Astrocīti, anatomiskās īpašības un funkcijas



The astrocīti, pazīstams arī kā astroglías, tās ir neuroektodermālas cilmes šūnu gliju šūnas. Iegūti no šūnām, kas atbild par prekursoru migrācijas virzību attīstības laikā un veidojas centrālās nervu sistēmas attīstības sākumposmā..

Šīs šūnas izceļas kā vissvarīgākās un daudzās glikozes šūnas dažādos smadzeņu reģionos. Funkcionāli viņi ir atbildīgi par daudzu galveno darbību veikšanu nervu darbības veikšanai.

Astrocīti ir tieši saistīti ar neironiem un citām ķermeņa šūnām. Tāpat viņi ir atbildīgi par robežas veidošanos starp ķermeni un centrālo nervu sistēmu, izmantojot tā sauktos glia limitānus.

Šajā rakstā aplūkotas astrocītu galvenās īpašības. Tiek apspriestas tās molekulārās un fizioloģiskās īpašības, un tiek izskaidrotas funkcijas, ko veic šāda veida šūnas.

Astrocītu raksturojums

Astrocīti veido lielāko daļu organisma šūnu. Tie ir daļa no glia šūnām, tas ir, tie ir vairāki elementi, kas ir atbildīgi par encefalona neironu pievienošanos un darbību..

Šķiet, ka astrocītu daudzums dzīvo būtņu smadzenēs ir saistīts ar dzīvnieka lielumu. Tādējādi, piemēram, mušas ir 25% astrocītu, savukārt pelēm ir 60%, cilvēkiem 90% un ziloņiem 97%..

Visu veidu glialu šūnām visbiežāk ir astrocīti. Pētījumi par tā izplatību liecina, ka šāda veida šūnas veido aptuveni 25% no smadzeņu tilpuma.

Attiecībā uz tās funkcionalitāti astrocītiem ir raksturīga nedaudz mīklaino aktivitāte. Kopš tā apraksta Ramón y Cajal, viens no slavenākajiem zinātniekiem vēsturē, un vēlāk - Río-Ortega, tika uzskatīts, ka viņi veic tikai atbalsta funkcijas.

Tomēr pēdējo gadu laikā tā funkcija ir pārskatīta, un ir pierādīts, ka šīs šūnas ir būtiskas, lai ļautu pareizai mikroklimatai, kas noved pie adekvātas smadzeņu darbības..

Tāpat molekulārās īpašības, kas aprakstītas par astrocītiem, ir parādījušas, ka šīm šūnām ir būtiska nozīme informācijas pārraidei nervu sistēmā..

Morfoloģija

Ne visiem astrocītiem ir tādas pašas īpašības. Faktiski, atkarībā no to morfoloģijas, šos šūnu veidus var iedalīt divās lielās grupās: protoplazmatiskie astrocīti un šķiedru astrocīti..

Protoplazmas astrocītiem ir raksturīga nervu sistēmas pelēkā viela. Tās procesi ietver gan sinapses (savienojumu ar neironiem), gan asinsvadus.

Morfoloģiski tās raksturo globoza forma, ar vairākām galvenajām nozarēm, kas rada ļoti sazarotu procesu, kā arī vienotu sadalījumu..

No otras puses, šķiedru astrocīti atrodas nervu sistēmas baltā vielā. Tās raksturo savienojums ar Ranviera mezgliem, kā arī ar asinsvadiem.

Šķiedru astrocītu filiāle ir mazāka attiecībā pret protoplazmām, un to procesus raksturo nervu šķiedru garums..

Abu veidu astrocītu projekcijas pieaugušo smadzenēs nepārklājas, tomēr ir pierādīts, ka šie šūnu veidi rada plaisu savienojumus ar blakus esošajiem astrocītu procesiem..

Tāpat jāatzīmē, ka, lai gan šī morfoloģiskā klasifikācija ir visizplatītākā zinātniskā līmenī tās pētniecībai, astrocīti ir ļoti neviendabīgas šūnas..

