Astrocyty: budowniczowie dróg nerwowych

18 lutego, 2020
Astrocyty, rodzaj komórek mózgowych, są głównymi reprezentantami grupy komórek glejowych. Kiedyś były niedoceniane, dziś jednak znamy lepiej ich rolę.

Astrocyty należą do grupy komórek glejowych. Rozumienie ich znaczenia zmieniało na przestrzeni czasu. Początkowo nie doceniano ich funkcji, ponieważ wszystkie ważne aktywności przypisywano neuronom. Ale w końcu wykazano, że astrocyty spełniają nie tylko funkcję pasywną. Oznacza to, że ich praca nie polega wyłącznie na uzupełnianiu neuronów.

Ten typ komórek glejowych odpowiada mianowicie za budowę autostrad nerwowych, ponieważ między innymi:

  • Kierują neuronami podczas migracji.
  • Indukują powstawanie bariery krew-mózg.
  • Są metabolicznym wsparciem neuronów.
  • Współdziałają w regeneracji neuronów.

Dlatego istnieje jeszcze wiele nieodkrytych faktów i informacji na temat astrocytów. Te małe cząsteczki potrafią mocno zaskoczyć. Na przykład bardzo zaskakuje ich sposób reakcji na aktywność neuronów. Zadziwia również to, jak potrafią się regenerować lub naprawiać uszkodzenia i jak się komunikują. Spróbujmy pogłębić te tematy.

„Dopóki mózg jest tajemnicą, wszechświat nadal pozostanie tajemnicą”.

-Santiago Ramón i Cajal-

Astrocyty i ich rodzaje

Astrocyty całkowicie otaczają naczynia włosowate mózgu i tworzą fizyczną barierę między krwią a neuronami. Dzielą się na różne typy, które z kolei występują w różnych odmianach:

  • Astrocyty protoplazmatyczne: znajdują się w szarej materii. Mają kształt balonu z gałęziami, z których wychodzą inne nieregularne gałęzie i krzywizny. Końcówki tych gałęzi wyściełają następnie naczynia krwionośne, powierzchnię opon mózgowych i synapsy.
  • Włókniste astrocyty: znajdują się w istocie białej mózgu. Mają długie, cienkie i nierozgałęzione wypustki w postaci włókien. Na ich zakończeniach znajdują się węzły aksonów i naczyń krwionośnych Ranviera.
    Astrocyt

Jako ciekawostkę warto wspomnieć, że termin astrocyty pochodzi od formy, którą przypominają te komórki. Jak widać na obrazku ich budowa przypomina gwiazdę, z której rozchodzą się przedłużenia w kierunku sąsiednich komórek.

Ponadto astrocyty posiadają cytoszkielet , czyli sieć włóknistych struktur białkowych, które nadają strukturę komórce. Białko to nosi nazwę kwaśnego białka włókienkowego (GFAP) i stanowi cechę wyróżniającą astrocyty, ponieważ występuje tylko w tego rodzaju komórkach.

Funkcje

To właśnie astrocyty budują szlaki przekazywania informacji w naszym mózgu. Dzięki połączeniom neuronalnym, które formują, pomagają w kierowaniu przebiegiem aksonów poprzez cząsteczki, które je przyciągają lub odpychają.

Podobnie jak dobrzy budowniczowie, astrocyty nadzorują to, co dzieje się „w czasie rzeczywistym” w funkcjonowaniu systemu nerwowego. Aby to osiągnąć, dbają o utrzymanie równowagi neuronów lub homeostazy mózgowej. Własnie z tego względu mówi się, że działają one jako wsparcie metaboliczne neuronów. Osiągają to natomiast poprzez zachowanie równowagi jonowej komórek nerwowych.

Ponadto, astrocyty biorą udział w dojrzewaniu, tworzeniu i utrzymywaniu synaps neuronalnych. Poprzez astrocyty neurony otrzymują tlen i składniki odżywcze. Stanowią też dla nich warstwę ochronną.

Poza tym, w procesie zwanym fagocytozą, komórki te są w stanie usuwać resztki powstałe w czasie metabolizmu mózgowego. To ważny i korzystny proces, ponieważ umożliwia eliminację odpadów i patogenów.

