Astrocyte

Astrocyty (z greckiej άστρον ástron 'star' i κύτος kýtos 'cell'), również komórki gwiaździste lub komórki pająka , stanowią większość komórek glejowych w ośrodkowym układzie nerwowym ssaków. Dlatego ich całość jest również określana jako astroglia . Są to rozgałęzione komórki w kształcie gwiazdy lub pająka, których przedłużenia tworzą błony graniczne na powierzchni mózgu (lub do opuszki twardej ) i do naczyń krwionośnych .

Klasyfikacja

A (po lewej): astrocyt gleju protoplazmatycznego; B (po prawej): astrocyt włókna glejowego

Znane są dwa rodzaje astrocytów:

  • Glej protoplazmatyczny składa się z cytoplazmatycznych „krótkich promieni” (liczba pojedyncza: Astrocytus protoplasmaticus). Glej ten występuje głównie w istocie szarej .
  • Glia włóknista zawiera „długie promienie ”, których nazwa pochodzi od ich długich włókienek. (Sigular: Astrocytus fibrosus). Glej ten charakteryzuje głównie białą istotę . W mikroskopie elektronowym komórki te można scharakteryzować za pomocą licznych mikrotubul i wewnątrzkomórkowych struktur włóknistych.

Architektura komórki

Ciało komórki

Astrocyty mają liczne procesy komórkowe, które przebiegają promieniście od ciała komórki ( o wielkości od 10 do 20 μm ), pokrywając powierzchnie neuronalne, takie jak synapsy , pierścienie zwężające Ranviera lub nie-mielinizowane aksony (nieciągłe).

Ponadto tworzą struktury graniczne w OUN poprzez gęstą aglomerację procesów i ciał komórkowych:

  • Membrana limitans glialis perivascularis jako warstwa wokół naczyń krwionośnych .
  • Membrana limitans glialis superficialis tworzy warstwę komórek, wobec których miękkie opon mózgowych oponą miękką łączy się na zewnątrz.

Cytoplazma

W mikroskopie elektronowym cytoplazma wydaje się słaba w organelli . Zawiera włókna pośrednie z kwaśnego białka glejowego GFAP jako składniki cytoszkieletu . Cząsteczki glikogenu stanowią składniki paraplazmatyczne.

Błona komórkowa

Błona komórkowa zawiera kompleksy cząstek (o wielkości 12  nm ), które składają się między innymi z akwaporyny 4 ( białko kanału wodnego). Istnieją również zależne od napięcia kanały jonowe, a także receptory i transportery dla neuroprzekaźników i glukozy (Glut1).

Kontakty komórkowe

Astrocyty tworzą ze sobą ścisłą sieć. Warunkiem tego są połączenia szczelinowe ( kontakty adhezyjne ). Składają się z Connexin 43 i służą do łączenia mechanicznego i elektrycznego.

Funkcje

  • Astrocyty odżywiają neurony poprzez kontakt z naczyniami krwionośnymi .
  • Astrocyty odgrywają kluczową rolę w regulacji płynów w mózgu i zapewniają utrzymanie równowagi potasu . Jony potasu uwalniane w komórkach nerwowych podczas przewodzenia wzbudzenia są pobierane głównie przez komórki glejowe ze względu na ich wysokie przewodnictwo potasowe, a częściowo także przez kotransportery K + i Cl - . Te jony mogą być przenoszone do innych astrocytów poprzez szeroki oczkach nexus sieci, tworząc efektywną układ buforowy. W ten sposób regulują również zewnątrzkomórkową równowagę pH w mózgu. Na przesunięcie jonów może również wpływać wiązanie liganda ( glutaminian ).
  • Nadal jesteś w bezpośredniej interakcji z neuronami. Neuroprzekaźniki, takie jak glutaminian, GABA i glicyna, są absorbowane przez specyficzne transportery i modyfikowane przez aktywność enzymatyczną w cytoplazmie i mitochondriach . Po uwolnieniu do macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), produkty rozszczepienia mogą zostać pobrane przez neurony i ponownie upakowane w pęcherzykach synaptycznych w ich końcówkach presynaptycznych . Przede wszystkim utrzymywane jest niskie stężenie glutaminianu, który ma cytotoksyczny wpływ na neurony w wyniku postynaptycznego pobudzenia.
Astrocyty i ich przydatki (końcowe stopy) na żyle. Przestrzeń między żyłą a tymi osadami (przestrzeń Virchowa-Robina) jest częścią szlaku transportu glimfatycznego .
  • Po przecięciu aksonów przez komórki nerwowe astrocyty tworzą blizny glejowe , które odgrywają kluczową rolę w zapobieganiu ponownemu wzrostowi aksonów . Jest to kluczowy problem dla pacjentów z paraplegią .
  • Astrocyty są głównym elementem mikroukładu do usuwania odpadów w mózgu i rdzeniu kręgowym (OUN), układzie glimfatycznym odkrytym w 2012 roku . Płyn, który dociera do wszystkich obszarów OUN przez przestrzeń Virchowa-Robina wokół tętnic, jest wchłaniany bezpośrednio z przestrzeni Virchowa-Robina przez astrocyty, rozprowadzany w przestrzeni międzykomórkowej i na końcu - zabierając ze sobą odpady - wzdłuż ścian zewnętrznych żyły ponownie wypłynęły z OUN.

