Астроцити: характеристики, анатомични свойства и функции

Астроцитите, известни също като астроглии, са вид глиални клетки на невроектодермалната линия. Те произтичат от клетките, отговорни за насочване на миграцията на прекурсори по време на развитието и се формират в ранните етапи на развитието на централната нервна система.

Тези клетки се открояват като най-важните и най-многобройни глиални клетки в различните области на мозъка. Функционално те са отговорни за извършването на голям брой ключови дейности за извършване на нервна дейност.

Астроцитите са пряко свързани както с невроните, така и с другите клетки на тялото. По същия начин те отговарят за формирането на границата между тялото и централната нервна система чрез т.нар.

В тази статия ще разгледаме основните характеристики на астроцитите. Обсъждат се неговите молекулярни и физиологични свойства и се обясняват функциите, изпълнявани от този тип клетки.

Характеристики на астроцитите

Астроцитите съставляват повечето от клетките на тялото. Те са част от клетките на глията, т.е. те са серия от елементи, които са отговорни за придружаване и подпомагане на функционирането на невроните на мозъка.

Количеството астроцити в мозъка на живите същества изглежда е свързано с размера на животното. Така например, мухите имат 25% астроцити, докато мишките съдържат 60%, хора 90% и слонове 97%.

От всички видове глиални клетки най-разпространени са астроцитите. Проучванията върху неговото разпространение показват, че този тип клетки съставляват приблизително 25% от обема на мозъка.

Що се отнася до неговата функционалност, астроцитите се характеризират с донякъде загадъчна активност. От описанието му от Рамон у Кахал, един от най-известните учени в историята, а по-късно и от Рио-Ортега, се счита, че те изпълняват само поддържащи функции.

Въпреки това, през последните години функцията му е преосмислена и е доказано, че тези клетки са жизненоважни, когато позволяват правилна микросреда, която води до адекватно функциониране на мозъка.

По същия начин, молекулярните свойства, които са описани за астроцитите, показват, че тези клетки играят основна роля в предаването на информация в нервната система.

морфология

Не всички астроцити имат същите свойства. Всъщност, в зависимост от тяхната морфология, тези видове клетки могат да бъдат класифицирани в две големи групи: протоплазмени астроцити и фиброзни астроцити.

Протоплазмените астроцити се характеризират с това, че са в сивото вещество на нервната система. Процесите му включват както синапси (връзка с неврони), така и кръвоносни съдове.

Морфологично те се характеризират с кълбовидна форма, с няколко основни разклонения, които пораждат силно разклонени процеси, както и равномерно разпределение.

Влакнестите астроцити, от друга страна, се намират в бялото вещество на нервната система. Те се характеризират със свързване директно с възлите на Ранвие, както и с кръвоносните съдове.

Разклонението на фиброзните астроцити е по-малко по отношение на протоплазмите и техните процеси се характеризират с по-продължителен с нервни влакна.

Проекциите на двата вида астроцити не се припокриват в мозъка на възрастните, но е доказано, че тези видове клетки установяват разклонителни връзки със съседните астроцитни процеси.

Също така, трябва да се отбележи, че макар тази морфологична класификация да е най-използвана на научното ниво за своите изследвания, астроцитите са много хетерогенни клетки.

Всъщност, повече видове астроцити са били диференцирани според техните характеристики, като например специализирани астроцити, глия на Бергман или мюлерова глия.

структура

Структурните свойства на астроцитния цитоскелет се поддържат чрез междинната нишка. Основният компонент на тези филаменти е глиалната фибрилна кисела протеин (GFAP).

Всъщност, GFAP, индуциран при мозъчно увреждане и дегенеративни патологии на централната нервна система, чието изразяване също е подчертано с възрастта, е класическият маркер за имунохистохимичната идентификация на астроцитите.

GFAP се характеризира с представяне на осем изоформи, които произхождат от алтернативно преливане. Всеки от тях се изразява в специфични подгрупи астроцити и придава структурни свойства, различни от междинните нишки.

операция

Астроцитите се характеризират като възбудими клетки с комуникативни свойства. Това означава, че те се активират както от вътрешни сигнали, така и от външни сигнали и изпращат специфични съобщения към съседни клетки.

Този процес, осъществяван от този тип клетки, е известен като процес на "преместване". В този смисъл астроцитите са възбудими и комуникативни елементи, но не генерират потенциали за действие като неврони.

Астроцитите показват преходно повишаване на вътреклетъчната концентрация на калций. Тези модификации на калциевата концентрация са отговорни за комуникацията между астроцитите, както и за комуникацията между астроцитите и невроните.

По-конкретно, функционирането на астроцитите се характеризира със следните елементи:

1. Това се случва като вътрешни колебания, произтичащи от освобождаването на калций от вътреклетъчните запаси (спонтанно възбуждане).
2. Среща се индуцирано от предавания, освободени от неврони. По-специално, невроните освобождават вещества като АТР или глутамат, които активират рецепторите, свързани с G протеини, които водят до освобождаване на калций от ендоплазмения ретикулум.
3. Някои от удълженията на астримото са в контакт с капилярни съдове, формиращи педикуларни процеси. В други случаи, удължаването на тези клетки може да заобикаля нервните синапси.

Ядрото на астроцитите се характеризира с това, че е по-ясно от това на други видове глия клетки. По същия начин, нейната цитоплазма има голямо количество гранули от гликоген и междинни нишки.

В този смисъл астроцитите са способни да изразят в мембраната си голям брой рецептори на различни предаватели. Този факт мотивира, че различни вещества като глутамат, GABA или ацетилхолин са способни да генерират повишаване на вътреклетъчния калций.

От друга страна, астроцитите са жлъчни клетки, които не само реагират на присъствието на невротрансмитери, но също така са способни да освобождават химикали.

