Astrocytiske egenskaber, anatomiske egenskaber og funktioner

den astrocytter, også kendt som astroglías, de er en type glialceller af neuroektodermal afstamning. Afledt fra cellerne, der er ansvarlige for at styre migrering af prækursorer under udvikling og dannet i de tidlige stadier af udviklingen af ​​centralnervesystemet.

Disse celler skiller sig ud som de vigtigste og mest talrige glialceller inden for de forskellige områder af hjernen. Funktionelt er de ansvarlige for at udføre et stort antal nøgleaktiviteter til udførelse af nervøsitet.

Astrocytter er direkte forbundet med både neuroner og andre kropsceller. Ligeledes er de ansvarlige for at danne grænsen mellem kroppen og centralnervesystemet gennem de såkaldte glia-grænser.

I denne artikel gennemgår vi de vigtigste karakteristika ved astrocytter. Dens molekylære og fysiologiske egenskaber diskuteres, og de funktioner, der udføres af denne type celler, forklares.

Karakteristika for astrocytter

Astrocytter udgør det meste af kroppens celler. De er en del af gliacellerne, det vil sige, de er en række elementer, der er ansvarlige for at ledsage og hjælpe funktionen af ​​neuroner i encephalon.

Mængden af ​​astrocytter i hjernen hos levende væsener synes at være relateret til dyrets størrelse. Således kan for eksempel, fluer har en 25% astrocytter, mens mus indeholder 60%, humans 90% og 97% elefanter.

Af alle typer glialceller er de mest almindelige astrocytter. Undersøgelser af dens udbredelse viser, at denne type celler udgør ca. 25% af hjernevolumen.

Med hensyn til dens funktionalitet er astrocytter kendetegnet ved en noget gådefulde aktivitet. Siden sin beskrivelse af Ramon y Cajal, en af ​​de mest berømte videnskabsmænd i historien, derefter ved Río-Ortega, er det blevet anset for at spille kun biroller.

Men i de senere år har det op til fornyet overvejelse sin rolle, og det har vist sig, at disse celler er afgørende at gøre det muligt korrekt mikromiljø, der fører til et velfungerende hjerne.

Ligeledes har de molekylære egenskaber, som er blevet beskrevet om astrocytter, vist, at disse celler spiller en grundlæggende rolle i transmissionen af ​​informationer i nervesystemet.

morfologi

Ikke alle astrocytter har de samme egenskaber. Faktisk afhænger disse typer af celler, afhængigt af deres morfologi, i to store grupper: protoplasmiske astrocytter og fibrøse astrocytter.

Protoplasmiske astrocytter er kendetegnet ved at være inden for det grå stof i nervesystemet. Dens processer involverer både synaps (forbindelse med neuroner) og blodkar.

Morfologisk karakteriseres de af en kugleformet form med flere hovedafdelinger, der giver anledning til meget forgrenede processer samt en ensartet fordeling.

Fibre astrocytter findes derimod i det hvide stof i nervesystemet. De er kendetegnet ved at forbinde direkte med knuden af ​​Ranvier, såvel som med blodkarrene.

Forgreningen af ​​de fibrøse astrocytter er mindre i forhold til protoplasmaerne, og deres processer karakteriseres ved at være mere langstrakte af nervefibre.

Projektioner af begge typer af astrocytter ikke overlapper i den voksne hjerne, har det imidlertid vist, at disse celler etablerer gap junctions med tilstødende astrocyt processer.

Ligeledes skal det bemærkes, at selvom denne morfologiske klassifikation er den mest anvendte på det videnskabelige niveau for dets forskning, er astrocytter meget heterogene celler.

Faktisk er flere typer astrocytter blevet differentieret efter deres egenskaber, såsom specialiserede astrocytter, Bergmann's glia eller Muller's glia..

struktur

Strukturegenskaberne af astrocytcytoskelettet opretholdes gennem det mellemliggende filamentnetværk. Hovedkomponenten af ​​disse filamenter er glialfibrillære sure proteinet (GFAP).

Faktisk GFAP induceret hjerneskade og degenerative sygdomme i centralnervesystemet, hvis ekspression er også den klassiske markør til immunhistokemisk identificering af astrocytter forstærket med alder, er det.

GFAP er karakteriseret ved at præsentere otte isoformer, der stammer fra alternative spil. Hver af dem udtrykkes i specifikke undergrupper af astrocytter og tillader strukturelle egenskaber, der er forskellige fra det mellemliggende filamentnetværk.

drift

Astrocytter er karakteriseret som excitære celler med kommunikative egenskaber. Det vil sige, at de aktiveres af både interne signaler og eksterne signaler og sender specifikke meddelelser til naboceller.

