Astrocyták jellemzői, anatómiai tulajdonságai és funkciói

az astrocytákban, Astroglías néven is ismertek, ezek a neuroektodermális eredetű gliasejtek. A prekurzorok migrációjának irányításáért felelős sejtekből származnak, és a központi idegrendszer kialakulásának korai szakaszában alakultak ki..

Ezek a sejtek az agy különböző régióiban a legfontosabb és leggyakoribb gliasejtek. Funkcionálisan felelősek az idegrendszeri tevékenység teljesítéséhez szükséges számos kulcsfontosságú tevékenység elvégzéséért.

Az asztrociták közvetlenül kapcsolódnak mind a neuronokhoz, mind más testsejtekhez. Hasonlóképpen felelősek a test és a központi idegrendszer közötti határ kialakításáért az úgynevezett glia limitansokon keresztül.

Ebben a cikkben áttekintjük az asztrociták főbb jellemzőit. Megvitatjuk molekuláris és fiziológiai tulajdonságait, és megmagyarázzák az ilyen típusú sejtek által végrehajtott funkciókat.

Az asztrociták jellemzői

Az asztrociták a test sejtjeinek nagy részét alkotják. Ezek a glia sejtek részét képezik, vagyis azok az elemek egy sora, amelyek felelősek az encephalon neuronjainak kíséréséért és működésének elősegítéséért..

Úgy tűnik, hogy az élőlények agyában lévő asztrociták mennyisége az állat méretéhez kapcsolódik. Így például a legyek 25% asztrocitákkal rendelkeznek, míg az egerek 60% -át, az emberek 90% -át, az elefántokat pedig 97% -ot..

A glialsejtek minden típusa közül a leggyakoribb astrocyták. Az előfordulási gyakorisággal kapcsolatos vizsgálatok azt mutatják, hogy az ilyen típusú sejtek az agy térfogatának körülbelül 25% -át teszik ki.

Funkcióját tekintve az asztrocitáknak valamivel rejtélyes aktivitása van. Ramón y Cajal, a történelem egyik leghíresebb tudósa és később a Río-Ortega leírása óta úgy vélték, hogy csak támogató funkciókat végeznek.

Az utóbbi években azonban a funkcióját újra megvizsgálta, és bebizonyosodott, hogy ezek a sejtek létfontosságúak ahhoz, hogy a megfelelő mikrokörnyezet megteremtse az agy megfelelő működését..

Hasonlóképpen, az asztrocitákról ismertetett molekuláris tulajdonságok azt mutatták, hogy ezek a sejtek alapvető szerepet játszanak az idegrendszeren belüli információ továbbításában..

morfológia

Nem minden asztrocitának van azonos tulajdonsága. Tény, hogy morfológiájuktól függően, az ilyen típusú sejtek két nagy csoportba sorolhatók: protoplazmatikus asztrociták és rostos asztrociták.

A protoplazmatikus asztrocitákra jellemző, hogy az idegrendszer szürke anyagában van. A folyamatok mind a szinapszisokat (a neuronokkal való kapcsolat), mind az ereket tartalmazzák.

Morfológiailag gömb alakúak, több fő ággal, amelyek nagyon elágazó folyamatokat eredményeznek, valamint az egyenletes eloszlást.

A szálas asztrociták viszont az idegrendszer fehér anyagában találhatók. Jellemzői, hogy közvetlenül kapcsolódnak a Ranvier csomópontjaihoz, valamint a véredényekhez.

A szálas asztrociták elágazása kisebb a protoplazmák vonatkozásában, és folyamataikat az idegszálak által nyújtott nyúlás jellemzi..

Mindkét típusú asztrociták előrejelzései nem fedik egymást a felnőtt agyban, azonban bebizonyosodott, hogy az ilyen típusú sejtek a szomszédos asztrocitafolyamatok között réscsatlakozásokat hoznak létre..