Polega on na transporcie resztkowych produktów do krwi, aby można je było wyeliminować. Ponadto, gdy nastąpi uszkodzenie mózgu, astrocyty przemieszczają się do miejsca uszkodzenia, aby wyeliminować martwe neurony.

Z drugiej strony należą one również do bardzo ważnej bariery krew-mózg (BHE). Funkcjonują w niej jako elementy pośredniczące między układem krążenia a neuronami na zasadzie mechanizmu filtrującego. Dlatego są one również odpowiedzialne za regulację przepływu cząsteczek krwi do mózgu.

Astrocyty są połączone z neuroprzekaźnikami w ten sposób, że aktywnie na nie reagują i posiadają receptory, które je wiążą. To rzeczywista i zadziwiająca metoda komunikacji tego rodzaju komórek glejowych. Uzupełnia ją inny sposób wysyłania wiadomości poprzez izolowanie przestrzeni w złączach synaptycznych i modulowanie sygnałów między neuronami.

Astrocyty i glejoza reaktywna

Istnieje proces patologiczny, w którym liczba astrocytów gwałtownie i nadmiernie wzrasta. Proces ten towarzyszy zjawiskom zapalnym i nosi nazwę glejozy reaktywnej.

Kiedy dochodzi do tego rodzaju proliferacji, pojawiają się dwa zidentyfikowane typy astrocytów. Typ A2, które mają funkcje naprawcze, albo typ A1, które sprzyjają degradacji tkanki nerwowej.

Astrocyty

Reaktywna glejoza ma miejsce, gdy nastąpi uszkodzenie w układzie nerwowym, a następnie dochodzi do proliferacji tych komórek w regionach, które uległy uszkodzeniu. Zjawisko to znalazło potwierdzenie w wielu badaniach.

W czym pomaga glejoza reaktywna, a w czym szkodzi?

Reaktywna glejoza jest korzystna, ponieważ powoduje syntezę czynników neurotroficznych, które sprzyjają przeżyciu neuronów. Z drugiej jednak strony jest szkodliwa, ponieważ wytwarza bliznę glejową, która jest barierą dla wzrostu aksonów.

Zjawisko to ma zasadnicze znaczenie w badaniach klinicznych, ponieważ stanowi wielką nadzieję dla nowych modeli terapeutycznych. Na przykład, bada się przeszczepy komórek macierzystych przy użyciu czynników neurotroficznych, które sprzyjają regeneracji neuronów.

Ma to ogromne znaczenie, gdy badania te mają na celu znalezienie sposobu leczenia chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona.

Dlaczego astrocyty to wielcy budowniczowie układu nerwowego?

Astrocyty są odpowiedzialne za ustanowienie mostów komunikacyjnych między różnymi komórkami układu nerwowego. Ponadto, ponieważ odpowiadają one za izolowanie i eliminowanie szkodliwych substancji, przeciwdziałają uszkodzeniom mózgu i umożliwiają przywrócenie uszkodzonych szlaków komunikacyjnych.

Astrocyty posiadają zdolność tworzenia połączeń między różnymi miejscami i elementami anatomiczno-funkcjonalnymi naszego organizmu. Na przykład łączą układ krążenia i są obecne w barierze krew-mózg.

Komunikują ponadto neurony między sobą i z innymi neuroprzekaźnikami mózgu. Ponadto potrafią w niesamowity sposób zadbać o utrzymanie nerwowych autostrad, dzięki czemu sprawiają, że układ nerwowy pozostaje w wewnętrznej równowadze.

W świetle wszystkich tych ustaleń możemy jedynie oczekiwać na nowe postępy w neurobiologii. Poprzez ciągłe badania tych komórek i ich potencjalnych zastosowań, naukowcy mogą osiągnąć wielkie postępy w dziedzinie zdrowia. Zapewne jeszcze nie raz usłyszymy o wykorzystaniu tego rodzaju komórek glejowych.

  • Nedergaard, M.,  Ransom, B, & Goldman, S. (2003) New roles for astrocytes: Redefining the functional architecture of the brain. Trends in neurosciences, 26(10), 523-530.