Faktiski vairāki astrocītu veidi ir diferencēti atkarībā no to īpašībām, piemēram, specializētiem astrocītiem, Bergmana glia vai Mullera glia..

Struktūra

Astrocītu citoskeleta strukturālās īpašības tiek uzturētas caur starpslāņu tīklu. Šo pavedienu galvenais komponents ir glialfibrilārās skābes proteīns (GFAP)..

Faktiski GFAP, ko izraisa smadzeņu bojājumi un centrālās nervu sistēmas deģeneratīvās slimības, kuru izpausme ir akcentēta arī ar vecumu, ir klasisks astrocītu imūnhistoķīmiskās identifikācijas marķieris..

GFAP raksturo astoņas izoformas, kuru izcelsme ir alternatīva spilcija. Katrs no tiem ir izteikts konkrētās astrocītu apakšgrupās un piešķir strukturālas īpašības, kas atšķiras no starpslāņu tīkla.

Darbība

Astrocīti ir raksturīgi kā ierosinošas šūnas ar komunikatīvām īpašībām. Tas nozīmē, ka tos aktivizē gan iekšējie signāli, gan ārējie signāli un sūta konkrētas ziņas kaimiņu šūnām.

Šo procesu, ko veic šāda veida šūnas, sauc par "gliotransmisijas" procesu. Šajā ziņā astrocīti ir uzbudināmi un komunikatīvi elementi, bet nerada tādus darbības potenciālus kā neironi.

Astrocītiem piemīt pārejošs intracelulāro kalcija koncentrācijas pieaugums. Šīs kalcija koncentrācijas izmaiņas ir atbildīgas par saziņu starp astrocītiem, kā arī komunikāciju starp astrocītiem un neironiem..

Precīzāk, astrocītu darbību raksturo šādi elementi:

  1. Izpaužas kā iekšējās svārstības, ko izraisa kalcija izdalīšanās no intracelulāriem veikaliem (spontāna ierosme).
  2. Notiek indukcijas, ko izraisa neironu atbrīvotas transmisijas. Konkrēti neironu izdalās vielas, piemēram, ATP vai glutamāts, kas aktivizē receptorus, kas saistīti ar G proteīniem, kas noved pie kalcija izdalīšanās no endoplazmas retikulāta..
  3. Daži astrictos pagarinājumi saskaras ar kapilāru kuģiem, kas veido pedikulu procesus. Citos gadījumos šo šūnu pagarināšanās var aptvert nervu sinapses.

Astrocītu kodolu raksturo skaidrība nekā citiem glia šūnu veidiem. Līdzīgi, tā citoplazmā ir liels glikogēna granulu un starpfilamentu daudzums.

Šajā ziņā astrocīti spēj izteikt membrānā lielu skaitu dažādu raidītāju receptoru. Šis fakts motivē, ka dažādas vielas, piemēram, glutamāts, GABA vai acetilholīns, spēj radīt intracelulāro kalcija pieaugumu..

No otras puses, astrocīti ir liellopu šūnas, kas ne tikai reaģē uz neirotransmiteru klātbūtni, bet arī spēj atbrīvot ķimikālijas..

Šī pārraide, kas tikko tika komentēta par astrocītu darbību, ir radusies, pateicoties kurjera molekulai IP3 un kalcijam. IP3 ziņojuma molekula ir atbildīga par kalcija kanālu aktivizēšanu šūnu organellos.

Tādējādi astrocīti atbrīvo šīs vielas citoplazmā. Atbrīvotie kalcija joni stimulē augstāku IP3 daudzumu veidošanos, kas motivē elektrisko viļņu parādīšanos, kas izplatās no astrocītiem līdz astrocītiem..

No otras puses, ekstracelulārā līmenī ATP izdalīšanās un kaimiņu astrocītu purinergisko receptoru aktivizācija ir elementi, kas izraisa šāda veida šūnu saziņu..