Hasonlóképpen meg kell jegyezni, hogy bár ez a morfológiai besorolás a tudományos szinten leggyakrabban a kutatáshoz használt, az asztrociták nagyon heterogén sejtek..

Valójában több típusú asztrocitát különböztettek meg jellemzőik szerint, mint például a speciális asztrociták, Bergmann glia vagy Muller glia..

struktúra

Az asztrocita citoszkeleton szerkezeti tulajdonságait a közbenső szálhálózaton keresztül tartják fenn. Ezeknek a szálaknak a fő összetevője a glial fibrilláris savas fehérje (GFAP)..

Valójában az astrocyták immunhisztokémiai azonosításának klasszikus markere az agykárosodásban és a központi idegrendszer degeneratív megbetegedéseiben indukált GFAP, amely az életkorral is kiemelt..

A GFAP jellemzője, hogy nyolc izoformát mutat be, amelyek alternatív spilcingből származnak. Mindegyikük kifejezetten az asztrociták egyes alcsoportjaiban fejeződik ki, és a közbenső szálhálózattól eltérő szerkezeti tulajdonságokat biztosít.

működés

Az asztrocitákat kommunikatív tulajdonságokkal rendelkező gerjesztő sejtek jellemzik. Ez azt jelenti, hogy mind a belső jelek, mind a külső jelek aktiválják, és specifikus üzeneteket küldenek a szomszédos celláknak.

Ezt a folyamatot, amelyet az ilyen típusú sejtek hajtanak végre, "gliotransmission" eljárásnak nevezzük. Ebben az értelemben az asztrociták izgalmas és kommunikatív elemek, de nem generálnak olyan akciós potenciálokat, mint a neuronok.

Az asztrociták átmeneti növekedést mutatnak az intracelluláris kalcium koncentrációban. A kalciumkoncentráció ezen módosításai felelősek az asztrociták közötti kommunikációért, valamint az asztrociták és a neuronok közötti kommunikációért..

Pontosabban, az asztrociták működését a következő elemek jellemzik:

1. Az intracelluláris tárolókból származó kalcium felszabadulásából eredő belső rezgésekként jelentkezik (spontán gerjesztés).
2. A neuronok által kibocsátott transzmissziók által indukált. Pontosabban a neuronok olyan anyagokat bocsátanak ki, mint az ATP vagy a glutamát, amelyek aktiválják a G fehérjékhez kapcsolt receptorokat, amelyek a kalcium felszabadulásához vezetnek az endoplazmatikus retikulumból.
3. Az astrictók néhány meghosszabbítása érintkezik a kapilláris edényekkel, amelyek pedikális folyamatokat képeznek. Más esetekben ezeknek a sejteknek a meghosszabbítása körülveszi az idegszinapszisokat.

Az asztrociták magját az jellemzi, hogy világosabb, mint más típusú glia sejteké. Hasonlóképpen, a citoplazma nagy mennyiségű glikogén granulátumot és közbenső szálakat tartalmaz.

Ebben az értelemben az asztrociták képesek membránjukban nagyszámú különböző adók receptorát expresszálni. Ez a tény motiválja, hogy a különböző anyagok, például a glutamát, a GABA vagy az acetilkolin képesek az intracelluláris kalcium növekedését generálni..

Másrészről az asztrociták olyan gialis sejtek, amelyek nemcsak a neurotranszmitterek jelenlétére reagálnak, hanem vegyi anyagok felszabadítására is képesek..

Az astrociták működéséről a közelmúltban kommentált átvitel az IP3 és a kalcium messenger molekulájának köszönhető. Az IP3 hírvivő molekula felelős a kalciumcsatornák aktiválásáért a sejt organellumokban.

Ezáltal az asztrociták ezeket az anyagokat a citoplazmájukba szabadítják fel. A felszabaduló kalciumionok nagyobb mennyiségű IP3 termelést stimulálnak, ami az astrocitától az asztrocitáig terjedő elektromos hullám megjelenését motiválja..

