АСТРОЦИТЫ: ГИСТОЛОГИЯ, ФУНКЦИИ, ТИПЫ - НЕЙРОПСИХОЛОГИЯ - 2025

В астроцитах являются одним из четырех типов глиальных клеток, функция физической и метаболической поддержки нервных клеток, таким образом, являются частью центральной нервной системы человека и многих других позвоночных животных.

Вместе с олигодендроцитами, микроглиальными и эпендимными клетками астроциты образуют так называемую «нейроглию». Нейроглиальные клетки обычно встречаются в гораздо большем количестве, чем нейроны, но они не участвуют в реакции и / или распространении нервных импульсов.

Иммунофлуоресцентная микроскопия астроцита (Источник: GerryShaw через Wikimedia Commons)

Термины «нейроглия» и «астроцит» были предложены в 1895 году Михаем фон Ленхоссеком для обозначения группы клеток, которая поддерживает нейроны, и особого класса этих клеток, характеризующихся их звездчатой ​​формой.

Было показано, что астроциты увеличивают количество функциональных нейронных синапсов в нейронах центральной нервной системы, что означает, что они необходимы для передачи нервных стимулов.

Схема различных типов клеток, из которых состоит глия центральной нервной системы. Наблюдаются эпендимные клетки, олигодендроциты, астроциты и микроглиальные клетки (Источник: BruceBlaus. При использовании этого изображения во внешних источниках его можно цитировать как: Сотрудники Blausen.com (2014). «Медицинская галерея Blausen Medical 2014 ». WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. Через Wikimedia Commons)

Эти клетки составляют от 20 до 25% (а иногда до 50%) объема во многих областях мозга и, как известно, играют особую роль в реагировании на травмы, хотя недавно было высказано предположение, что они участвуют во многих заболеваниях системы. центральная нервная.

гистология

Астроциты - это «звездные» или звездообразные клетки, так как они имеют цитозольные выступы разного размера, что делает их похожими на детские рисунки космической звезды.

Эти клетки распределены по всему головному и спинному мозгу и составляют более 50% всех глиальных клеток.

При осмотре под световым микроскопом после обычного окрашивания астроциты (в зависимости от типа) имеют большие овальные или дольчатые ядра с небольшим содержанием цитозоля.

Характерные цитозольные выступы астроцитов известны как «глиальные фибриллы», и они в основном состоят из глиально-фибриллярного кислого белка (GFAP), специфичного для астроцитов центральной нервной системы и обычно используемого. как белок-маркер.

Астроциты из клеточной культуры. Цвет является продуктом окрашивания глиально-фибриллярным кислотным белком (GFAP) (Источник: Первоначально загрузил GrzegorzWicher в польской Википедии. Через Wikimedia Commons)

Глиальные волокна астроцитов тесно связаны с телом клетки и аксонами нейронов, они окружают участки нервных синапсов, а также хорошо известные узелки Ранвье, присутствующие в аксонах, покрытых миелиновой оболочкой.

Хотя они не являются возбудимыми клетками, астроциты экспрессируют определенные натриевые и калиевые каналы, которые очень важны для их функций по поддержанию гомеостаза в нервной системе.

Мембранные специализации

Мембраны астроцитов имеют два типа специализаций, известных как щелевые соединения и ортогональные сборки.

Щелевые соединения состоят из трансмембранных белков, называемых коннексонами, которые соединяются с гомологичными белками в соседних клетках с образованием гидрофобных каналов, через которые небольшие молекулы могут обмениваться между клетками.

Между астроцитами и астроцитами, а также между астроцитами и олигодендроцитами существует множество щелевых контактов. Среди молекул, которые обмениваются посредством этих связей, есть небольшие ионы, олигосахариды и некоторые трофические факторы.

Ортогональные сборки, с другой стороны, представляют собой «паракристаллические» устройства, состоящие из частиц размером 7 нм. Их много в более дистальных частях цитозольных выступов, особенно в области, обращенной к кровеносным сосудам.

Эти структуры участвуют в клеточной адгезии и транспорте веществ между астроцитами и между астроцитами и спинномозговой жидкостью.

Типы

Есть два четко определенных типа астроцитов, которые различаются по своей морфологии и анатомическому расположению. Это протоплазматические астроциты и фиброзные астроциты.

Однако многие исследователи считают, что это клетки одного типа, которые приобретают разные функции в зависимости от среды, в которой они находятся.

Другие библиографические документы, однако, устанавливают существование третьего типа астроцитов, характеризующихся удлиненными клеточными телами и широко известных как глиальные клетки Бергмана мозжечка и клетки Мюллера в сетчатке глаза.

Здесь будут описаны только астроциты головного и спинного мозга.

Протоплазматические астроциты

Существование таких клеток было продемонстрировано методами окрашивания серебром. Это типичные для серого вещества головного мозга клетки, имеющие звездный вид (похожие на звезду).

У них есть обильный цитозоль с большим ядром, и они отличаются от фиброзных астроцитов короткими отростками.

Концы некоторых цитозольных выступов состоят из «сосудистых ножек» или ножек, которые взаимодействуют с соседними кровеносными сосудами.

Некоторые протоплазматические астроциты расположены близко к клеточным телам некоторых нейронов, как если бы они были «сателлитными» клетками.

