Астроцит

Астроциты (от греч. Άστρον ástron «звезда» и κύτος kýtos «клетка»), также звездчатые клетки или клетки пауков , составляют большинство глиальных клеток в центральной нервной системе млекопитающих. Поэтому их совокупность также называется астроглией . Это звездчатые или паукообразные разветвленные клетки, отростки которых образуют пограничные мембраны с поверхностью мозга (или мягкой мозговой оболочки ) и кровеносных сосудов .

Классификация

A (слева): астроцит протоплазматической глии; B (справа): астроцит глии волокна

Известны два типа астроцитов:

  • Протоплазматическая глия состоит из цитоплазматических «коротких лучей» (единственное число: Astrocytus protoplasmaticus). Эта глия находится в основном в сером веществе .
  • Волокнистая глия содержит «длинные лучи », названные в честь их длинных волокон. (Сигулярный: Astrocytus fibrosus). Эта глия в основном характеризует белое вещество . В электронном микроскопе эти клетки могут быть охарактеризованы многочисленными микротрубочками и внутриклеточными волокнистыми структурами.

Архитектура ячейки

Тело клетки

Астроциты имеют множество клеточных отростков, которые проходят радиально от тела клетки ( размером от 10 до 20 мкм ), чтобы покрывать нейрональные поверхности, такие как синапсы , кольца сужения Ранвье или немиелинизированные аксоны (прерывистые).

Кроме того, они образуют пограничные структуры в ЦНС за счет плотной агломерации отростков и тел клеток:

Цитоплазма

Цитоплазма в электронном микроскопе кажется светлой, бедной органеллами . Она содержит промежуточные нити на кислоты глиального белка волокна GFAP в качестве цитоскелета компонентов . Частицы гликогена представляют собой параплазматические компоненты.

Клеточная мембрана

Клеточная мембрана содержит комплексы частиц ( размером 12  нм ), которые, помимо прочего, состоят из аквапорина 4 ( белок водного канала). Существуют также потенциал-зависимые ионные каналы, а также рецепторы и переносчики нейромедиаторов и глюкозы (Glut1).

Сотовые контакты

Астроциты образуют плотную сеть друг с другом. Обязательным условием для этого являются щелевые контакты ( стыковые контакты ). Они состоят из Connexin 43 и используются для механического соединения и электрического соединения.

Функции

  • Астроциты питают нейроны через контакты с кровеносными сосудами .
  • Астроциты играют ключевую роль в регулировании жидкости в головном мозге и обеспечивают поддержание баланса калия . Ионы калия, высвобождаемые в нервных клетках во время возбуждения, в основном поглощаются глиальными клетками из-за их высокой калиевой проводимости и частично также котранспортерами K + и Cl - . Ионы могут быть перенесены в другие астроциты через широкую сеть нексусов , создавая эффективную буферную систему. При этом они также регулируют внеклеточный баланс pH в головном мозге. На ионный сдвиг также может влиять связывание лиганда ( глутамата ).
  • Вы по-прежнему напрямую взаимодействуете с нейронами. Нейротрансмиттеры, такие как глутамат, ГАМК и глицин , абсорбируются специфическими переносчиками и изменяются ферментативной активностью в цитоплазме и митохондриях . После того, как они высвобождаются во внеклеточный матрикс (ЕСМ), продукты расщепления могут захватываться нейронами и снова упаковываться в синаптические пузырьки в их пресинаптических окончаниях . Прежде всего, сохраняется низкая концентрация глутамата, который оказывает цитотоксическое действие на нейроны из-за постсинаптического перевозбуждения.
Астроциты и их придатки (конечные ножки) на вене. Пространство между веной и этими отложениями (пространство Вирхова-Робена) является частью пути глимфатического транспорта.
  • После того, как аксоны были перерезаны нервными клетками , астроциты образуют глиальные рубцы , которые играют ключевую роль в предотвращении повторного роста аксонов . Это ключевая проблема для пациентов с параплегией .
  • Астроциты являются основным элементом микросхемы для утилизации отходов в головном и спинном мозге (ЦНС), глимфатической системе, открытой в 2012 году . Ликер, который достигает всех областей ЦНС через пространство Вирхова-Робена вокруг артерий, абсорбируется непосредственно из пространства Вирхова-Робена через астроциты, распределяется в межклеточном пространстве и в конце - вместе с отходами - вдоль внешних стенок. вены снова вышли из ЦНС.

