Astrozyten Eigenschaften, anatomische Eigenschaften und Funktionen

Die Astrozyten, auch bekannt als Astroglias, sind eine Art von Gliazellen der neuroektodermalen Linie. Sie stammen von den Zellen ab, die für die Steuerung der Migration von Vorläufern während der Entwicklung verantwortlich sind und werden in den frühen Stadien der Entwicklung des Zentralnervensystems gebildet.

Diese Zellen zeichnen sich als die wichtigsten und zahlreichsten Gliazellen innerhalb der verschiedenen Regionen des Gehirns aus. Funktionell sind sie verantwortlich für die Durchführung einer großen Anzahl von Schlüsselaktivitäten für die Durchführung von nervösen Aktivitäten.

Astrozyten sind direkt mit Neuronen und anderen Zellen im Körper assoziiert. Ebenso sind sie dafür verantwortlich, durch die sogenannten Glia limitans die Grenze zwischen Körper und Zentralnervensystem zu bilden.

In diesem Artikel besprechen wir die Hauptmerkmale von Astrozyten. Seine molekularen und physiologischen Eigenschaften werden diskutiert, und die Funktionen, die von diesem Zelltyp ausgeführt werden, werden erklärt.

Eigenschaften von Astrozyten

Astrozyten bilden den größten Teil der Körperzellen. Sie sind Teil der Gliazellen, dh sie sind eine Reihe von Elementen, die dafür verantwortlich sind, das Funktionieren der Neuronen des Gehirns zu begleiten und zu unterstützen.

Die Menge an Astrozyten im Gehirn von Lebewesen scheint mit der Größe des Tieres in Zusammenhang zu stehen. So haben beispielsweise Fliegen 25% Astrozyten, während Mäuse 60%, Menschen 90% und Elefanten 97% enthalten.

Von allen Arten von Gliazellen sind die Astrozyten am häufigsten. Studien zu seiner Prävalenz zeigen, dass diese Art von Zellen etwa 25% des Hirnvolumens ausmachen.

In Bezug auf ihre Funktionalität zeichnen sich Astrozyten durch eine etwas rätselhafte Aktivität aus. Seit seiner Beschreibung durch Ramón y Cajal, einem der berühmtesten Wissenschaftler der Geschichte, und später von Río-Ortega, wurde angenommen, dass sie nur unterstützende Funktionen ausüben.

In den letzten Jahren wurde jedoch ihre Funktion neu überdacht und es wurde gezeigt, dass diese Zellen lebenswichtig sind, wenn sie eine korrekte Mikroumgebung erlauben, die eine adäquate Funktion des Gehirns ermöglicht.

In ähnlicher Weise haben die molekularen Eigenschaften, die über Astrozyten beschrieben wurden, gezeigt, dass diese Zellen eine fundamentale Rolle bei der Übertragung von Information innerhalb des Nervensystems spielen.

Morphologie

Nicht alle Astrozyten haben die gleichen Eigenschaften. Tatsächlich können diese Arten von Zellen in Abhängigkeit von ihrer Morphologie in zwei große Gruppen eingeteilt werden: Protoplasma-Astrozyten und Faser-Astrozyten.

Protoplasmatische Astrozyten sind dadurch gekennzeichnet, dass sie sich innerhalb der grauen Substanz des Nervensystems befinden. Seine Prozesse beinhalten sowohl Synapsen (Verbindung mit Neuronen) als auch Blutgefäße.

Morphologisch sind sie durch eine kugelige Form gekennzeichnet, mit mehreren Hauptzweigen, die zu stark verzweigten Prozessen führen, sowie zu einer gleichmäßigen Verteilung.

Fibröse Astrozyten befinden sich dagegen in der weißen Substanz des Nervensystems. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich direkt mit den Knoten von Ranvier sowie mit den Blutgefäßen verbinden.