Funkcijas

Lai gan sākumā viņiem tika piešķirtas tikai astrocītu atbalsta funkcijas, mūsdienās ir pierādīts, ka šīm šūnām ir svarīga loma vairākos nervu sistēmas attīstības, vielmaiņas un patoloģijas aspektos..

Faktiski šīs šūnas ir būtisks elements dažu neironu trofiskajā un vielmaiņas atbalstā. Savukārt to diferenciācija, viņu sinapšu ģenēze un smadzeņu homeostāze modulē to izdzīvošanu.

Šajā ziņā galvenās funkcijas, kas ir piešķirtas astrocītiem dažādos pētījumos, ir: piedalās nervu sistēmas attīstībā, kontrolē sinaptisko funkciju, regulē asins plūsmu, enerģiju un nervu sistēmas metabolismu, modulē ritmus cirkadians, un piedalās asins-smadzeņu barjerā un lipīdu vielmaiņā.

Nervu sistēmas un sinaptiskā plastiskuma attīstība

Astrocīti ir šūnas, kurām ir būtiska loma nervu sistēmas attīstībā. Neironu augošie aksoni tiek virzīti uz savu mērķu virzienu caur astrocītu atvasinātajām molekulām.

Tāpat šajās šūnās varētu būt nozīmīga loma sinaptiskā apgriešanā ar fagocītu ceļiem.

No otras puses, astrocīti ir aktīvi iesaistīti sinaptogēnē, gan attīstības laikā, gan pēc centrālās nervu sistēmas bojājumiem..

Faktiski vairāki pētījumi ir parādījuši, ka neironu sinaptiskā aktivitāte ievērojami pazeminās, ja nav astrocītu, un palielinās, ja ir šāda veida šūnas..

Synaptic funkcijas kontrole

Daži pētījumi ir parādījuši, ka astrocīti ir tieši iesaistīti sinaptiskā transmisijā, atbrīvojot sinaptiski aktīvas molekulas, kas pazīstamas kā gliotransmiteri..

Astrocīti atbrīvo šīs molekulas, reaģējot uz neironu sinaptisko aktivitāti, kas rada šo gliālo šūnu ierosinājumu ar kalcija viļņiem. Tāpat vienlaicīgi šīs molekulas izraisa neironu uzbudināmību.

Šajā ziņā Kang et al parādīja, ka astrocīti veicina inhibējošas sinaptiskās transmisijas pastiprināšanos hipokampu šķēlītēs. No otras puses, Fellin et al parādīja, ka šīs glia šūnas izraisa neironu sinhroniju, ko mēra ar glutamātu..

Asins plūsmas regulēšana

Vēl viena svarīga astrocītu funkcija ir regulēt nervu sistēmu sasniedzošo asins plūsmu. Šī aktivitāte tiek veikta, apvienojot smadzeņu mikrocirkulācijas izmaiņas ar neironu aktivitāti.

Kalcija viļņi astrocītos pozitīvi korelē ar asinsvadu mikrocirkulācijas pieaugumu. Tāpat ir pierādīts, ka neironu signāli izraisa kalcija viļņus astrocītos, kas atbrīvo mediatorus, piemēram, prostaglandīnu E vai slāpekļa oksīdu..

Šī funkcija tiek veikta, jo astrocītiem ir divi domēni: asinsvadu pēdas un neironu pēdas. Ciešā savienība starp neironiem, astrocītiem un asinsvadiem ir pazīstama kā neirovaskulārais mezgls un ir viens no svarīgākajiem elementiem, lai nodrošinātu nervu sistēmas pareizu darbību..

Nervu sistēmas enerģija un vielmaiņa

Astrocīti ir šūnas, kas veicina arī centrālās nervu sistēmas pareizu metabolismu.

