Caracteristicile astrocitelor, proprietăți și funcții anatomice

astrocite, cunoscute și sub denumirea de astroglias, sunt un tip de celule gliale de origine neuroectodermică. Acestea provin din celulele responsabile pentru dirijarea migrației precursorilor în timpul dezvoltării și se formează în stadiile incipiente ale dezvoltării sistemului nervos central.

Aceste celule se remarcă ca cele mai importante și mai numeroase celule gliale din diferitele regiuni ale creierului. Funcțional, ei sunt responsabili pentru realizarea unui număr mare de activități-cheie pentru desfășurarea activității nervoase.

Astrocitele sunt asociate direct atât cu neuronii cât și cu alte celule din organism. De asemenea, ei sunt responsabili pentru formarea frontierei dintre corp și sistemul nervos central prin așa-numitele glia limrani.

În acest articol revedem principalele caracteristici ale astrocitelor. Proprietățile sale moleculare și fiziologice sunt discutate, iar funcțiile efectuate de acest tip de celule sunt explicate.

Caracteristicile astrocitelor

Astrocitele formează majoritatea celulelor corpului. Acestea fac parte din celulele glia, adică sunt o serie de elemente care sunt responsabile pentru a însoți și a ajuta funcționarea neuronilor din creier.

Cantitatea de astrocite din creierul ființelor vii pare să fie legată de dimensiunea animalului. Astfel, de exemplu, muștele au 25% astrocite, în timp ce șoarecii conțin 60%, oamenii 90% și elefanții 97%.

Dintre toate tipurile de celule gliale, cele mai abundente sunt astrocitele. Studiile privind prevalența acestuia arată că acest tip de celule constituie aproximativ 25% din volumul creierului.

În ceea ce privește funcționalitatea sa, astrocitele se caracterizează printr-o activitate oarecum enigmatică. De la descrierea sa de către Ramón y Cajal, unul dintre cei mai renumiți oameni de știință din istorie și mai târziu de Río-Ortega, sa considerat că aceștia îndeplinesc doar funcții de sprijin.

Cu toate acestea, în ultimii ani funcția sa a fost reconsiderată și sa demonstrat că aceste celule sunt vitale atunci când se permite un micromediu corect care să ducă la o funcționare adecvată a creierului.

De asemenea, proprietățile moleculare care au fost descrise despre astrocite au arătat că aceste celule joacă un rol fundamental în transmiterea informațiilor în sistemul nervos.

morfologie

Nu toate astrocitele au aceleași proprietăți. De fapt, în funcție de morfologia lor, aceste tipuri de celule pot fi clasificate în două grupe mari: astrocite protoplasmice și astrocite fibroase.

Astrocitele protoplasmice se caracterizează prin faptul că se află în substanța cenușie a sistemului nervos. Procesele sale implică atât sinapse (legătura cu neuronii) cât și vasele de sânge.

Din punct de vedere morfologic, ele se caracterizează printr-o formă globulară, cu mai multe ramuri principale care dau naștere unor procese foarte ramificate, precum și o distribuție uniformă.

Astrocitele fibroase, pe de altă parte, sunt situate în materia albă a sistemului nervos. Acestea se caracterizează prin conectarea directă cu nodurile din Ranvier, precum și cu vasele de sânge.

Ramificarea astrocitelor fibroase este mai mică în raport cu protoplasmele, iar procesele lor sunt caracterizate prin faptul că sunt mai alungite de fibrele nervoase.

Proiecțiile ambelor tipuri de astrocite nu se suprapun în creierul adult, cu toate acestea, sa demonstrat că aceste tipuri de celule stabilesc intersecții cu procesele de astrocite învecinate.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că, deși această clasificare morfologică este cea mai utilizată la nivel științific pentru cercetarea sa, astrocitele sunt celule foarte eterogene.

De fapt, mai multe tipuri de astrocite au fost diferențiate în funcție de caracteristicile acestora, cum ar fi astrocitele specializate, glia lui Bergmann sau glia lui Muller.

structură

Proprietățile structurale ale citoscheletului astrocitelor sunt menținute prin rețeaua intermediară de filamente. Componenta principală a acestor filamente este proteina acidă glială fibrară (GFAP).

De fapt, GFAP indus în leziunile cerebrale și patologiile degenerative ale sistemului nervos central, a căror expresie este accentuată și cu vârsta, este markerul clasic pentru identificarea imunohistochimică a astrocitelor.

GFAP se caracterizează prin prezentarea a opt izoforme care provin de la spilcarea alternativă. Fiecare dintre ele este exprimată în anumite subgrupe de astrocite și conferă proprietăți structurale diferite de rețeaua intermediară de filamente.

operație

Astrocitele sunt caracterizate ca celule excitabile cu proprietăți comunicative. Adică, ele sunt activate atât de semnalele interne cât și de semnalele externe și trimit mesaje specifice celulelor vecine.