Die Verzweigung der fasrigen Astrocyten ist kleiner in Bezug auf die Protoplasten, und ihre Prozesse sind dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Nervenfasern länglicher sind.

Die Projektionen beider Arten von Astrozyten überlappen sich im adulten Gehirn nicht, es wurde jedoch gezeigt, dass diese Arten von Zellen Gap Junctions mit benachbarten Astrocyten-Prozessen herstellen.

Gleichermaßen sollte beachtet werden, dass, obwohl diese morphologische Klassifizierung auf wissenschaftlicher Ebene am häufigsten für ihre Forschung verwendet wird, Astrozyten sehr heterogene Zellen sind.

In der Tat wurden mehr Arten von Astrozyten nach ihren Eigenschaften unterschieden, wie spezialisierte Astrozyten, Bergmann-Glia oder Müller-Glia.

Struktur

Die strukturellen Eigenschaften des Astrozyten-Zytoskeletts werden durch das intermediäre Filamentnetzwerk aufrechterhalten. Der Hauptbestandteil dieser Filamente ist das saure Gliafaserprotein (GFAP).

In der Tat ist GFAP induziert in Gehirnschäden und degenerativen Pathologien des zentralen Nervensystems, deren Expression auch mit dem Alter akzentuiert wird, ist der klassische Marker für die immunhistochemische Identifizierung von Astrozyten.

Das GFAP zeichnet sich durch acht Isoformen aus, die durch alternatives Spiling entstehen. Jedes von ihnen ist in spezifischen Untergruppen von Astrozyten exprimiert und verleiht strukturelle Eigenschaften, die sich von dem intermediären Filamentnetzwerk unterscheiden.

Bedienung

Astrozyten sind als erregbare Zellen mit kommunikativen Eigenschaften charakterisiert. Das heißt, sie werden sowohl von internen Signalen als auch von externen Signalen aktiviert und senden spezifische Nachrichten an benachbarte Zellen.

Dieser Prozess, der von dieser Art von Zellen ausgeführt wird, ist als "Gliotransmission" -Verfahren bekannt. In diesem Sinne sind Astrozyten erregbare und kommunikative Elemente, generieren aber keine Aktionspotentiale wie Neuronen.

Astrozyten zeigen einen vorübergehenden Anstieg der intrazellulären Calciumkonzentration.Diese Veränderungen der Kalziumkonzentration sind für die Kommunikation zwischen Astrozyten sowie für die Kommunikation zwischen Astrozyten und Neuronen verantwortlich.

Genauer gesagt ist die Funktionsweise von Astrozyten durch folgende Elemente gekennzeichnet:

1. Es tritt als intrinsische Schwingungen auf, die aus der Freisetzung von Kalzium aus intrazellulären Speichern resultieren (spontane Erregung).
2. Tritt auf, ausgelöst durch von Neuronen freigesetzte Übertragungen. Insbesondere setzen Neuronen Substanzen wie ATP oder Glutamat frei, die Rezeptoren aktivieren, die an G-Proteine ​​gekoppelt sind, die zur Freisetzung von Kalzium aus dem endoplasmatischen Retikulum führen.
3. Einige der Verlängerungen der Astrotope stehen in Kontakt mit Kapillargefäßen, die Pedikularfortsätze bilden. In anderen Fällen können die Verlängerungen dieser Zellen die Nervensynapsen umgeben.

Der Zellkern von Astrozyten ist dadurch gekennzeichnet, dass er klarer ist als der anderer Gliazellen. In ähnlicher Weise hat sein Zytoplasma eine große Menge an Glykogengranulat und intermediären Filamenten.

In diesem Sinne können Astrozyten eine große Anzahl von Rezeptoren verschiedener Transmitter in ihrer Membran exprimieren. Diese Tatsache motiviert, dass verschiedene Substanzen wie Glutamat, GABA oder Acetylcholin in der Lage sind, den Anstieg von intrazellulärem Calcium zu erzeugen.