Denne proces udført af denne type celler er kendt som "gliotransmission" -processen. I denne forstand er astrocytter uundværlige og kommunikative elementer, men genererer ikke handlingspotentialer som neuroner.

Astrocytter udviser transiente stigninger i intracellulær calciumkoncentration. Disse modifikationer af calciumkoncentrationen er ansvarlige for kommunikationen mellem astrocytter såvel som kommunikationen mellem astrocytter og neuroner.

Mere specifikt er astrocytes funktion karakteriseret ved følgende elementer:

1. Opstår som iboende oscillationer som følge af frigivelse af calcium fra intracellulære butikker (spontan excitation).
2. Forekommer fremkaldt af transmissioner frigivet af neuroner. Specifikt neuroner frigivelse stoffer, såsom ATP eller glutamat, som aktiverer G-proteinkoblet udførelse af en calcium frigivelse fra det endoplasmatiske reticulum-receptoren.
3. Nogle af forlængelserne af astrictos er i kontakt med kapillære fartøjer, der danner pedikulære processer. I andre tilfælde kan forlængelserne af disse celler omgive nervesynapserne.

Kernen i astrocytter er karakteriseret ved at være klarere end den for andre typer glia celler. På lignende måde har dets cytoplasma en høj mængde glycogengranuler og mellemliggende filamenter.

På denne måde er astrocytter i stand til at udtrykke et stort antal receptorer af forskellige sendere i deres membran. Denne kendsgerning motiverer, at forskellige stoffer som glutamat, GABA eller acetylcholin er i stand til at generere forøgelsen af ​​intracellulært calcium.

På den anden side er astrocytter gialceller, der ikke blot reagerer på tilstedeværelsen af ​​neurotransmittere, men er også i stand til at frigive kemikalier.

Denne transmission, der netop er blevet kommenteret om astrocyternes funktion, skyldes messengermolekylet IP3 og calcium. IP3 messenger molekylet er ansvarlig for aktivering af calciumkanaler i cellelegemer.

Ved at gøre det frigiver astrocyterne disse stoffer i deres cytoplasma. Frigivne calciumioner stimulerer produktionen af ​​større mængder af IP3, at motiverer forekomsten af ​​elektriske bølger udbreder astrocyt til astrocyt.

Ekstracellulært stedet ATP frigivelse og aktivering af purinerge receptorer tilstødende astrocytter er de elementer, der fører til meddelelse af sådanne celler.

funktioner

Selvom oprindeligt fik bevilget kun support funktioner astrocytter, i dag er det blevet vist, at disse celler spiller en vigtig rolle i forskellige aspekter af udvikling, stofskifte, og patologi af nervesystemet.

Faktisk er disse celler vigtige elementer i den trofiske og metaboliske støtte af nogle neuroner. Til gengæld modulerer deres differentiering, dannelsen af ​​deres synaps og cerebral homeostase deres overlevelse.

I denne henseende har de vigtigste funktioner blevet givet til astrocytter i de forskellige undersøgelser er involveret i udviklingen af ​​nervesystemet styrer synaptisk funktion, regulerer blodgennemstrømningen, energi og metabolisme af nervesystemet, modulerer rytmer circadians og deltager i blod-hjerne barriere og lipid metabolisme.

Udvikling af nervesystemet og synaptisk plasticitet

Astrocytter er celler, der spiller en afgørende rolle i udviklingen af ​​nervesystemet. Neurons voksende axoner styres mod deres mål gennem gule molekylerne afledt af astrocyterne.

På samme måde kan disse celler spille en vigtig rolle i synaptisk beskæring via fagocytiske veje.

På den anden side er astrocytter aktivt involveret i synaptogenese, både under udvikling og efter lidelse af læsioner i centralnervesystemet.

Faktisk har flere undersøgelser vist, at neurons synaptiske aktivitet falder markant gennem fraværet af astrocytter og stiger, når disse typer af celler er til stede.

Kontrol af synaptisk funktion

Undersøgelser har vist, at astrocytter direkte involveret i synaptisk transmission ved at frigive synaptisk aktive molekyler kaldet gliotransmitters.

Disse molekyler frigives af astrocytter som reaktion på neuronal synaptisk aktivitet, hvilket fremkalder exciteringen af ​​disse glialceller med calciumbølger. På samme tid giver disse molekyler anledning til neuronal excitabilitet.

