ลักษณะของ Astrocytes คุณสมบัติทางกายวิภาคและฟังก์ชั่น

astrocytes, ยังเป็นที่รู้จักกันในนามastroglíasพวกเขาเป็นประเภทของเซลล์ glial ของเชื้อสาย neuroectodermal มาจากเซลล์ที่รับผิดชอบในการกำกับการย้ายถิ่นของสารตั้งต้นในระหว่างการพัฒนาและก่อตัวขึ้นในช่วงแรกของการพัฒนาของระบบประสาทส่วนกลาง.

เซลล์เหล่านี้โดดเด่นเป็นเซลล์ glial ที่สำคัญที่สุดและมากที่สุดในภูมิภาคต่าง ๆ ของสมอง หน้าที่พวกเขามีความรับผิดชอบในการดำเนินกิจกรรมที่สำคัญจำนวนมากสำหรับการปฏิบัติงานของประสาท.

Astrocytes เกี่ยวข้องโดยตรงกับเซลล์ประสาทและเซลล์ร่างกายอื่น ๆ ในทำนองเดียวกันพวกเขามีความรับผิดชอบในการสร้างเส้นขอบระหว่างร่างกายและระบบประสาทส่วนกลางผ่านสิ่งที่เรียกว่า glia limitans.

ในบทความนี้เราจะตรวจสอบลักษณะสำคัญของแอสโตรเจน มีการกล่าวถึงคุณสมบัติทางโมเลกุลและสรีรวิทยาของมันและอธิบายการทำงานของเซลล์ประเภทนี้.

ลักษณะของ astrocytes

Astrocytes ประกอบขึ้นเป็นเซลล์ส่วนใหญ่ของร่างกาย พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ glia นั่นคือพวกมันเป็นชุดขององค์ประกอบที่รับผิดชอบในการประกอบและช่วยการทำงานของเซลล์ประสาทของสมอง.

ดูเหมือนว่าปริมาณของแอสโตรเจนในสมองของสิ่งมีชีวิตเกี่ยวข้องกับขนาดของสัตว์ ยกตัวอย่างเช่นแมลงวันมี astrocytes 25% ในขณะที่หนูมี 60% มนุษย์ 90% และช้าง 97%.

ในทุกประเภทของเซลล์ glial ที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดคือ astrocytes การศึกษาเกี่ยวกับความชุกของการแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประเภทนี้ประกอบด้วยประมาณ 25% ของปริมาณสมอง.

เกี่ยวกับการทำงานของมัน astrocytes มีลักษณะเป็นกิจกรรมที่ค่อนข้างลึกลับ ตั้งแต่คำอธิบายโดยRamón y Cajal หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่สุดในประวัติศาสตร์และต่อมาโดยRío-Ortega ได้รับการพิจารณาว่าพวกเขาทำหน้าที่สนับสนุนเท่านั้น.

อย่างไรก็ตามในช่วงปีที่ผ่านมาการทำงานของมันได้รับการพิจารณาใหม่และมีการแสดงให้เห็นว่าเซลล์เหล่านี้มีความสำคัญในการช่วยให้ microenvironment ที่ถูกต้องซึ่งนำไปสู่การทำงานที่เพียงพอของสมอง.

ในทำนองเดียวกันคุณสมบัติโมเลกุลที่ได้รับการอธิบายเกี่ยวกับ astrocytes ได้แสดงให้เห็นว่าเซลล์เหล่านี้มีบทบาทพื้นฐานในการส่งข้อมูลภายในระบบประสาท.

ลักษณะทางสัณฐานวิทยา

astrocytes บางตัวนั้นมีคุณสมบัติเหมือนกัน ในความเป็นจริงขึ้นอยู่กับสัณฐานวิทยาของพวกเขาเซลล์เหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: โปรโตปลาสซึมแอสโตรเจนต์และเส้นใยแอสโทรจี.

astrocytes โปรโตพลาสมามีลักษณะโดยอยู่ในเรื่องสีเทาของระบบประสาท กระบวนการของมันเกี่ยวข้องกับทั้งประสาท (การเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาท) และหลอดเลือด.

ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของมันมีลักษณะเป็นทรงกลมมีกิ่งหลักหลายต้นที่ก่อให้เกิดกระบวนการแตกแขนงมากรวมถึงการกระจายแบบสม่ำเสมอ.

ในทางกลับกัน astrocytes ที่อยู่ในสสารสีขาวของระบบประสาท พวกเขามีลักษณะโดยการเชื่อมต่อโดยตรงกับโหนดของ Ranvier เช่นเดียวกับหลอดเลือด.

การแตกแขนงของ astrocytes ที่เป็นเส้นใยนั้นมีขนาดเล็กลงเมื่อเทียบกับโปรโตพลาสม่าและกระบวนการของพวกมันจะถูกทำให้โดดเด่นด้วยการยืดตัวของเส้นใยประสาท.

การคาดการณ์ของ astrocytes ทั้งสองชนิดนั้นไม่ได้ทับซ้อนกันในสมองของผู้ใหญ่ แต่ก็แสดงให้เห็นว่าเซลล์ประเภทนี้สร้างช่องว่างทางแยกด้วยกระบวนการ astrocyte ที่อยู่ใกล้เคียง.

ในทำนองเดียวกันมันควรจะสังเกตว่าแม้ว่าการจำแนกทางสัณฐานวิทยานี้จะถูกใช้มากที่สุดในระดับวิทยาศาสตร์สำหรับการวิจัยของมัน, astrocytes เป็นเซลล์ที่แตกต่างกันมาก.

ในความเป็นจริงแล้ว astrocytes ชนิดอื่น ๆ นั้นมีความแตกต่างกันไปตามลักษณะของมันเช่น astrocytes พิเศษ, glia ของ Bergmann หรือ glia ของมุลเลอร์.

โครงสร้าง

คุณสมบัติเชิงโครงสร้างของโครงร่างโครงกระดูก astrocyte นั้นได้รับการดูแลผ่านเครือข่ายไส้กรองระดับกลาง องค์ประกอบหลักของเส้นใยเหล่านี้คือโปรตีนกรดไฟบริลลารี (GFAP).

ในความเป็นจริง GFAP ทำให้เกิดความเสียหายในสมองและโรคความเสื่อมของระบบประสาทส่วนกลางซึ่งการแสดงออกยังถูกเสริมด้วยอายุเป็นเครื่องหมายคลาสสิกสำหรับบัตรประจำตัวอิมมูโนฮิสโตเคมีของ astrocytes.

GFAP นั้นโดดเด่นด้วยการนำเสนอไอโซฟอร์ม 8 รูปแบบที่เกิดจากการสปิลลิ่งทางเลือก แต่ละอันจะถูกแสดงในกลุ่มย่อยเฉพาะของแอสโตรจีและคุณสมบัติโครงสร้างที่แตกต่างจากเครือข่ายไส้กลาง.

การทำงาน

Astrocytes มีลักษณะเป็นเซลล์ที่เคลื่อนไหวได้ซึ่งมีคุณสมบัติในการสื่อสาร นั่นคือพวกมันถูกเปิดใช้งานโดยสัญญาณภายในและสัญญาณภายนอกและส่งข้อความเฉพาะไปยังเซลล์ข้างเคียง.

กระบวนการนี้ดำเนินการโดยเซลล์ประเภทนี้เรียกว่ากระบวนการ "gliotransmission" ในแง่นี้ astrocytes เป็นองค์ประกอบที่น่าตื่นเต้นและสื่อสารได้ แต่ไม่ได้สร้างศักยภาพการดำเนินการเช่นเซลล์ประสาท.

Astrocytes แสดงการเพิ่มขึ้นชั่วคราวของความเข้มข้นของแคลเซียมในเซลล์ การแก้ไขความเข้มข้นของแคลเซียมเหล่านี้มีความรับผิดชอบในการสื่อสารระหว่างแอสโทรไคต์เช่นเดียวกับการสื่อสารระหว่างแอสโตรจีและเซลล์ประสาท.