Auf der anderen Seite sind Astrozyten Gialzellen, die nicht nur auf Neurotransmitter reagieren, sondern auch Chemikalien freisetzen können.

Diese Übertragung, die gerade über die Funktionsweise von Astrozyten kommentiert wurde, entsteht dank des Botenmoleküls IP3 und Kalzium. Das IP3-Botenmolekül ist verantwortlich für die Aktivierung der Kalziumkanäle in den Zellorganellen.

Astrozyten setzen diese Substanzen in ihr Zytoplasma frei. Die freigesetzten Calciumionen stimulieren die Produktion höherer Mengen von IP3, eine Tatsache, die das Auftreten der elektrischen Welle, die sich von Astrocyten zu Astrocyten ausbreitet, motiviert.

Auf der extrazellulären Ebene sind andererseits die Freisetzung von ATP und die Aktivierung von purinergen Rezeptoren der benachbarten Astrozyten die Elemente, die die Kommunikation dieses Zelltyps auslösen.

Funktionen

Trotz der Tatsache, dass sie anfangs nur Astrozyten-Unterstützungsfunktionen erhielten, wurde nun gezeigt, dass diese Zellen eine wichtige Rolle bei verschiedenen Aspekten der Entwicklung, des Metabolismus und der Pathologie des Nervensystems spielen.

Tatsächlich sind diese Zellen essentielle Elemente in der trophischen und metabolischen Unterstützung einiger Neuronen. Ihre Differenzierung, die Genese ihrer Synapsen und die zerebrale Homöostase modulieren ihr Überleben.

In diesem Sinne sind die Hauptfunktionen, die den Astrozyten in verschiedenen Untersuchungen gewährt wurden: Teilnahme an der Entwicklung des Nervensystems, Kontrolle der synaptischen Funktion, Regulierung des Blutflusses, der Energie und des Stoffwechsels des Nervensystems, Modulation der Rhythmen circadiane und beteiligt sich an der Blut-Hirn-Schranke und dem Fettstoffwechsel.

Entwicklung des Nervensystems und synaptische Plastizität

Astrozyten sind Zellen, die eine grundlegende Rolle bei der Entwicklung des Nervensystems spielen. Die wachsenden Axone der Neuronen werden durch die von den Astrozyten abgeleiteten Leitmoleküle zu ihren Zielen geleitet.

In ähnlicher Weise könnten diese Zellen eine wichtige Rolle beim synaptischen Beschneiden durch phagozytische Pfade spielen.

Auf der anderen Seite sind Astrozyten aktiv an der Synaptogenese beteiligt, sowohl während der Entwicklung als auch nachdem sie an Läsionen im zentralen Nervensystem leiden.

In der Tat haben mehrere Studien gezeigt, dass die synaptische Aktivität von Neuronen merklich durch die Abwesenheit von Astrozyten abnimmt und zunimmt, wenn diese Arten von Zellen vorhanden sind.

Kontrolle der synaptischen Funktion

Einige Studien haben gezeigt, dass Astrozyten direkt an der synaptischen Übertragung beteiligt sind, indem sie synaptisch aktive Moleküle, die als Gliotransmitter bekannt sind, freisetzen.

Diese Moleküle werden von Astrozyten als Antwort auf neuronale synaptische Aktivität freigesetzt, die die Erregung dieser Gliazellen mit Kalziumwellen erzeugt. Gleichzeitig erzeugen diese Moleküle gleichzeitig eine neuronale Erregbarkeit.

In diesem Sinne zeigten Kang et al., Dass Astrozyten die Potenzierung der inhibitorischen synaptischen Transmission in Hippocampusscheiben vermitteln. Auf der anderen Seite zeigten Fellin et al., Dass diese Gliazellen eine durch Glutamat gemessene neuronale Synchronizität induzieren.

