Astrocytes Egenskaper, Anatomiska Egenskaper och Funktioner



den astrocyter, även kända som astroglías, är de en typ av glialceller av neuroektodermala linjer. Avledas från cellerna som är ansvariga för att rikta migrering av prekursorer under utveckling och bildas under de tidiga stadierna av utvecklingen av centrala nervsystemet.

Dessa celler skiljer sig ut som de viktigaste och mest talrika glialcellerna inom de olika regionerna i hjärnan. Funktionellt är de ansvariga för att utföra ett stort antal nyckelaktiviteter för utförandet av nervös aktivitet.

Astrocyter är direkt associerade med både neuroner och andra kroppsceller. På samma sätt är de ansvariga för att bilda gränsen mellan kroppen och centrala nervsystemet genom de så kallade glia-gränserna.

I denna artikel granskar vi de viktigaste egenskaperna hos astrocyter. Dess molekylära och fysiologiska egenskaper diskuteras, och funktionerna som utförs av denna typ av celler förklaras.

Karakteristik av astrocyter

Astrocyter utgör det mesta av kroppens celler. De är en del av gliacellerna, det vill säga de är en serie element som är ansvariga för att följa och hjälpa till att fungera hos encephalonens neuroner.

Mängden astrocyter i levande varelsernas hjärna verkar vara relaterad till djurets storlek. Således har exempelvis flugor 25% astrocyter, medan möss innehåller 60%, människor 90% och elefanter 97%.

Av alla typer av glialceller är de vanligast astrocyterna. Studier av prevalens visar att denna typ av celler utgör cirka 25% av hjärnvolymen.

När det gäller dess funktionalitet kännetecknas astrocyter av en något gåtfull aktivitet. Sedan dess beskrivning av Ramon y Cajal, en av de mest kända forskare i historia, och därefter av Río-Ortega, har det ansetts att bara spela biroller.

Under de senaste åren har dock dess funktion omprövas och det har visats att dessa celler är avgörande för att tillåta en korrekt mikromiljö som leder till en tillräcklig funktion av hjärnan.

På samma sätt har de molekylära egenskaper som har beskrivits om astrocyter visat att dessa celler spelar en grundläggande roll vid överföring av information inom nervsystemet.

morfologi

Inte alla astrocyter har samma egenskaper. Faktum är att dessa typer av celler, beroende på deras morfologi, kan klassificeras i två stora grupper: protoplasmiska astrocyter och fibrösa astrocyter.

Protoplasmiska astrocyter kännetecknas av att de ligger inom nervsystemets gråa substans. Dess processer innefattar både synaps (anslutning till neuroner) och blodkärl.

Morfologiskt karaktäriseras de av en globosform med flera huvudgrenar som ger upphov till mycket grenade processer, liksom en likformig fördelning.

Fibro astrocyter är å andra sidan belägna i nervsystemets vita substans. De kännetecknas av att de kopplas direkt till Ranviers noder, liksom med blodkärlen.

Förgreningen av de fibrösa astrocyterna är mindre med avseende på protoplasmerna, och deras processer kännetecknas av att de är långsträckta av nervfibrer.

Projektioner av båda typerna av astrocyter överlappar varandra inte i den vuxna hjärnan, men det har visat sig att dessa typer av celler etablerar gapförbindelser med närliggande astrocytprocesser.

På samma sätt bör det noteras att även om denna morfologiska klassificering är den mest använda på den vetenskapliga nivån för dess forskning, är astrocyter mycket heterogena celler.

I själva verket har fler typer av astrocyter differentierats beroende på deras egenskaper, såsom specialiserade astrocyter, Bergmanns glia eller Mullers glia..

struktur

Strukturegenskaperna hos den astrocytiska cytoskeleten bibehålls genom mellanliggande filamentnätverket. Huvudkomponenten i dessa trådar är glialfibrillärt surt protein (GFAP).

Faktum är att GFAP inducerad i hjärnskador och degenerativa sjukdomar i centrala nervsystemet, vars uttryck också accentueras med ålder, är den klassiska markören för immunohistokemisk identifiering av astrocyter..

GFAP kännetecknas av att det presenteras åtta isoformer som härrör från alternativa spjäll. Var och en av dem uttrycks i specifika undergrupper av astrocyter och ger strukturella egenskaper som skiljer sig från det mellanliggande filamentnätverket.

drift

Astrocyter är karakteriserade som excitativa celler med kommunikativa egenskaper. Det vill säga de aktiveras av både interna signaler och externa signaler och skickar specifika meddelanden till närliggande celler.