Фиброзные астроциты

Фиброзные астроциты - это клетки с небольшим количеством внутренних органелл, богатые свободными рибосомами и запасными молекулами, такими как гликоген. У них более длинные цитозольные выступы или выступы, чем у протоплазматических астроцитов, поэтому они известны как «фиброзные» астроциты.

Эти клетки связаны с белым веществом мозга, и их отростки также связаны с кровеносными сосудами, но отделены от них собственной базальной пластинкой.

Характеристики

Как нейроглиальные клетки, астроциты играют жизненно важную роль в физической поддержке и метаболической поддержке нейронов центральной нервной системы позвоночных животных.

Кроме того, эти клетки отвечают за удаление ионов и других ненужных веществ из метаболизма нейронов, которые типичны для микросреды нейронов, особенно области аксонов, таких как:

- Ионы калия (K +)

- Остатки глутамата и

- Следы гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК)

Помимо прочего, отвечает за энергетический метаболизм коры головного мозга, поскольку они высвобождают глюкозу из молекул гликогена, хранящихся в их цитозоле.

Это высвобождение происходит только тогда, когда астроциты стимулируются нейротрансмиттерами, такими как норэпинефрин и вазоактивный кишечный пептид или пептид VIP, которые высвобождаются соседними нейронами.

Астроциты также участвуют в развитии нейронов, а также в транспортировке и высвобождении нейротрофических факторов, поэтому некоторые авторы считают их клетками, поддерживающими гомеостаз в центральной нервной системе.

Эти клетки также могут играть важную роль в заживлении поврежденных участков мозга. Они контролируют pH мозга и регулируют множество нервных функций, поддерживая относительно постоянную микросреду.

Последствия для гематоэнцефалического барьера

Некоторые астроциты участвуют в формировании и поддержании гематоэнцефалического барьера, поскольку они обладают способностью образовывать сплошной слой на кровеносных сосудах на периферии центральной нервной системы.

Гематоэнцефалический барьер - это своего рода «структура», ограничивающая попадание циркулирующих элементов крови в центральную нервную систему.

Связь этих нервных клеток с этой функцией такова, что было экспериментально продемонстрировано, что эпителиальные клетки могут индуцировать дифференцировку астроцитарных предшественников.

Иммунные функции астроцитов

Некоторые обзоры литературы выделяют астроциты как иммунокомпетентные клетки центральной нервной системы, так как они способны экспрессировать белки главного комплекса гистосовместимости (MHC), которые выполняют важные функции в презентации антигена.

Эти клетки, таким образом, участвуют в активации Т-клеток не только за счет экспрессии антигенпрезентирующих белков, но также благодаря своей способности экспрессировать костимуляторные молекулы, которые имеют решающее значение для процесса как такового.

Однако участие астроцитов в иммунной системе не ограничивается представлением антигенов, но также было показано, что эти клетки могут секретировать широкий спектр цитокинов и хемокинов, что может означать, что они вовлечены в воспалительные процессы и иммунная реактивность в головном мозге.

Клиническое значение

Принимая во внимание экспериментальные данные, предполагающие, что подавление астроцитов в центральной нервной системе приводит к существенной дегенерации нейронов у взрослых, ясно, что эти клетки имеют ценное клиническое значение.

Астроциты, среди множества их функций, связаны с долгосрочным выздоровлением пациентов с травмами головного мозга. Они также участвуют в регенерации нейронов, в основном из-за их способности выражать и высвобождать трофические факторы.

Другими словами, выживание нейронов сильно зависит от их ассоциации с астроцитами, так что любое массивное повреждение, которое происходит в этих клетках, напрямую влияет на нормальные функции мозга.

астроглиоза

Многие нейродегенеративные заболевания отличаются пролиферацией, морфологическими изменениями и повышенной экспрессией глиально-фибриллярного кислого белка (GFAP) в астроцитах; состояние, известное как «астроглиоз».

Этот процесс, в зависимости от контекста, в котором он происходит, может быть полезным или вредным, поскольку он может означать выживание нейронов за счет продукции факторов роста или образования «глиальных рубцов» соответственно.

Астроглиоз - это не случайный процесс или процесс «все или ничего». Скорее, это строго контролируемое событие, которое зависит от множества сотовых сигналов и конкретного контекста, в котором находится рассматриваемая ячейка.

Ссылки

1. Чен, Ю., и Суонсон, Р.А. (2003). Астроциты и травмы головного мозга. Журнал церебрального кровотока и метаболизма, 23 (2), 137–149.
2. Донг, Ю., и Бенвенисте, EN (2001). Иммунная функция астроцитов. Глия, 36 (2), 180–190.
3. Gartner, LP, и Hiatt, JL (2012). Цветной атлас и текст гистологии. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
4. Кимельберг, HK, & Nedergaard, М. (2010). Функции астроцитов и их потенциал в качестве терапевтических мишеней. Нейротерапия, 7 (4), 338–353.
5. Монтгомери, DL (1994). Астроциты: форма, функции и роль в болезни. Ветеринарная патология, 31 (2), 145–167.
6. Рэнсом Б., Бехар Т. и Недергаард М. (2003). Новые роли астроцитов (наконец-то звезды). Тенденции в неврологии, 26 (10), 520–522.
7. Софронев, М. В., и Винтерс, Н. В. (2010). Астроциты: биология и патология. Acta Neuropathologica, 119 (1), 7–35.