Astrociti — zvezdne glialne celice: funkcije in pomen v možganih

Astrociti so značilne glialne celice v obliki zvezde v možganih in hrbtenjači. Znane so tudi pod skupnim imenom astroglia.

Delež astrocitov v možganih je različen. Študije so pokazale, da se delež astrocitov razlikuje glede na regijo, in sicer od 20 % do 40 % vseh glij.

Astrociti počnejo veliko stvari. Pomagajo endotelijskim celicam krvno-možganske pregrade, zagotavljajo hranila živčnemu tkivu, vzdržujejo ravnovesje zunajceličnih ionov. Pomagajo tudi pri obnovi možganov in hrbtenjače po travmatskih poškodbah.

Raziskave od sredine 90. let prejšnjega stoletja so pokazale, da astrociti sproščajo Ca²⁺ ione in uravnavajo delovanje možganov. Zaradi teh odkritij so astrociti postali pomembno področje raziskav v nevroznanosti.

Morfologija in vrste

Astrociti imajo značilno zvezdasto obliko z mnogimi razvejanimi procesi, ki se končajo z razširitvami, imenovanimi endfeet, in tvorijo tesne stike z žilami in sinapsami. Obstajata dve glavni vrsti:

• Protoplazmatski astrociti – prevladujejo v sivi snovi, imajo gosto razvejene kratke procese.
• Fibrozni astrociti – prisotni v beli snovi, z daljšimi in manj razvejanimi procesi.

Astrociti izražajo beljakovine, ki se uporabljajo kot markerji, predvsem GFAP (glial fibrillary acidic protein). Povezani so med seboj z gap junction kanali (npr. koneksini Cx43, Cx30), kar omogoča hitro medcelično izmenjavo ionov in metabolitov. Ocenjuje se, da so človeški astrociti večji in bolj kompleksni kot pri glodavcih — posamezni človeški astrocit lahko kontaktira veliko več sinaps kot astrocit pri miši.

Ključne funkcije astrocitov

• Podpora krvno-možganski pregradi (BBB): astrocitna endfeet obdajajo kapilare in izločajo signale, ki spodbujajo tvorbo tesnih stikov med endotelijskimi celicami, s čimer prispevajo k integriteti krvno-možganske pregrade.
• Metabolna podpora: astrociti prenašajo hranila do nevronov, skladiščijo glikogen in sodelujejo v astroglialnem laktatnem shuttleu (ANLS), kjer pretvorijo glukozo v laktat, ki ga lahko uporabljajo nevroni kot energijsko gorivo.
• Prečiščevanje nevrotransmiterjev: s transporterji (npr. GLT-1 / EAAT2 za glutamat) astrociti odstranijo presežek glutamata in GABA iz sinaptičnega prostora, kar preprečuje ekscitotoksičnost in ohranja natančnost sinaptičnega prenosa.
• Ion homeostaza: astrociti uravnavajo zunajcelične koncentracije K+ (s pomočjo kanalov, kot je Kir4.1) in s tem ohranjajo primerno membransko potencialno okolje za nevronalno excitabilnost.
• Vodno ravnovesje: akvaporin-4 (AQP4) v endfeet pomaga pri regulaciji vode in osmotskega ravnotežja v možganih.
• Regulacija možganskega pretoka krvi: preko sproščanja vasoaktivnih molekul astrociti povežejo sinaptično aktivnost z lokalnim pretokom krvi (nevrovaskularni spoj).
• Sinaptogeneza in plastičnost: astrociti izločajo faktorje, ki spodbujajo nastanek sinaps (npr. Hevin, Thrombospondin) in sodelujejo pri odstranjevanju odvečnih sinaps (pruning) skozi sodelovanje z mikroglijo in imunski sistemom.
• Ca²⁺ signalizacija in gliotransmisija: astrociti kažejo vzorce dviganja intracelularnega Ca²⁺, s katerimi lahko vplivajo na nevronalno delovanje preko sproščanja molekul (gliotransmiterjev) kot so ATP, d-serin ali glutamat.
• Vnetje in ozdravitveno delovanje: po poškodbi astrociti postanejo reaktivni (reactive astrogliosis), spreminjajo ekspresijo genov, širijo se in lahko tvorijo glialno brazgotino (scar), ki ima zaščitno vlogo, a lahko omeji regeneracijo.

Pomen v zdravju in bolezni

Astrociti so vključeni v številne nevrološke motnje:

• Epilepsija: motnje v odvajanju K+ in odstranjevanju glutamata s strani astrocitov lahko povečajo nagnjenost k napadom.
• Ishemični možganski infarkt (možganska kap): astrociti so ključni pri poskusu obnovitve metabolnega okolja, vendar lahko pretirana reaktivacija prispeva k poškodbi tkiva.
• Neurodegenerativne bolezni (npr. Alzheimerjeva): astrociti sodelujejo pri odstranjevanju beta-amiloida, pri vnetju in pri spreminjanju sinaptične funkcije skozi bolezenski potek.
• Neoplazme: tumorji iz astrocitov (astrocitomi, glioblastom) izhajajo iz predrugačenih glialnih celic in so predmet intenzivnih raziskav.

Raziskave in sodobne metode

Sodobne tehnike — kot so dvoslojna fluorescenčna mikroskopija, optogenetika, optična merjenja Ca²⁺, patch-clamp poskusi in enocelični RNA-seq — so razkrile, da so astrociti heterogena populacija s specifičnimi podtipi glede na regijo, razvojno obdobje in funkcionalno vlogo. Od sredine 1990-ih, ko so odkrili Ca²⁺ valove v astrocitih, se njihova vloga pri aktivnem uravnavanju možganske funkcije vse bolj cenjena.

Zaključek

Astrociti niso le strukturno podporne celice: so aktivni udeleženci v signalizaciji, presnovi, zaščiti in obnavljanju možganskega tkiva. Razumevanje njihovega delovanja in heterogenosti odpira poti za nove terapevtske pristope pri zdravljenju nevroloških bolezni in poškodb.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj so astrociti?

V: Kolikšen delež glia v možganih predstavljajo astrociti?

V: Kakšne so funkcije astrocitov?

V: Katero pomembno odkritje o astrocitih je bilo narejeno od sredine 90. let prejšnjega stoletja?

V: Pod kakšnim drugim imenom so astrociti znani pod skupnim imenom?

V: Kje v telesu najdemo astrocite?

V: Zakaj so astrociti pomembni za raziskave na področju nevroznanosti?

Išči po črki