Charakteristiky astrocytů, anatomické vlastnosti a funkce



astrocyty, také známý jako astroglías, jsou typem gliových buněk neuroektodermální linie. Odvozeno z buněk zodpovědných za řízení migrace prekurzorů během vývoje a vzniklých v raném stadiu vývoje centrálního nervového systému.

Tyto buňky vystupují jako nejdůležitější a nejpočetnější gliové buňky v různých oblastech mozku. Funkčně zodpovídají za provádění velkého množství klíčových činností pro výkon nervové činnosti.

Astrocyty jsou přímo spojeny jak s neurony, tak s jinými tělními buňkami. Stejně tak jsou zodpovědné za vytvoření hranice mezi tělem a centrálním nervovým systémem prostřednictvím tzv. Glia limitans.

V tomto článku se zabýváme hlavními charakteristikami astrocytů. Jsou diskutovány jeho molekulární a fyziologické vlastnosti a jsou vysvětleny funkce tohoto typu buněk.

Charakteristika astrocytů

Astrocyty tvoří většinu tělních buněk. Jsou součástí buněk glia, to znamená, že jsou to série prvků, které jsou zodpovědné za doprovod a pomoc při fungování neuronů encefalonu.

Zdá se, že množství astrocytů v mozku živých bytostí souvisí s velikostí zvířete. Tak například mouchy mají 25% astrocytů, zatímco myši obsahují 60%, lidé 90% a slony 97%..

Ze všech typů gliových buněk jsou nejrozšířenější astrocyty. Studie o jeho prevalenci ukazují, že tento typ buněk představuje přibližně 25% objemu mozku.

Pokud jde o jeho funkčnost, astrocyty se vyznačují poněkud záhadnou aktivitou. Od jeho popisu Ramón y Cajal, jeden z nejslavnějších vědců v historii, a pozdnější, Río-Ortega, to bylo zvažoval to oni jen vykonávají podpůrné funkce.

Během posledních let však byla jeho funkce přehodnocena a bylo prokázáno, že tyto buňky jsou nezbytné pro umožnění správného mikroprostředí, které vede k adekvátnímu fungování mozku..

Podobně molekulární vlastnosti, které byly popsány o astrocytech, ukázaly, že tyto buňky hrají zásadní úlohu v přenosu informací v nervovém systému..

Morfologie

Ne všechny astrocyty mají stejné vlastnosti. Ve skutečnosti, v závislosti na jejich morfologii, mohou být tyto typy buněk rozděleny do dvou velkých skupin: protoplazmatické astrocyty a fibrózní astrocyty.

Protoplasmové astrocyty se vyznačují tím, že jsou v šedé hmotě nervového systému. Jeho procesy zahrnují jak synapsy (spojení s neurony) tak krevní cévy.

Morfologicky se vyznačují kulovitým tvarem, s několika hlavními větvemi, které dávají vzniknout velmi rozvětveným procesům, stejně jako rovnoměrnému rozložení.

Vláknité astrocyty se naopak nacházejí v bílé hmotě nervového systému. Oni jsou charakterizováni spojením přímo s uzly Ranvier, stejně jako s cévami.

Rozvětvení vláknitých astrocytů je menší s ohledem na protoplazmy a jejich procesy jsou charakterizovány tím, že jsou protáhlé nervovými vlákny..

Projekce obou typů astrocytů se v dospělém mozku nepřekrývají, nicméně bylo prokázáno, že tyto typy buněk vytvářejí mezerové spojení se sousedními procesy astrocytů.

Podobně je třeba poznamenat, že ačkoliv je tato morfologická klasifikace nejpoužívanější na vědecké úrovni pro svůj výzkum, astrocyty jsou velmi heterogenní buňky..

Ve skutečnosti, více typů astrocytů bylo rozlišeno podle jejich charakteristik, takový jako specializované astrocytes, Bergmann je glia nebo Muller je glia..

Struktura

Strukturní vlastnosti cytoskeletu astrocytů jsou udržovány přes mezilehlou síť vláken. Hlavní složkou těchto vláken je kyselý protein gliálních fibrilárních buněk (GFAP)..

Ve skutečnosti je GFAP indukován při poškození mozku a degenerativních onemocněních centrálního nervového systému, jehož exprese je také akcentována věkem, je klasickým markerem imunohistochemické identifikace astrocytů..

GFAP je charakterizován prezentací osmi izoforem, které vznikají alternativním postřikem. Každý z nich je exprimován ve specifických podskupinách astrocytů a poskytuje strukturní vlastnosti odlišné od mezilehlé sítě vláken.