Denna process som utförs av denna typ av celler är känd som "gliotransmission" -processen. I detta avseende är astrocyter excitativa och kommunikativa element men genererar inte åtgärdspotentialer som neuroner.

Astrocyter uppvisar övergående ökningar i intracellulär kalciumkoncentration. Dessa modifieringar av kalciumkoncentrationen är ansvariga för kommunikationen mellan astrocyter, liksom kommunikationen mellan astrocyter och neuroner.

Mer specifikt kännetecknas astrocyternas funktion av följande faktorer:

  1. Förekommer som inneboende oscillationer som härrör från frisättning av kalcium från intracellulära butiker (spontan excitation).
  2. Förekommer inducerad av överföringar som frigörs av neuroner. Specifikt frigör neuroner substanser såsom ATP eller glutamat, vilka aktiverar receptorer kopplade till G-proteiner som leder till frisättning av kalcium från endoplasmatisk retikulum.
  3. Några av förlängningarna av astrictos är i kontakt med kapillärkärl som bildar pedikulära processer. I andra fall kan förlängningarna av dessa celler omge nervsynapserna.

Kärnan av astrocyter kännetecknas av att vara tydligare än för andra typer av glia celler. Likaså har dess cytoplasma en hög mängd glykogengranuler och mellanfilament.

På detta sätt kan astrocyter uttrycka ett stort antal receptorer av olika sändare i deras membran. Detta faktum motiverar att olika substanser såsom glutamat, GABA eller acetylkolin kan generera ökningen av intracellulärt kalcium.

Å andra sidan är astrocyter gialceller som inte bara svarar på närvaron av neurotransmittorer, men kan också frigöra kemikalier.

Denna överföring som just har kommenterats om hur astrocyterna fungerar, beror tack vare messengermolekylen IP3 och kalcium. IP3-messengermolekylen är ansvarig för att aktivera kalciumkanaler i cellorganeller.

Genom att göra så släpper astrocyterna dessa substanser i sin cytoplasma. Frisatta kalciumjoner stimulera produktionen av större mängder av IP3, faktum som motiverar förekomsten av elektriska vågor som utbreder astrocyt till astrocyt.

Extracellulärt stället ATP-frisättning och aktivering av purinerga receptorer angränsande astrocyter är de element som leder till överföring av sådana celler.

funktioner

Även om de i början bara fick stödfunktioner till astrocyter, har det idag visat sig att dessa celler spelar en viktig roll i flera aspekter av nervsystemets utveckling, metabolism och patologi.

Faktum är att dessa celler är väsentliga element i det trofiska och metaboliska stödet hos vissa neuroner. I sin tur, deras differentiering, genesis av deras synapser och cerebral homeostasis modulera deras överlevnad.

På så sätt är huvudfunktionerna som ges till astrocyter i olika utredningar: deltar i utvecklingen av nervsystemet, kontrollerar synaptisk funktion, reglerar blodflödet, energi och metabolism i nervsystemet, modulerar rytmerna circadians, och deltar i blod-hjärnbarriären och lipidmetabolism.

Utveckling av nervsystemet och synaptisk plasticitet

Astrocyter är celler som spelar en grundläggande roll i utvecklingen av nervsystemet. Neurons växande axoner styrs mot sina mål genom ledningsmolekylerna härledda från astrocyterna.

På samma sätt kan dessa celler spela en viktig roll vid synaptisk beskärning genom fagocytiska vägar.

Å andra sidan är astrocyter aktivt involverade i synaptogenes både under utveckling och efter lidande av sår i centrala nervsystemet.

Faktum är att flera studier har visat att den synaptiska aktiviteten hos neuroner minskar markant genom frånvaron av astrocyter och ökar när dessa typer av celler är närvarande.

Kontroll av synaptisk funktion

Vissa studier har visat att astrocyter är direkt involverade i synaptisk överföring genom att frigöra synaptiskt aktiva molekyler som är kända som gliotransmittorer..

Dessa molekyler frisätts av astrocyter som svar på neuronal synaptisk aktivitet, vilket ger exciteringen av dessa glialceller med kalciumvågor. På samma gång ger dessa molekyler upphov till neuronal excitabilitet.

I detta avseende visade Kang et al att astrocyter medlar potentiering av hämmande synaptisk överföring i hippocampala skivor. Å andra sidan visade Fellin et al att dessa gliaceller inducerar neuronal synkronisering uppmätt av glutamat.