Az extracelluláris szinten viszont az ATP felszabadulása és a szomszédos asztrociták purinerg receptorainak aktiválása azok az elemek, amelyek az ilyen típusú sejtek kommunikációjához vezetnek..

funkciók

Bár kezdetben csak az asztrociták támogatási funkcióit kapták, ma már kimutatták, hogy ezek a sejtek fontos szerepet játszanak az idegrendszer fejlődésének, metabolizmusának és patológiájának számos aspektusában..

Valójában ezek a sejtek elengedhetetlen elemei a neuronok trófiai és metabolikus támogatásának. Ezzel szemben a differenciálódás, a szinapszisok és az agyi homeosztázis kialakulása modulálja a túlélést.

Ebben az értelemben a különböző vizsgálatokban az astrocytáknak nyújtott főbb funkciók: részt vesznek az idegrendszer fejlődésében, szabályozzák a szinaptikus funkciót, szabályozzák a véráramlást, az energiát és az idegrendszer anyagcseréjét, modulálják a ritmusokat cirkadiánok, és részt vesz a vér-agy gáton és a lipid anyagcserében.

Az idegrendszer és a szinaptikus plaszticitás kialakulása

Az asztrociták olyan sejtek, amelyek alapvető szerepet játszanak az idegrendszer kialakulásában. A neuronok növekvő axonjait az asztrocitákból származtatott vezető molekulákon keresztül irányítják a céljuk felé.

Hasonlóképpen, ezek a sejtek fontos szerepet játszhatnak a szinaptikus metszés során a fagocita utakon.

Másrészt az asztrociták aktívan részt vesznek a szinaptogenezisben mind a fejlődés során, mind a központi idegrendszeri elváltozásokban szenvedő betegeknél..

Tény, hogy számos tanulmány kimutatta, hogy a neuronok szinaptikus aktivitása szignifikánsan csökken az asztrociták hiányában, és nő, ha az ilyen típusú sejtek jelen vannak..

A szinaptikus funkció ellenőrzése

Néhány tanulmány kimutatta, hogy az asztrociták közvetlenül részt vesznek a szinaptikus transzmisszióban, a szinaptikusan aktív molekulák gliotranszmitterekként történő felszabadításával..

Ezeket a molekulákat az asztrociták felszabadítják a neuronális szinaptikus aktivitás hatására, amely ezeknek a gliasejteknek a gerjesztését kalciumhullámokkal hozza létre. Hasonlóképpen, ugyanakkor ezek a molekulák idegsejt ingerlékenységet is okoznak.

Ebben az értelemben Kang és munkatársai azt mutatták, hogy az asztrociták közvetítik a hippokampális szeletekben a gátló szinaptikus transzmissziót. Másrészt Fellin és munkatársai azt mutatták, hogy ezek a gliasejtek a glutamát által mért neuronális szinkronizációt indukálják..

A véráramlás szabályozása

Az asztrociták másik fontos funkciója az idegrendszerbe kerülő véráramlás szabályozása. Ezt az aktivitást az agyi mikrocirkuláció neuronális aktivitással történő változásainak összekapcsolásával végezzük.

A kalciumhullámok az asztrocitákban pozitívan korrelálnak a vaszkuláris mikrocirkuláció növekedésével. Hasonlóképpen bizonyították, hogy a neuronális jelek kalciumhullámokat indukálnak olyan asztrocitákban, amelyek felszabadítják a mediátorokat, például a prosztaglandin E-t vagy a nitrogén-oxidot..

Ezt a funkciót azért végezzük, mert az asztrocitáknak két doménük van: egy érrendszer és egy neuronális láb. A neuronok, az asztrociták és a vérerek közötti szoros kapcsolat neurovaszkuláris csomópontként ismert, és az idegrendszer megfelelő működésének egyik legfontosabb eleme..

Az idegrendszer energiája és anyagcsere

Az asztrociták olyan sejtek, amelyek szintén hozzájárulnak a központi idegrendszer megfelelő metabolizmusához.