Provoz

Astrocyty jsou charakterizovány jako excitovatelné buňky s komunikačními vlastnostmi. To znamená, že jsou aktivovány jak interními signály, tak externími signály a vysílají specifické zprávy sousedním buňkám.

Tento proces prováděný tímto typem buněk je znám jako proces "gliotransmise". V tomto smyslu jsou astrocyty excitativní a komunikativní elementy, ale nevytvářejí akční potenciál jako neurony.

Astrocyty vykazují přechodné zvýšení intracelulární koncentrace vápníku. Tyto modifikace koncentrace vápníku jsou zodpovědné za komunikaci mezi astrocyty a také komunikaci mezi astrocyty a neurony..

Přesněji řečeno, fungování astrocytů je charakterizováno těmito prvky:

  1. Vyskytuje se jako vnitřní oscilace vyplývající z uvolňování vápníku z intracelulárních zásob (spontánní excitace).
  2. Vyskytuje se v důsledku přenosů uvolňovaných neurony. Specificky neurony uvolňují látky jako ATP nebo glutamát, které aktivují receptory spojené s G proteiny, které vedou k uvolňování vápníku z endoplazmatického retikula.
  3. Některá prodloužení astronomů jsou v kontaktu s kapilárními cévami, které tvoří pedikulární procesy. V jiných případech mohou prodloužení těchto buněk obklopovat nervové synapsy.

Jádro astrocytů je charakterizováno tím, že je jasnější než u jiných typů buněk glia. Podobně, jeho cytoplazma má velké množství glykogenových granulí a intermediárních filamentů.

V tomto smyslu jsou astrocyty schopny exprimovat ve své membráně velký počet receptorů různých vysílačů. Tato skutečnost motivuje, že různé látky, jako je glutamát, GABA nebo acetylcholin, jsou schopny vytvářet zvýšení intracelulárního vápníku..

Na druhou stranu astrocyty jsou giální buňky, které nejen reagují na přítomnost neurotransmiterů, ale jsou také schopny uvolňovat chemické látky..

Tento přenos, který byl právě zmíněn o fungování astrocytů, vzniká díky molekule messenger IP3 a vápníku. IP3 messenger molekula je zodpovědná za aktivaci vápníkových kanálů v buněčných organelách.

Tímto způsobem astrocyty uvolňují tyto látky do své cytoplazmy. Uvolněné ionty vápníku stimulují produkci vyšších množství IP3, což je motivací pro vznik elektrické vlny, která se šíří z astrocytů do astrocytů..

Na extracelulární úrovni jsou na druhé straně uvolňování ATP a aktivace purinergních receptorů sousedních astrocytů prvky, které vedou ke komunikaci tohoto typu buněk..

Funkce

Ačkoliv byly na počátku poskytnuty pouze podpůrné funkce pro astrocyty, v současné době bylo prokázáno, že tyto buňky hrají důležitou roli v několika aspektech vývoje, metabolismu a patologie nervového systému..

Ve skutečnosti jsou tyto buňky základními prvky trofické a metabolické podpory některých neuronů. Jejich diferenciace, geneze jejich synapsí a mozková homeostáza modulují jejich přežití.

V tomto smyslu jsou hlavními funkcemi, které byly astrocytům v různých vyšetřováních poskytnuty,: účast na vývoji nervového systému, ovládání synaptické funkce, regulace průtoku krve, energie a metabolismu nervového systému, modulace rytmů podílí se na hematoencefalické bariéře a metabolismu lipidů.

Vývoj nervové soustavy a synaptické plasticity

Astrocyty jsou buňky, které hrají zásadní roli ve vývoji nervového systému. Rostoucí axony neuronů jsou vedeny směrem k jejich cílům prostřednictvím vodicích molekul odvozených z astrocytů.

Podobně by tyto buňky mohly hrát důležitou roli v synaptickém prořezávání prostřednictvím fagocytárních drah.

Na druhé straně se astrocyty aktivně podílejí na synaptogenezi, a to jak během vývoje, tak i po postižení lézí v centrální nervové soustavě..

Ve skutečnosti několik studií ukázalo, že synaptická aktivita neuronů výrazně klesá díky absenci astrocytů a zvyšuje se, když jsou tyto typy buněk přítomny..

Řízení synaptické funkce

Některé studie ukázaly, že astrocyty jsou přímo zapojeny do synaptického přenosu uvolňováním synapticky aktivních molekul známých jako gliotransmitery..

Tyto molekuly jsou uvolňovány astrocyty v reakci na neuronální synaptickou aktivitu, která produkuje excitaci těchto gliových buněk vápníkovými vlnami. Podobně tyto molekuly současně vyvolávají excitabilitu neuronů.