Acest proces efectuat de acest tip de celule este cunoscut ca procesul "gliotransmisie". În acest sens, astrocitele sunt elemente excitabile și comunicante, dar nu generează potențiale de acțiune, cum ar fi neuronii.

Astrocitele manifestă creșteri tranzitorii ale concentrației intracelulare de calciu.Aceste modificări ale concentrației de calciu sunt responsabile de comunicarea dintre astrocite, precum și de comunicarea dintre astrocite și neuroni.

Mai precis, funcționarea astrocitelor se caracterizează prin următoarele elemente:

1. Apare ca oscilații intrinseci care rezultă din eliberarea de calciu din depozitele intracelulare (excitație spontană).
2. Apare indusă de transmisiile eliberate de neuroni. În mod specific, neuronii eliberează substanțe cum ar fi ATP sau glutamat, care activează receptori cuplați la proteinele G care duc la eliberarea de calciu din reticulul endoplasmatic.
3. Unele dintre prelungirile astrictelor sunt în contact cu vasele capilare care formează procese pediculare. În alte cazuri, prelungirile acestor celule pot înconjura sinapsele nervoase.

Nucleul astrocitelor se caracterizează prin faptul că este mai clar decât cel al altor tipuri de celule glia. De asemenea, citoplasma sa are o cantitate mare de granule de glicogen și filamente intermediare.

În acest sens, astrocitele pot exprima în membrana lor un număr mare de receptori de transmițători diferiți. Acest fapt motivează faptul că substanțe diferite, cum ar fi glutamatul, GABA sau acetilcolina, sunt capabile să genereze creșterea calciului intracelular.

Pe de altă parte, astrocitele sunt celule gial care nu numai că răspund la prezența neurotransmițătorilor, ci și că pot elibera substanțe chimice.

Această transmitere care tocmai a fost comentată despre funcționarea astrocitelor provine datorită moleculei mesagerului IP3 și a calciului. Molecula meseriei IP3 este responsabilă de activarea canalelor de calciu în organele celulare.

Procedând astfel, astrocitele eliberează aceste substanțe în citoplasma lor. Ionii de calciu eliberați stimulează producerea unor cantități mai mari de IP3, fapt care motivează aspectul undei electrice care se propagă de la astrocite la astrocite.

La nivelul extracelular, pe de altă parte, eliberarea ATP și activarea receptorilor purinergici ai astrocitelor învecinate sunt elementele care dau naștere la comunicarea acestui tip de celule.

funcții

În ciuda faptului că la început le-au fost acordate doar funcții de suport astrocite, sa demonstrat acum că aceste celule joacă un rol important în diferite aspecte ale dezvoltării, metabolismului și patologiei sistemului nervos.

De fapt, aceste celule sunt elemente esențiale în sprijinul trofic și metabolic al unor neuroni. La rândul lor, diferențierea lor, geneza sinapselor lor și homeostazia cerebrală modulează supraviețuirea lor.

În acest sens, principalele funcții care au fost acordate astrocitelor în diferite cercetări sunt: ​​participă la dezvoltarea sistemului nervos, controlează funcția sinaptică, reglează fluxul sanguin, energia și metabolismul sistemului nervos, modulează ritmurile circadieni și participă la bariera hemato-encefalică și metabolismul lipidic.

Dezvoltarea sistemului nervos și plasticitatea sinaptică

Astrocitele sunt celule care joacă un rol fundamental în dezvoltarea sistemului nervos. Axoanele în creștere ale neuronilor sunt ghidate spre țintele lor prin moleculele de ghidare derivate din astrocite.

De asemenea, aceste celule pot juca un rol important în tăierea sinaptică prin căile fagocitare.

Pe de altă parte, astrocitele sunt implicate activ în sinaptogeneză, atât în ​​timpul dezvoltării, cât și după ce suferă de leziuni în sistemul nervos central.

De fapt, mai multe studii au arătat că activitatea sinaptică a neuronilor scade în special prin absența astrocitelor și crește atunci când aceste tipuri de celule sunt prezente.

Controlul funcției sinaptice

Unele studii au arătat că astrocitele sunt direct implicate în transmiterea sinaptică prin eliberarea moleculelor sinaptice active cunoscute sub numele de transmițători gliotransmițători.

Aceste molecule sunt eliberate de astrocite ca răspuns la activitatea sinaptică neuronală, care produce excitarea acestor celule gliale cu valuri de calciu. De asemenea, în același timp, aceste molecule dau naștere la excitabilitate neuronală.