Reglering av blodflödet

En annan viktig funktion av astrocyter är att reglera blodflödet som når nervsystemet. Denna aktivitet utförs genom koppling av förändringar i cerebral mikrocirkulation med neuronaktivitet.

Kalciumvågor i astrocyter korreleras positivt med ökningar i vaskulär mikrocirkulation. På samma sätt har bevis rapporterats att neuronala signaler inducerar kalciumvågor i astrocyter som frisätter mediatorer såsom prostaglandin E eller kväveoxid..

Denna funktion utförs eftersom astrocyterna har två domäner: en vaskulär fot och en neuronfot. Den nära sammansättningen mellan neuroner, astrocyter och blodkärl är känd som neurovaskulär korsning och är en av de viktigaste elementen för att säkerställa att nervsystemet fungerar ordentligt.

Energi och metabolism i nervsystemet

Astrocyter är celler som också bidrar till den korrekta metabolismen av centrala nervsystemet.

Denna funktion utförs tack vare processer för kontakt med blodkärl. Dessa processer tillåter astrocyter att fånga glukos från cirkulationen och ge energi metaboliter till neuroner.

Faktum är att flera undersökningar har visat att astrocyter är den huvudsakliga glykogengranulereserven i hjärnan. Dessa granuler är också mycket rikligare i områden med hög synaptisk densitet och därmed högre energiförbrukning.

Slutligen har det också visat sig att glykogenhalten i astrocyter bestäms av glutamat och att glukosmetaboliter överförs till angränsande astrocyter genom gapförbindelser..

Blood-brain barrier

Blod-hjärnbarriären är en vital struktur i nervsystemet som reglerar "ingången" av ämnen till hjärnan. Denna barriär består av endotelceller som bildar snäva korsningar och är omgivna av basala lamina, perivaskulära pericytter och astrocytternas terminaler..

Således postuleras det att astrocyter kan spela en viktig roll vid blod-hjärnbarriärens bildande och aktivitet, men den aktuella funktionen av astrocyter är inte väl dokumenterad..

Vissa studier har visat att denna typ av glialceller är ansvariga för att inducera barriäregenskaper i endotelceller genom att släppa ut olika faktorer.

Reglering av cirkadiska rytmer

Astrocyter kommunicerar med neuroner genom adenosin, ett ämne som är involverat i sömnhemostas och de kognitiva effekterna som orsakas av sömnstabilitet.

I detta avseende är inhiberingen av gliotransmission av astrocyter ett av de faktorer som förhindrar det kognitiva underskottet i samband med sömnberövande.

Lipidmetabolism och lipoproteinsekretion

Slutligen är astrocyter celler som också är relaterade till nervsystemets lipidmetabolism. Denna funktion utförs genom kolesterolnivåer, vilka regleras tätt mellan neuroner och astrocyter.

På samma sätt är förändringar i lipidmetabolism, särskilt kolesterol, också relaterade till utvecklingen av neurodegenerativa sjukdomar såsom Alzheimers sjukdom eller Pick's sjukdom..

På detta sätt är astrocyter viktiga element i hjärnans lipidmetabolism, liksom för förebyggande av neurodegenerativa sjukdomar.

referenser

  1. A. Barres Glias mysterium och magi: ett perspektiv på deras roller i hälsa och sjukdom. Neuron, 60 (2008), sid. 430-440.
  2. Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD (oktober 2008). "Sortera ut astrocytfysiologi från farmakologi".
  3. Muroyama, Y; Fujiwara, Y; Orkin, SH; Rowitch, DH (2005). "Specifikation av astrocyter av bHLH-protein SCL i en begränsad region i nervröret". 438 (7066): 360-363.
  4. Kimelberg HK, Jalonen T, Walz W (1993). "Reglering av hjärnens mikromiljö: sändare och joner". I Murphy S.Astrocytes: farmakologi och funktion. San Diego, CA: Academic Press. pp. 193-222.
  5. V. Sofroniew, H.V. Vinters Astrocytes: Biologi och patologi Acta Neuropathol, 119 (2010), sid. 7-35.
  6. Doetsch, I. Caillé, D.A. Lim, J.M. García-Verdugo, A. Alvarez-Buylla Subventricular zone astrocytes är neurala stamceller i den vuxna däggdjurshjärnan Cell, 97 (1999), s. 703-716.