V tomto smyslu Kang et al ukázali, že astrocyty zprostředkovávají zesílení inhibičního synaptického přenosu v hipokampálních řezech. Na druhé straně Fellin a kol. Ukázali, že tyto gliové buňky indukují neuronální synchronizaci měřenou glutamátem.

Regulace průtoku krve

Další důležitou funkcí astrocytů je regulovat průtok krve, který se dostává do nervového systému. Tato aktivita se provádí spojením změn v mozkové mikrocirkulaci s neuronovou aktivitou.

Vápníkové vlny v astrocytech korelují pozitivně se zvýšením vaskulární mikrocirkulace. Podobně bylo popsáno, že neuronální signály indukují vápníkové vlny v astrocytech, které uvolňují mediátory, jako je prostaglandin E nebo oxid dusnatý..

Tato funkce se provádí, protože astrocyty mají dvě domény: vaskulární nohu a neuronální nohu. Úzká spojitost mezi neurony, astrocyty a krevními cévami je známa jako neurovaskulární spojení a je jedním z nejdůležitějších prvků k zajištění řádného fungování nervového systému..

Energie a metabolismus nervového systému

Astrocyty jsou buňky, které také přispívají ke správnému metabolismu centrálního nervového systému.

Tato funkce se provádí díky kontaktu s cévami. Tyto procesy umožňují astrocytům zachytit glukózu z oběhu a poskytnout neuronům energetické metabolity.

Mnohonásobné vyšetřování ukázalo, že astrocyty jsou hlavní zásobou glykogenu v mozku. Tyto granule jsou také mnohem hojnější v oblastech s vysokou synaptickou hustotou, a tudíž s vyššími výdaji energie.

Nakonec bylo také prokázáno, že hladiny glykogenu v astrocytech jsou určeny glutamátem a že metabolity glukózy jsou přenášeny do sousedních astrocytů přes mezerové spoje..

Bariéra krev-mozek

Bariéra krev-mozek je životně důležitá struktura nervového systému, která reguluje "vstup" látek do mozku. Tato bariéra se skládá z endotelových buněk, které tvoří těsné spojení a jsou obklopeny bazální laminou, perivaskulárními pericyty a terminály astrocytů..

Předpokládá se tedy, že astrocyty by mohly hrát důležitou roli při tvorbě a aktivitě hematoencefalické bariéry, avšak v současné době není uvedená funkce astrocytů dobře zdokumentována..

Některé studie ukázaly, že tento typ gliových buněk je zodpovědný za navození bariérových vlastností v endotelových buňkách uvolněním různých faktorů..

Regulace cirkadiánních rytmů

Astrocyty komunikují s neurony prostřednictvím adenosinu, látky, která se podílí na spánkové homeostáze a kognitivních účincích vyplývajících z deprivace spánku..

V tomto smyslu je inhibice gliotransmise astrocytů jedním z prvků, které zabraňují kognitivnímu deficitu spojenému s deprivací spánku..

Metabolismus lipidů a sekrece lipoproteinů

A konečně astrocyty jsou buňky, které také souvisejí s metabolismem lipidů nervového systému. Tato funkce se provádí prostřednictvím hladin cholesterolu, které jsou pevně regulovány mezi neurony a astrocyty.

Podobně změny metabolismu lipidů, zejména cholesterolu, jsou také spojeny s rozvojem neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba nebo Pickova choroba..

Tímto způsobem jsou astrocyty důležitými prvky v metabolismu lipidů v mozku, stejně jako v prevenci neurodegenerativních onemocnění..

Odkazy

  1. A. Barres Tajemství a kouzlo glia: pohled na jejich role ve zdraví a nemoci. Neuron, 60 (2008), pp. 430-440.
  2. Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD (říjen 2008). "Třídění astrocytární fyziologie z farmakologie".
  3. Muroyama, Y; Fujiwara, Y; Orkin, SH; Rowitch, DH (2005). "Specifikace astrocytů proteinem bHLH SCL v omezené oblasti nervové trubice". 438 (7066): 360-363.
  4. Kimelberg HK, Jalonen T, Walz W (1993). "Regulace mikroprostředí mozku: vysílače a ionty.". V Murphy S.Astrocyty: farmakologie a funkce. San Diego, CA: Academic Press. pp. 193-222.
  5. V. Sofroniew, H.V. Vinters Astrocytes: biologie a patologie Acta Neuropathol, 119 (2010), s. 7-35.
  6. Doetsch, I. Caillé, D.A. Lim, J.M. García-Verdugo, A. Alvarez-Buylla Subventrikulární zóna astrocyty jsou nervové kmenové buňky v dospělé savčí mozkové buňce, 97 (1999), pp. 703-716.