På denne måde viste Kang et al at astrocytter medierer forstærkningen af ​​hæmmende synaptisk transmission i hippocampale skiver. På den anden side viste Fellin et al, at disse gliaceller inducerer neuronal synkronisering målt ved glutamat.

Regulering af blodgennemstrømning

En anden vigtig funktion af astrocytter er at regulere blodgennemstrømningen, som når nervesystemet. Denne aktivitet udføres ved kobling af ændringer i cerebral mikrocirkulation med neuronaktivitet.

Calciumbølger i astrocytter korrelerer positivt med stigninger i vaskulær mikrocirkulation. På samme måde er der blevet rapporteret, at neuronale signaler inducerer calciumbølger i astrocytter, der frigiver mediatorer som prostaglandin E eller nitrogenoxid..

Denne funktion udføres, da astrocyterne har to domæner: en vaskulær fod og en neuronal fod. Den tætte forbindelse mellem neuroner, astrocytter og blodkar er kendt som neurovaskulært kryds og er et af de vigtigste elementer for at sikre, at nervesystemet fungerer korrekt..

Energi og stofskifte i nervesystemet

Astrocytter er celler, som også bidrager til den korrekte metabolisme af centralnervesystemet.

Denne funktion udføres takket være processerne for kontakt med blodkar. Disse processer tillader astrocytter at fange glukose fra cirkulationen og give energi metabolitter til neuroner.

Faktisk har flere undersøgelser vist, at astrocytter er den vigtigste glycogengranulatreserve i hjernen. Disse granulater er også meget rigelige i områder med høj synaptisk densitet og dermed højere energiforbrug.

Endelig har det også vist sig, at glycogenniveauer i astrocytter bestemmes af glutamat, og at glukosemetabolitter overføres til nabostastrocyter gennem mellemrumskryds..

Blod-hjerne barriere

Blodhjernebarrieren er en vital struktur af nervesystemet, der regulerer "indføring" af stoffer til hjernen. Denne barriere består af endotelceller, som danner tætte kryds og er omgivet af basal lamina, perivaskulære pericytter og astrocytternes terminaler..

Således er det postuleret, at astrocytter kunne spille en vigtig rolle i dannelsen og aktiviteten af ​​blod-hjernebarrieren, men i øjeblikket sagde funktionen af ​​astrocytter ikke vel dokumenteret..

Nogle undersøgelser har vist, at denne type glialceller er ansvarlige for at fremkalde barrieregenskaber i endotelceller ved at frigive forskellige faktorer.

Regulering af cirkadiske rytmer

Astrocytter kommunikerer med neuroner gennem adenosin, et stof der er involveret i søvnhjemostase og de kognitive effekter som følge af søvnløshed.

På denne måde er inhiberingen af ​​gliotransmission af astrocytter et af de elementer, der forhindrer det kognitive underskud i forbindelse med søvnmodtagelse.

Lipidmetabolisme og lipoproteinsekretion

Endelig er astrocytter celler, der også er relateret til lipidmetabolismen af ​​nervesystemet. Denne funktion udføres gennem kolesterolniveauer, som er tæt reguleret mellem neuroner og astrocytter.

Ligeledes er ændringer i lipidmetabolisme, især cholesterol, også relateret til udviklingen af ​​neurodegenerative sygdomme, såsom Alzheimers sygdom eller Pick's sygdom..

På denne måde er astrocytter vigtige elementer i hjernens lipidmetabolisme såvel som i forebyggelsen af ​​neurodegenerative sygdomme.

referencer

1. A. Barres Glias mysterium og magi: et perspektiv på deres roller i sundhed og sygdom. Neuron, 60 (2008), s. 430-440.
2. Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD (oktober 2008). "Sortering af astrocytfysiologi fra farmakologi".
3. Muroyama, Y; Fujiwara, Y; Orkin, SH; Rowitch, DH (2005). "Specifikation af astrocytter af bHLH-protein SCL i en begrænset region af neuralrøret". 438 (7066): 360-363.
4. Kimelberg HK, Jalonen T, Walz W (1993). "Regulering af hjernens mikromiljø: transmittere og ioner.". I Murphy S.Astrocytes: farmakologi og funktion. San Diego, CA: Academic Press. pp. 193-222.
5. V. Sofroniew, H.V. Vinters astrocytter: biologi og patologi Acta Neuropathol, 119 (2010), s. 7-35.
6. Doetsch, I. Caillé, D.A. Lim, J.M. García-Verdugo, A. Alvarez-Buylla Subventricular zone astrocytter er neurale stamceller i den voksne pattedyrshjerne Cell, 97 (1999), s. 703-716.