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำงานของ astrocytes มีลักษณะโดยองค์ประกอบต่อไปนี้:

1. เกิดขึ้นเป็นความผันผวนภายในที่เกิดจากการเปิดตัวของแคลเซียมจากร้านค้าภายในเซลล์ (กระตุ้นโดยธรรมชาติ).
2. เกิดขึ้นจากการส่งสัญญาณที่ปล่อยออกมาจากเซลล์ประสาท เซลล์เฉพาะปล่อยสารเช่น ATP หรือกลูตาเมตซึ่งเปิดใช้งานตัวรับควบคู่กับโปรตีน G ที่นำไปสู่การปล่อยของแคลเซียมจากเอนโดพลาสซึม reticulum.
3. การยืดของแอสโตเคลอสบางส่วนนั้นสัมผัสกับเส้นเลือดฝอยที่ก่อให้เกิดกระบวนการทางก ในกรณีอื่น ๆ การยืดตัวของเซลล์เหล่านี้สามารถล้อมรอบประสาทประสาท.

นิวเคลียสของ astrocytes นั้นมีลักษณะที่ชัดเจนกว่าเซลล์ glia ประเภทอื่น พลาสซึมของมันมีปริมาณไกลโคเจนในระดับสูงและเส้นใยระดับกลาง.

ในแง่นี้ astrocytes สามารถแสดงออกในเยื่อหุ้มเซลล์จำนวนมากของผู้รับที่แตกต่างกันของเครื่องส่งสัญญาณ ความจริงเรื่องนี้กระตุ้นให้สารต่าง ๆ เช่นกลูตาเมต, GABA หรือ acetylcholine มีความสามารถในการสร้างการเพิ่มขึ้นของแคลเซียมในเซลล์.

ในทางกลับกัน astrocytes เป็นเซลล์ gial ที่ไม่เพียง แต่ตอบสนองต่อการปรากฏตัวของสารสื่อประสาท แต่ยังมีความสามารถในการปล่อยสารเคมี.

การส่งผ่านที่เพิ่งได้รับความเห็นเกี่ยวกับการทำงานของ astrocytes นั้นเกิดจากโมเลกุลของ messenger IP3 และแคลเซียม โมเลกุล IP3 messenger มีหน้าที่ในการเปิดใช้งานช่องแคลเซียมในเซลล์ organelles.

โดยการทำเช่นนั้น astrocytes ปล่อยสารเหล่านี้ลงในไซโตพลาสซึมของพวกเขา แคลเซียมไอออนที่ปลดปล่อยออกมาจะกระตุ้นการผลิต IP3 ในปริมาณที่สูงกว่าซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่กระตุ้นการปรากฏตัวของคลื่นไฟฟ้าที่แพร่กระจายจากแอสโตรเจนไปยังแอสโตรเจน.

ในระดับ extracellular ในทางกลับกันการเปิดตัวของ ATP และการเปิดใช้งานผู้รับ purinergic ของ astrocytes ใกล้เคียงเป็นองค์ประกอบที่ก่อให้เกิดการสื่อสารของเซลล์ประเภทนี้.

ฟังก์ชั่น

แม้ว่าในตอนแรกพวกเขาจะได้รับฟังก์ชั่นการสนับสนุนสำหรับแอสโตรเจนเท่านั้น แต่ทุกวันนี้ก็แสดงให้เห็นว่าเซลล์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในหลายแง่มุมของการพัฒนาเมตาบอลิซึมและพยาธิวิทยาของระบบประสาท.

ในความเป็นจริงเซลล์เหล่านี้เป็นองค์ประกอบสำคัญในการสนับสนุนทางโภชนาการและการเผาผลาญของเซลล์ประสาทบางส่วน ในทางกลับกันความแตกต่างของการกำเนิดของพวกเขาประสาทและสภาวะสมดุลในสมองปรับความอยู่รอดของพวกเขา.

ในแง่นี้หน้าที่หลักที่ได้รับอนุญาตให้ astrocytes ในการสืบสวนที่แตกต่างกัน: มีส่วนร่วมในการพัฒนาระบบประสาทควบคุมการทำงานของ synaptic ควบคุมการไหลเวียนของเลือดพลังงานและการเผาผลาญของระบบประสาทปรับจังหวะ circadians และมีส่วนร่วมในอุปสรรคเลือดสมองและการเผาผลาญไขมัน.

