vận động mà còn ảnh hưởng đến mạch thần kinh điều khiển cảm xúc và hành vi.

Tài liệu tham khảo

1. National Institute of Neurological Disorders and Stroke – Multiple Sclerosis
2. Nature Reviews Neuroscience – Remyelination in multiple sclerosis
3. NCBI Bookshelf – Oligodendrocytes and Myelination
4. PubMed – OPC Dynamics and Remyelination in CNS Injury
5. ScienceDirect – Oligodendrocyte
6. Cell – Advances in Glial Biology