Возможные дополнительные функции

  • 2006: Тезис о подушке безопасности: мягкие клетки мозга могут выполнять своего рода « функцию подушки безопасности » и защищать нейроны в случае сильного шока в мозг.
  • 2010: Респираторная диссертация: Астроциты - это датчик, который контролирует содержание углекислого газа в крови для снабжения мозга и соответственно контролирует дыхание .
  • 2011: Pampersthese: расширения астроцитов окружают синапсы покровом, похожим на подгузник (« памперсы ») и предотвращают действие вещества-мессенджера, передающего сигнал, в нежелательном месте.

Ни один из этих тезисов до сих пор (по состоянию на 2017 год) не подтвержден и даже не подтвержден результатами исследований.

патология

Опухоли головного мозга , опухолевые клетки которых возникают из астроцитов, называются астроцитомами . В эту группу входят доброкачественные, но также и злокачественные опухоли, такие как глиобластома .

Нейрогенин-2

Некоторые астроциты, по-видимому, выполняют своего рода функцию стволовых клеток : в определенных областях мозга они при необходимости превращаются в нейроны . Этот процесс также можно провести искусственно в лаборатории: если план белка под названием нейрогенин-2 ввести в культивируемые астроциты, клетки через короткое время приобретут типичную форму нервных клеток, включая функциональные синапсы . Вы даже можете контролировать, какие нервные клетки должны формироваться, вводя другие белки, такие как DLX2 . Однако в настоящее время неясно, можно ли использовать этот лабораторный метод с живыми организмами.

Обнаружение головного и спинного мозга в мясных продуктах

В астроцитах промежуточный филамент GFAP ( глиальный фибриллярный кислый белок , кислый глиальный белок) присутствует в качестве маркера , который, таким образом, может использоваться для обнаружения центральной нервной ткани, например, в мясных продуктах, значение которых приобрело большое значение, особенно в отношении BSE . Образование протеина усиливается при патологических изменениях в ткани мозга.

литература

  • CJ Garwood, LE Ratcliffe, JE Simpson, PR Heath, PG Ince, SB Wharton: Обзор: Астроциты при болезни Альцгеймера и других возрастных деменциях: вспомогательный игрок с центральной ролью. В кн . : Невропатология и прикладная нейробиология. 43, 2017, с. 281, DOI: 10.1111 / nan.12338 .
  • Б. С. Хах, М. В. Софронев: Разнообразие функций и фенотипов астроцитов в нервных цепях. В: Nature Neuroscience . Том 18, номер 7, июль 2015 г., стр. 942-952, doi: 10.1038 / nn.4043 , PMID 26108722 , PMC 5258184 (полный текст) (обзор).

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ (Виллибальд) Психрембель: Клинический словарь. 255-е издание. Вальтер де Грюйтер, Берлин, 1986. ISBN 3-11-007916-X .
  2. ↑ Брайан А. МакВикар, Эрик А. Ньюман: Регулирование кровотока в головном мозге астроцитами. В: Cold Spring Harb Perspect Biol 7, 5, 2015: a020388. PDF.
  3. ^ Н. А. Джессен, А. С. Мунк, И. Лундгаард, М. Недергаард: Глимфатическая система: Руководство для начинающих. В кн . : Нейрохимические исследования. Том 40, номер 12, декабрь 2015 г., стр. 2583-2599, doi: 10.1007 / s11064-015-1581-6 , PMID 25947369 , PMC 4636982 (полный текст) (обзор).
  4. ↑ Д. Рапер, А. Луво, Дж. Кипнис: Как менингеальные лимфатические сосуды истощают ЦНС? В кн . : Тенденции нейробиологии. Том 39, номер 9, сентябрь 2016 г., стр. 581-586, DOI : 10.1016 / j.tins.2016.07.001 , PMID 27460561 , PMC 5002390 (полный текст) (обзор).
  5. ↑ Университетская клиника UKB BONN / Медицинский факультет - 435-07.11.06: Исследование проливает новый свет на роль глиальных клеток. В: www.ukb.uni-bonn.de. Проверено 28 сентября 2015 года .
  6. ↑ Приказ сменить воздух - Bild der Wissenschaft. В: www.wissenschaft.de. Проверено 28 сентября 2015 года .
  7. ^ Памперсы для мозга - Боннский университет. В: www3.uni-bonn.de. Проверено 28 сентября 2015 года .
  8. ↑ Хуэй Цзун, Луис Ф. Парада, Сюзанна Дж. Бейкер: Клетка происхождения злокачественных глиом и ее значение в терапевтическом развитии. В: Cold Spring Harb Perspect Biol 7, 5, 2015: a020610. PDF.