การพัฒนาระบบประสาทและพลาสติกซินแนปติก

Astrocytes เป็นเซลล์ที่มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาระบบประสาท แกนของเซลล์ประสาทที่กำลังเติบโตนั้นจะถูกนำไปยังเป้าหมายของพวกมันผ่านโมเลกุลนำทางที่มาจาก astrocytes.

ในทำนองเดียวกันเซลล์เหล่านี้สามารถมีบทบาทสำคัญในการตัดแต่ง synaptic ผ่านทางเดินเซลล์ phagocytic.

ในอีกทางหนึ่ง astrocytes มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการ synaptogenesis ทั้งในระหว่างการพัฒนาและหลังจากทรมานจากแผลในระบบประสาทส่วนกลาง.

ในความเป็นจริงการศึกษาหลายแห่งแสดงให้เห็นว่ากิจกรรม synaptic ของเซลล์ประสาทลดลงอย่างเห็นได้ชัดผ่านการขาด astrocytes และเพิ่มขึ้นเมื่อเซลล์ประเภทนี้มีอยู่.

การควบคุมฟังก์ชั่น synaptic

การศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าแอสโตรเจนมีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงในการส่งซินแนปโดยการปล่อยโมเลกุลแอคทีฟแบบซินแท็กซ์เรียกว่า gliotransmitters.

โมเลกุลเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาโดย astrocytes ในการตอบสนองต่อกิจกรรมของเซลล์ประสาทซึ่งทำหน้าที่กระตุ้นเซลล์ glial เหล่านี้ด้วยคลื่นแคลเซียม ในเวลาเดียวกันโมเลกุลเหล่านี้ก่อให้เกิดความตื่นเต้นง่ายของเส้นประสาท.

ในแง่นี้คังเอตอัลแสดงให้เห็นว่าแอสโทรไซท์เป็นสื่อกลางในการยับยั้งการส่งผ่าน synaptic ในชิ้นส่วน hippocampal ในทางกลับกัน Fellin และคณะได้แสดงให้เห็นว่าเซลล์ glia เหล่านี้ทำให้เกิดการประสานของเส้นประสาทที่วัดโดยกลูตาเมท.

ระเบียบของการไหลเวียนของเลือด

หน้าที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของ astrocytes ก็คือควบคุมการไหลเวียนของเลือดที่ไปถึงระบบประสาท กิจกรรมนี้ดำเนินการผ่านการมีเพศสัมพันธ์ของการเปลี่ยนแปลงในจุลภาคในสมองกับกิจกรรมของเซลล์ประสาท.

คลื่นแคลเซียมใน astrocytes มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับการเพิ่มขึ้นของการหมุนเวียนของหลอดเลือด มีรายงานว่ามีหลักฐานว่าเซลล์ประสาทส่งสัญญาณคลื่นแคลเซียมใน astrocytes ที่ปล่อยผู้ไกล่เกลี่ยเช่น prostaglandin E หรือไนตริกออกไซด์.

ฟังก์ชั่นนี้จะดำเนินการเนื่องจาก astrocytes มีสองโดเมนคือ: vascular foot และ neuronal foot การรวมกันอย่างใกล้ชิดระหว่างเซลล์ประสาท astrocytes และหลอดเลือดเป็นที่รู้จักกันในชื่อ neurovascular junction และเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุด.

พลังงานและเมแทบอลิซึมของระบบประสาท

Astrocytes เป็นเซลล์ที่มีส่วนช่วยในการเผาผลาญที่ถูกต้องของระบบประสาทส่วนกลาง.

ฟังก์ชั่นนี้จะต้องขอบคุณกระบวนการของการติดต่อกับหลอดเลือด กระบวนการเหล่านี้ช่วยให้แอสโทรซีสามารถจับกลูโคสจากการไหลเวียนและให้พลังงานเมตาโบไลต์ไปยังเซลล์ประสาท.

ในความเป็นจริงการตรวจสอบหลายครั้งได้แสดงให้เห็นว่า astrocytes เป็นสารสำรองไกลโคเจนหลักในสมอง นอกจากนี้เม็ดเหล่านี้มีความอุดมสมบูรณ์มากขึ้นในพื้นที่ที่มีความหนาแน่น synaptic สูงและดังนั้นจึงสิ้นเปลืองพลังงานสูงกว่า.