Ezt a funkciót a vérerekkel való érintkezésnek köszönhetjük. Ezek a folyamatok lehetővé teszik az asztrociták számára, hogy a vércukorból rögzítsék a glükózt, és energiát metabolitokat adnak a neuronoknak.

Valójában a többszörös vizsgálatok azt mutatták, hogy az astrociták az agy fő glikogén granulátum tartaléka. Ezek a granulátumok jóval bőségesebbek a magas szinaptikus sűrűségű területeken, és ennélfogva magasabb energiafelhasználással.

Végül azt is kimutatták, hogy az asztrocitákban a glikogén szinteket glutamát határozza meg, és hogy a glükóz metabolitokat a szomszédos asztrocitákra áthatolják a réscsatlakozásokon keresztül..

Vér-agy gát

A vér-agy gát az idegrendszer létfontosságú szerkezete, amely szabályozza az anyagok agyba történő bejutását. Ez a gát endothelsejtekből áll, amelyek szoros csomópontokat képeznek, és a bazális lamina, a perivaszkuláris periciták és az asztrociták termináljai veszik körül..

Tehát feltételezzük, hogy az asztrociták fontos szerepet játszhatnak a vér-agy gát kialakulásában és aktivitásában, azonban az asztrociták jelenleg említett funkciója nem jól dokumentált..

Néhány tanulmány kimutatta, hogy ez a fajta gliasejtek felelősek a gátló tulajdonságok kiváltásáért az endothel sejtekben különböző tényezők felszabadításával..

A cirkadián ritmusok szabályozása

Az asztrociták kommunikálnak a neuronokkal az adenozinon keresztül, amely az alvási homeosztázisban résztvevő anyag és az alváshiányból eredő kognitív hatások..

Ebben az értelemben az asztrociták gliotranszmissziójának gátlása az egyik olyan elem, amely megakadályozza az alváshiányhoz kapcsolódó kognitív hiányt.

Lipid metabolizmus és lipoprotein szekréció

Végül az asztrociták olyan sejtek, amelyek az idegrendszer lipid anyagcseréjéhez is kapcsolódnak. Ezt a funkciót koleszterinszinteken keresztül hajtjuk végre, amelyeket szorosan szabályoznak a neuronok és az asztrociták között.

Hasonlóképpen, a lipid anyagcseréjében, különösen a koleszterinben bekövetkezett változások szintén összefüggnek az olyan neurodegeneratív betegségek kialakulásával, mint az Alzheimer-kór vagy a Pick-betegség..

Ily módon az asztrociták fontos szerepet játszanak az agy lipid metabolizmusában, valamint a neurodegeneratív betegségek megelőzésében..

referenciák

1. A. Barres A glia rejtélye és mágiája: perspektívája az egészségben és a betegségekben játszott szerepüknek. Neuron, 60 (2008), pp. 430-440.
2. Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD (2008. október). "Az asztrociták fiziológiájának rendezése a farmakológiából".
3. Muroyama, Y; Fujiwara, Y; Orkin, SH; Rowitch, DH (2005). "Az asztrociták meghatározása bHLH fehérje SCL segítségével a neurális cső korlátozott régiójában". 438 (7066): 360-363.
4. Kimelberg HK, Jalonen T, Walz W (1993). "Az agyi mikrokörnyezet szabályozása: adók és ionok." Murphy S.Astrocyták: farmakológia és funkció. San Diego, CA: Academic Press. pp. 193-222.
5. V. Sofroniew, H.V. Vinters Astrocytes: biológia és patológia Acta Neuropathol, 119 (2010), p. 7-35.
6. Doetsch, I. Caillé, D.A. Lim, J.M. García-Verdugo, A. Az Alvarez-Buylla szubventricularis zóna asztrocitái a felnőtt emlősök sejtjei neurális őssejtjei, 97 (1999), pp. 703-716.