Това предаване, което току-що беше коментирано за функционирането на астроцитите, произхожда благодарение на молекулата на вестника IP3 и калция. Молекулата IP3 е отговорна за активиране на калциевите канали в клетъчните органели.

По този начин астроцитите освобождават тези вещества в тяхната цитоплазма. Освободените калциеви йони стимулират производството на по-големи количества IP3, факт, който мотивира появата на електрическата вълна, която се разпространява от астроцит към астроцит.

На екстрацелуларното ниво обаче освобождаването на АТР и активирането на пуринергични рецептори на съседните астроцити са елементите, които водят до комуникация на този тип клетки.

функции

Въпреки че в началото им бяха дадени само поддържащи функции на астроцитите, в момента е доказано, че тези клетки играят важна роля в няколко аспекта на развитието, метаболизма и патологията на нервната система.

Всъщност, тези клетки са съществени елементи в трофичната и метаболитна подкрепа на някои неврони. От друга страна, тяхната диференциация, генезисът на техните синапси и церебралната хомеостаза модулират тяхното оцеляване.

В този смисъл, основните функции, които са предоставени на астроцитите в различни изследвания, са: участва в развитието на нервната система, контролира синаптичната функция, регулира кръвния поток, енергията и метаболизма на нервната система, модулира ритмите циркадиан и участва в кръвно-мозъчната бариера и липидния метаболизъм.

Развитие на нервната система и синаптичната пластичност

Астроцитите са клетки, които играят основна роля в развитието на нервната система. Растящите аксони на невроните се насочват към своите цели чрез водещите молекули, получени от астроцитите.

По същия начин, тези клетки могат да играят важна роля в синаптичната подрязване чрез фагоцитни пътища.

От друга страна, астроцитите активно участват в синаптогенезата, както по време на развитието, така и след като страдат от лезии в централната нервна система.

Всъщност, няколко проучвания показват, че синаптичната активност на невроните значително намалява поради отсъствието на астроцити и се увеличава, когато присъстват тези видове клетки.

Контрол на синаптичната функция

Някои проучвания показват, че астроцитите са пряко включени в синаптичната трансмисия чрез освобождаване на синаптично активни молекули, известни като глиотрансмитери.

Тези молекули се освобождават от астроцитите в отговор на невронална синаптична активност, която предизвиква възбуждането на тези глиални клетки с калциеви вълни. По същия начин, в същото време, тези молекули предизвикват невронна възбудимост.

В този смисъл, Kang et al показват, че астроцитите медиират потенцирането на инхибиторното синаптично предаване в хипокампалните срезове. От друга страна, Fellin et al показват, че тези глиални клетки индуцират невронална синхронност, измерена чрез глутамат.

Регулиране на притока на кръв

Друга важна функция на астроцитите е да регулират кръвния поток, който достига до нервната система. Тази активност се осъществява чрез свързване на промени в мозъчната микроциркулация с невронна активност.

Калциевите вълни в астроцитите корелират положително с увеличаването на съдовата микроциркулация. По същия начин се съобщава, че невронните сигнали индуцират калциеви вълни в астроцити, които освобождават медиатори като простагландин Е или азотен оксид.

Тази функция се изпълнява, тъй като астроцитите имат две области: съдово стъпало и невронно стъпало. Тясната връзка между неврони, астроцити и кръвоносни съдове е известна като невроваскуларна връзка и е един от най-важните елементи за осигуряване на правилното функциониране на нервната система.

Енергия и метаболизъм на нервната система

Астроцитите са клетки, които също допринасят за правилния метаболизъм на централната нервна система.

Тази функция се осъществява благодарение на процесите на контакт с кръвоносните съдове. Тези процеси позволяват астроцитите да улавят глюкоза от циркулацията и да осигуряват енергийни метаболити на невроните.

Всъщност, многобройни изследвания показват, че астроцитите са основният резерв от гликоген в мозъка. По същия начин, тези гранули са много по-изобилни в райони с висока синаптична плътност и, следователно, по-голям енергиен разход.

Накрая, също така е показано, че нивата на гликоген в астроцитите се определят чрез глутамат и че глюкозните метаболити се предават на съседни астроцити чрез разцепване.

Кръвно-мозъчна бариера

Кръвно-мозъчната бариера е жизнена структура на нервната система, която регулира "влизането" на вещества в мозъка. Тази бариера се състои от ендотелни клетки, които образуват плътни връзки и са заобиколени от базалната ламина, периваскуларните перицити и терминалите на астроцитите.

Така се твърди, че астроцитите могат да играят важна роля в образуването и активността на кръвно-мозъчната бариера, но в момента тази функция на астроцитите не е добре документирана.

Някои проучвания показват, че този тип глиални клетки са отговорни за индуцирането на свойствата на берерата в ендотелните клетки, като освобождават различни фактори.

Регулиране на циркадни ритми

Астроцитите общуват с неврони чрез аденозин, вещество, което участва в хомеостазата на съня и когнитивните ефекти, произтичащи от лишаване от сън.

В този смисъл, инхибирането на глиотрансмисията на астроцитите е един от елементите, който предотвратява когнитивния дефицит, свързан с лишаване от сън.

Липиден метаболизъм и липопротеинова секреция

И накрая, астроцитите са клетки, които също са свързани с липидния метаболизъм на нервната система. Тази функция се осъществява чрез нива на холестерол, които са строго регулирани между невроните и астроцитите.

По същия начин, промените в липидния метаболизъм, особено холестерола, също са свързани с развитието на невродегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер или болестта на Пик.

По този начин астроцитите са важни елементи в липидния метаболизъм на мозъка, както и в превенцията на невродегенеративните патологии.