Regulation des Blutflusses

Eine weitere wichtige Funktion von Astrozyten ist es, den Blutfluss zu regulieren, der das Nervensystem erreicht. Diese Aktivität wird durch die Kopplung von Veränderungen der Gehirnmikrozirkulation mit neuronaler Aktivität durchgeführt.

Calciumwellen in Astrozyten korrelieren positiv mit einem Anstieg der vaskulären Mikrozirkulation. Ebenso wurde berichtet, dass neuronale Signale Calciumwellen in Astrozyten induzieren, die Mediatoren wie Prostaglandin E oder Stickoxid freisetzen.

Diese Funktion wird durchgeführt, da die Astrozyten zwei Domänen aufweisen: einen vaskulären Fuß und einen neuronalen Fuß. Die enge Verbindung zwischen Neuronen, Astrozyten und Blutgefäßen wird als neurovaskuläre Verbindung bezeichnet und ist eines der wichtigsten Elemente, um die ordnungsgemäße Funktion des Nervensystems zu gewährleisten.

Energie und Stoffwechsel des Nervensystems

Astrozyten sind Zellen, die auch zum richtigen Metabolismus des zentralen Nervensystems beitragen.

Diese Funktion wird dank der Prozesse des Kontakts mit den Blutgefäßen durchgeführt. Diese Prozesse ermöglichen es Astrozyten, Glukose aus dem Kreislauf aufzunehmen und Energie-Metaboliten zu Neuronen zu liefern.

In der Tat haben mehrere Untersuchungen gezeigt, dass Astrozyten die Haupt-Glykogen-Granulat-Reserve im Gehirn sind. Außerdem sind diese Körner in Gebieten mit hoher synaptischer Dichte und daher mit höherem Energieaufwand viel häufiger vorhanden.

Schließlich wurde auch gezeigt, dass Glykogenspiegel in Astrozyten durch Glutamat bestimmt werden und dass Glukosemetaboliten durch Gap Junctions zu benachbarten Astrozyten übertragen werden.

Blut-Hirn-Schranke

Die Blut-Hirn-Schranke ist eine vitale Struktur des Nervensystems, die den "Eintritt" von Substanzen in das Gehirn reguliert. Diese Barriere besteht aus Endothelzellen, die Tight Junctions bilden und von der Basallamina, perivaskulären Perizyten und den Endigungen der Astrozyten umgeben sind.

Daher wird postuliert, dass Astrozyten eine wichtige Rolle bei der Bildung und Aktivität der Blut-Hirn-Schranke spielen könnten, jedoch ist diese Funktion von Astrozyten derzeit nicht gut dokumentiert.

Einige Studien haben gezeigt, dass diese Art von Gliazellen für die Induktion von Berrera-Eigenschaften in Endothelzellen verantwortlich ist, indem sie verschiedene Faktoren freisetzt.

Regulation von zirkadianen Rhythmen

Astrozyten kommunizieren mit Neuronen über Adenosin, eine Substanz, die an der Schlafhomöostase beteiligt ist, und die kognitiven Effekte, die aus Schlafentzug resultieren.

In diesem Sinne ist die Hemmung der Gliotransmission von Astrozyten eines der Elemente, die das mit Schlafentzug einhergehende kognitive Defizit verhindern.

Lipidstoffwechsel und Lipoproteinsekretion

Schließlich sind Astrozyten Zellen, die auch mit dem Fettstoffwechsel des Nervensystems in Verbindung stehen. Diese Funktion wird durch Cholesterinspiegel durchgeführt, die eng zwischen Neuronen und Astrozyten reguliert werden.

Ebenso sind Veränderungen im Fettstoffwechsel, insbesondere Cholesterin, auch mit der Entwicklung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit oder Morbus Pick verbunden.

Auf diese Weise sind Astrozyten wichtige Elemente im Fettstoffwechsel des Gehirns sowie bei der Prävention von neurodegenerativen Erkrankungen.

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