Możliwe dalsze funkcje

  • 2006: Poduszka powietrzna teza: Miękkie komórki w mózgu mogą pełnić swego rodzaju „ funkcję poduszki powietrznej ” i chronić neurony w przypadku silnego wstrząsu mózgu.
  • 2010: Teza o oddychaniu: Astrocyty są czujnikiem, który monitoruje zawartość dwutlenku węgla we krwi w celu zaopatrzenia mózgu i odpowiednio kontroluje oddychanie .
  • 2011: Pampersthese: przedłużenia astrocytów otaczają synapsy osłoną przypominającą pieluchę („ rozpieszcza ”) i zapobiegają działaniu substancji przekaźnikowej przekazującej sygnał w niepożądanym miejscu.

Żadna z tych tez nie została do tej pory (stan na 2017 r.) Poparta ani nawet potwierdzona wynikami badań.

patologia

Guzy mózgu, których komórki nowotworowe powstają z astrocytów, nazywane są gwiaździakami . Do tej grupy należą guzy łagodne, ale także złośliwe, takie jak glejak wielopostaciowy .

Neurogenina-2

Niektóre astrocyty najwyraźniej pełnią funkcję komórek macierzystych : w niektórych obszarach mózgu w razie potrzeby przekształcają się w neurony . Proces ten można również przeprowadzić w sposób sztuczny w laboratorium: jeśli schemat białka zwanego neurogeniną-2 zostanie wprowadzony do hodowanych astrocytów, komórki po krótkim czasie wykażą typowy kształt komórek nerwowych, w tym funkcjonalnych synaps . Możesz nawet kontrolować, jakiego rodzaju komórki nerwowe powinny tworzyć, wprowadzając inne białka, takie jak DLX2 . Jednak obecnie nie jest jasne, czy ta technika laboratoryjna może być również stosowana w przypadku organizmów żywych.

Wykrywanie mózgu i rdzenia kręgowego w produktach mięsnych

W astrocytach pośredni filament GFAP ( glejowe kwaśne białko włókienkowe, kwaśne białko włókien glejowych) występuje jako marker , który można zatem wykorzystać do wykrywania tkanki ośrodkowego układu nerwowego, na przykład w produktach mięsnych, która zyskała na znaczeniu, zwłaszcza w odniesieniu do BSE . Tworzenie się białka jest zwiększane przez patologiczne zmiany w tkance mózgowej.

literatura

  • CJ Garwood, LE Ratcliffe, JE Simpson, PR Heath, PG Ince, SB Wharton: Recenzja: Astrocyty w chorobie Alzheimera i innych demencjach związanych z wiekiem: drugoplanowy gracz z główną rolą. W: Neuropathology and Applied Neurobiology. 43, 2017, s. 281, doi: 10.1111 / nan.12338 .
  • BS Khakh, MV Sofroniew: Różnorodność funkcji astrocytów i fenotypów w obwodach neuronowych. W: Nature Neuroscience . Tom 18, numer 7, lipiec 2015, s. 942-952, doi: 10.1038 / nn.4043 , PMID 26108722 , PMC 5258184 (pełny tekst dowolny) (recenzja).

Indywidualne dowody

  1. ↑ (Willibald) Pschyrembel: Słownik kliniczny. Wydanie 255. Walter de Gruyter, Berlin 1986. ISBN 3-11-007916-X .
  2. ↑ Brian A MacVicar, Eric A. Newman: Regulacja przepływu krwi w mózgu przez astrocytów. W: Cold Spring Harb Perspect Biol 7, 5, 2015: a020388. PDF.
  3. ^ NA Jessen, AS Munk, I. Lundgaard, M. Nedergaard: The Glymphatic System: A Beginner's Guide. W: Badania neurochemiczne. Tom 40, numer 12, grudzień 2015, s. 2583-2599, doi: 10.1007 / s11064-015-1581-6 , PMID 25947369 , PMC 4636982 (pełny tekst dowolny) (recenzja).
  4. ↑ D. Raper, A. Louveau, J. Kipnis: How Do Meningeal Lymphatic Vessels Drain the CNS? W: Trends in neurosciences. Tom 39, numer 9, wrzesień 2016, s. 581-586, doi: 10.1016 / j.tins.2016.07.001 , PMID 27460561 , PMC 5002390 (pełny tekst dowolny) (recenzja).
  5. ↑ Szpital Uniwersytecki UKB BONN / Wydział Medyczny - 435-07.11.06: Badanie rzuca nowe światło na rolę komórek glejowych. W: www.ukb.uni-bonn.de. Źródło 28 września 2015 r .
  6. ↑ Polecenie zmiany powietrza - Bild der Wissenschaft. W: www.wissenschaft.de. Źródło 28 września 2015 r .
  7. ^ Pampers dla mózgu - Uniwersytet w Bonn. W: www3.uni-bonn.de. Źródło 28 września 2015 r .
  8. ↑ Hui Zong, Luis F Parada, Suzanne J Baker: Komórka pochodzenia złośliwych glejaków i ich wpływ na rozwój terapeutyczny. W: Cold Spring Harb Perspect Biol 7, 5, 2015: a020610. PDF.