Šī funkcija tiek veikta, pateicoties kontaktiem ar asinsvadiem. Šie procesi ļauj astrocītiem uztvert glikozi no asinsrites un nodrošināt enerģētiskos metabolītus neironiem.

Faktiski, vairāki pētījumi liecina, ka astrocīti ir galvenā glikogēna granulu rezerve smadzenēs. Arī šīs granulas ir daudz bagātākas vietās ar augstu sinaptisko blīvumu un līdz ar to lielākiem enerģijas izdevumiem.

Visbeidzot, ir arī pierādīts, ka glikogēna līmenis astrocītos tiek noteikts ar glutamātu un ka glikozes metabolīti tiek pārnesti uz blakus esošajiem astrocītiem caur plaisu savienojumiem..

Asins-smadzeņu barjera

Asins smadzeņu barjera ir būtiska nervu sistēmas struktūra, kas regulē vielu iekļūšanu smadzenēs. Šī barjera sastāv no endotēlija šūnām, kas veido saspringtos savienojumus, un to ieskauj bazālās lamina, perivaskulāri pericīti un astrocītu termināli..

Līdz ar to tiek apgalvots, ka astrocītiem varētu būt nozīmīga loma asins-smadzeņu barjeras veidošanā un aktivitātē, tomēr šobrīd minētā astrocītu funkcija nav labi dokumentēta..

Daži pētījumi ir parādījuši, ka šāda veida glielu šūnas ir atbildīgas par barjeras īpašību izraisīšanu endotēlija šūnās, atbrīvojot dažādus faktorus..

Cirkadianta ritmu regulēšana

Astrocīti sazinās ar neironiem, izmantojot adenozīnu - vielu, kas ir iesaistīta miega homeostāzē, un kognitīvajām sekām, ko rada miega atņemšana..

Šajā ziņā astrocītu gliotransmisijas inhibēšana ir viens no elementiem, kas novērš kognitīvo deficītu, kas saistīts ar miega atņemšanu..

Lipīdu vielmaiņa un lipoproteīnu sekrēcija

Visbeidzot, astrocīti ir šūnas, kas ir saistītas arī ar nervu sistēmas lipīdu metabolismu. Šī funkcija tiek veikta, izmantojot holesterīna līmeni, kas ir cieši regulēts starp neironiem un astrocītiem.

Tāpat arī lipīdu vielmaiņas, īpaši holesterīna, izmaiņas ir saistītas ar neirodeģeneratīvo slimību, piemēram, Alcheimera slimības vai Pick slimības, attīstību..

Šādā veidā astrocīti ir svarīgi elementi smadzeņu lipīdu metabolismā, kā arī neirodeģeneratīvo slimību profilaksei..

Atsauces

  1. A. Barres Glia noslēpums un maģija: perspektīva par viņu lomu veselībā un slimībās. Neuron, 60 (2008), lpp. 430-440.
  2. Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD (2008. gada oktobris). "Astrocītu fizioloģijas šķirošana no farmakoloģijas".
  3. Murojama, Y; Fujiwara, Y; Orkin, SH; Rowitch, DH (2005). "Astrocītu specifikācija ar bHLH proteīnu SCL neironu caurules ierobežotā rajonā". 438 (7066): 360-363.
  4. Kimelberg HK, Jalonen T, Walz W (1993). "Smadzeņu mikrovides regulēšana: raidītāji un joni." Murphy S.Astrocytes: farmakoloģija un funkcijas. San Diego, CA: Academic Press. pp. 193-222.
  5. V. Sofroniew, H.V. Vinters Astrocīti: bioloģija un patoloģija Acta Neuropathol, 119 (2010), p. 7-35.
  6. Doetsch, I. Caillé, D.A. Lim, J.M. García-Verdugo, A. Alvarez-Buylla Subventricular zonas astrocīti ir nervu cilmes šūnas pieaugušo zīdītāju smadzeņu šūnā, 97 (1999), pp. 703-716.