În acest sens, Kang și alții au arătat că astrocitele mediază potențarea transmisiei sinaptice inhibitoare în felii hipocampale. Pe de altă parte, Fellin și colaboratorii au arătat că aceste celule glia induc sincronizarea neuronală măsurată de glutamat.

Reglarea fluxului sanguin

O altă funcție importantă a astrocitelor este de a regla fluxul sanguin care ajunge la sistemul nervos. Această activitate se realizează prin cuplarea modificărilor microcirculației creierului cu activitate neuronală.

Valurile de valț în astrocite corelează pozitiv cu creșterea microcirculației vasculare. De asemenea, au fost raportate dovezi că semnalele neuronale induc valori de calciu în astrocite care eliberează mediatori cum ar fi prostaglandina E sau oxid nitric.

Această funcție este efectuată deoarece astrocitele au două domenii: un picior vascular și un picior neuronal. Strânsa unire dintre neuroni, astrocite și vasele de sânge este cunoscută drept joncțiune neurovasculară și este unul dintre cele mai importante elemente pentru a asigura buna funcționare a sistemului nervos.

Energia și metabolismul sistemului nervos

Astrocitele sunt celule care contribuie, de asemenea, la metabolismul corect al sistemului nervos central.

Această funcție se realizează datorită proceselor de contact cu vasele de sânge. Aceste procese permit astrocitelor să capteze glucoza din circulație și să furnizeze metaboliții energetici către neuroni.

De fapt, cercetările multiple au arătat că astrocitele sunt rezerva principală de granule de glicogen în creier. De asemenea, aceste granule sunt mult mai abundente în zone cu densitate sinaptică ridicată și, prin urmare, cheltuieli mai mari cu energia.

În cele din urmă, s-a arătat, de asemenea, că nivelurile de glicogen în astrocite sunt determinate de glutamat și că metaboliții de glucoză sunt transmiși astrocitelor învecinate prin joncțiuni gap.

Bariera hemato-cerebrală

Bariera hemato-encefalică este o structură vitală a sistemului nervos care reglementează "intrarea" substanțelor în creier. Această barieră constă în celule endoteliale care formează joncțiuni strânse și sunt înconjurate de lamele bazale, pericysculare și terminalele astrocitelor.

Astfel, se presupune că astrocitele pot juca un rol important în formarea și activitatea bariera hemato-encefalică, totuși, în prezent, această funcție de astrocite nu este bine documentată.

Unele studii au arătat că acest tip de celule gliale sunt responsabile pentru inducerea proprietăților de berrera în celulele endoteliale prin eliberarea de diferiți factori.

Reglarea ritmurilor circadiene

Astrocitele comunică cu neuronii prin adenozină, o substanță care este implicată în homeostazia somnului și efectele cognitive care rezultă din privarea de somn.

În acest sens, inhibarea gliotransmisiei astrocitelor este unul dintre elementele care împiedică deficitul cognitiv asociat cu privarea de somn.

Metabolismul lipidic și secreția de lipoproteine

În cele din urmă, astrocitele sunt celule care sunt, de asemenea, legate de metabolismul lipidic al sistemului nervos. Această funcție este efectuată prin niveluri de colesterol, care sunt bine reglementate între neuroni și astrocite.

De asemenea, modificările în metabolismul lipidic, în special colesterolul, sunt de asemenea legate de dezvoltarea bolilor neurodegenerative, cum ar fi boala Alzheimer sau boala lui Pick.

În acest fel, astrocitele sunt elemente importante în metabolismul lipidic al creierului, precum și în prevenirea patologiilor neurodegenerative.

referințe

1. A. Barres Misterul și magia gliei: o perspectivă asupra rolului lor în sănătate și boli. Neuron, 60 (2008), pag. 430-440.
2. Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD (octombrie 2008). "Sortarea fiziologiei astrocitelor din farmacologie".
3. Muroyama, Y; Fujiwara, Y; Orkin, SH; Rowitch, DH (2005). "Specificarea astrocitelor de către proteina SCH bHLH într-o regiune restrânsă a tubului neural". 438 (7066): 360-363.
4. Kimelberg HK, Jalonen T, Walz W (1993). "Reglementarea micromediului creierului: emițătoare și ioni". În Murphy S. Astrocite: farmacologie și funcție. San Diego, CA: Academic Press. pp. 193-222.
5. V. Sofroniew, H.V. Vinterii Astrocite: biologie și patologie Acta Neuropathol, 119 (2010), p. 7-35.
6. Doetsch, I. Caillé, D.A. Lim, J.M. García-Verdugo, A. Alvarez-Buylla Astrocitele din zona subventriculară sunt celule stem neurale în creierul creierului mamifer adult, Cell, 97 (1999), pp. 703-716.