ในที่สุดมันยังแสดงให้เห็นว่าระดับไกลโคเจนในแอสโตรเจนจะถูกกำหนดโดยกลูตาเมตและเมแทบอลิซึมของกลูโคสจะถูกส่งไปยังแอสโตรเจนใกล้เคียง.

อุปสรรคเลือดสมอง

อุปสรรคเลือดสมองเป็นโครงสร้างที่สำคัญของระบบประสาทที่ควบคุม "รายการ" ของสารในสมอง สิ่งกีดขวางนี้ประกอบด้วยเซลล์บุผนังหลอดเลือดที่มีรอยต่อแน่นและล้อมรอบด้วยแผ่นฐาน, perivascular pericytes และขั้วของ astrocytes.

ดังนั้นจึงมีการตั้งสมมติฐานว่าแอสโตรจีอาจมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวและกิจกรรมของกำแพงเลือดสมองอย่างไรก็ตามในปัจจุบันกล่าวว่าการทำงานของแอสโตรเจนอาจไม่ได้รับการบันทึกไว้.

การศึกษาบางชิ้นได้แสดงให้เห็นว่าเซลล์ glial ประเภทนี้มีหน้าที่ในการกระตุ้นคุณสมบัติของสิ่งกีดขวางในเซลล์บุผนังหลอดเลือดโดยการปล่อยปัจจัยที่แตกต่างกัน.

กฎระเบียบของจังหวะ circadian

Astrocytes สื่อสารกับเซลล์ประสาทผ่าน adenosine สารที่เกี่ยวข้องในสภาวะสมดุลในการนอนหลับและผลทางปัญญาที่เกิดจากการอดนอน.

ในแง่นี้การยับยั้ง gliotransmission ของ astrocytes เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ป้องกันการขาดดุลทางปัญญาที่เกี่ยวข้องกับการกีดกันการนอนหลับ.

การเผาผลาญไขมันและการหลั่งไลโปโปรตีน

ในที่สุด astrocytes เป็นเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญไขมันของระบบประสาท ฟังก์ชั่นนี้จะดำเนินการผ่านระดับคอเลสเตอรอลซึ่งมีการควบคุมอย่างเข้มงวดระหว่างเซลล์ประสาทและ astrocytes.

ในทำนองเดียวกันการเปลี่ยนแปลงในการเผาผลาญไขมันโดยเฉพาะคอเลสเตอรอลยังเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของโรค neurodegenerative เช่นโรคอัลไซเมอร์หรือโรคของ Pick.

ด้วยวิธีนี้ astrocytes เป็นองค์ประกอบสำคัญในการเผาผลาญไขมันของสมองเช่นเดียวกับในการป้องกันโรค neurodegenerative.

การอ้างอิง

1. A. Barres ความลึกลับและเวทย์มนตร์ของ glia: มุมมองต่อบทบาทของพวกเขาในด้านสุขภาพและโรค เซลล์ประสาท, 60 (2008), pp 430-440.
2. Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD (ตุลาคม 2551) "คัดแยก Astrocyte สรีรวิทยาจากเภสัชวิทยา".
3. Muroyama, Y; ฟูจิวาระ, Y; Orkin, SH; Rowitch, DH (2005) "ข้อมูลจำเพาะของแอสโตรเจนต์โดยโปรตีน bHLH SCL ในขอบเขตที่ จำกัด ของหลอดประสาท" 438 (7066): 360-363.
4. Kimelberg HK, Jalonen T, Walz W (1993) กฎระเบียบของสภาพแวดล้อมไมโครสมอง: เครื่องส่งสัญญาณและไอออน. ใน Murphy S.Astrocytes: เภสัชวิทยาและหน้าที่ San Diego, CA: สื่อวิชาการ PP 193-222.
5. V. Sofroniew, H.V. Vinters Astrocytes: ชีววิทยาและพยาธิวิทยา Acta Neuropathol, 119 (2010), p. 7-35.
6. Doetsch, I. Caillé, D.A. Lim, J.M. García-Verdugo, A. Alvarez-Buylla astrocytes โซน Subventricular เป็นเซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาทในเซลล์สมองสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมผู้ใหญ่, 97 (1999), pp. 703-716.