astrocytter (original) (raw)
Astrocytter i human cellekultur.
Astrocytter er en celletype kendetegnet ved talrige forgrenede udløbere. Astrocytter er en af de tre hovedtyper af gliaceller i centralnervesystemet og udgør cirka 20-40 % af alle gliaceller i hjernen.
Faktaboks
Ordet astrocyt kommer af to græske ord: astron (ἄστρον), der betyder 'stjerne', og kytos (κύτος), der betyder 'celle, hulrum'. Navnet afspejler disse cellers stjerneformede udseende på grund af deres talrige lange, forgrenede udløbere.
Udløberne i astrocytter har mindst en endefod, der er i tæt kontakt med et blodkar og andre, der ender nær synapser. I centralnervesystemet ligger astrocytter i adskilte områder uden at overlappe, og de kommunikerer med nabo-astrocytter gennem gap junctions.
Astrocytters funktioner
Astrocytter i rygmarven. Hver astrocyt har et cellelegeme og flere udløbere med mange grene, som optager adskilte, ikke-overlappende domæner. Astrocytterne fremstår grønne på grund af genetisk manipulation. Desuden er nogle blodkar synlige, hvor astrocytternes processer kontakter deres vægge.
Billede fra forfatterens laboratorium.
En af astrocytternes vigtigste funktioner er deres rolle i blod-hjerne-barrieren. Endefødderne af astrocytter dækker blodkar og danner en fysisk barriere, der isolerer hjerneceller fra blodet. Specifikke proteiner, der udtrykkes i astrocytmembraner, tillader frigivelse af molekyler, der kan forårsage sammentrækning eller udvidelse af blodkar og dermed regulere blodgennemstrømningen i hjernen.
Optagelse af kaliumioner
En anden vigtig rolle for astrocytter er at optage kaliumioner fra væsken uden for cellerne (ekstracellulært). Når neuroner udsender aktionspotentialer, frigiver de kalium til det ekstracellulære rum, hvilket forårsager en lokal stigning i koncentrationen af ekstracellulært kalium. Dette depolariserer neuronerne og gør dem mere tilbøjelige til at udløse aktionspotentialer. En celles evne til at udløse aktionspotentialer betegnes excitabilitet, og når tilbøjeligheden til dette øges, kaldes det hyperexcitabilitet. Ved at fjerne overskydende kalium hjælper astrocytter med at opretholde neuronal excitabilitet og forhindre overdreven udløsning af aktionspotentialer.
Forkorter varigheden af synaptisk transmission
Astrocytter har også den vigtige funktion at fjerne neurotransmittere, der frigives fra synapserne, fra det ekstracellulære rum, og derved forkorte varigheden af synaptisk transmission. En forringelse af denne funktion kan føre til hyperexcitabilitet og epileptiske anfald.
Tripartit synapse
I den tripartite synapseorganisation reagerer astrocytter på neurotransmittere ved at frigive gliotransmitter-molekyler, som derefter binder sig til specifikke receptorer placeret i både de præsynaptiske og postsynaptiske del af synapsen.
Med deres udløbere, der omslutter synapserne, regulerer astrocytter effektiviteten af synaptisk transmission. Når en neurotransmitter frigives fra en præsynaptisk terminal, diffunderer den over den synaptiske kløft og binder sig til receptorer på postsynaptiske neuroner og astrocytter. Denne binding udløser en reaktion i astrocytterne, der fører til frigivelsen af molekyler kaldet gliotransmittere. Gliotransmittere binder sig til præ- eller postsynaptiske receptorer og regulerer dermed den synaptiske transmission. Denne organisation omtales som den tripartite synapse, som inkluderer en præsynaptisk terminal, en postsynaptisk neuronal membran og en nærliggende astrocyt. Det er nu bredt accepteret, at tripartite synapser er essentielle for forskellige hjernefunktioner, herunder lagring i hukommelsen og genkaldelse af erindringer, motorisk kontrol og sensorisk informationsbehandling.
Astrocytters rolle i sygdomme
Billeder af astrocytter fra hjernen på et normalt dyr (WT) sammenlignet med reaktive astrocytter fra hjernen på et dyr med Alzheimers sygdom (3xTg-AD). Som reaktion på Alzheimers sygdom bliver astrocytter reaktive, kendetegnet ved en øget udtryk af fibrøse proteiner, markeret i rød farve. Billeder fra Lucile Ben Haim (Carole Escartins laboratorium, NeuroPSI, Frankrig)
Når centralnervesystemet bliver beskadiget eller kommer under stress, som ved Alzheimers sygdom, Huntingtons sygdom, Parkinsons sygdom, multipel sklerose, eller efter en skade, bliver astrocytterne "reaktive" og gennemgår betydelige ændringer i deres form, genaktivitet og funktion.
Reaktive astrocytter forstørres typisk og vil begrænse skaden ved at afgrænse det beskadigede område. Selvom denne reaktion kan være gavnlig, fører den ofte til dannelsen af et glialt ar, der desværre kan blokere for reparation af nerveceller. Disse reaktive astrocytter viser ændringer i genekspression og producerer en blanding af både beskyttende og skadelige stoffer. De kan frigive inflammatoriske molekyler, bidrage til oxidativt stress og forstyrre den normale kommunikation mellem neuroner.
På grund af disse varierede effekter betragtes reaktive astrocytter ofte som tveæggede sværd ved sygdomme i centralnervesystemet. På den ene side hjælper de med at beskytte hjernen ved at begrænse skader og reducere inflammation. På den anden side kan de hæmme helbredelse ved at skabe barrierer for regenerering af nerver. For eksempel hjælper reaktive astrocytter efter en rygmarvsskade med at reparere blod-hjerne-barrieren og reducere vævsskade. De bidrager dog samtidigt til dannelsen af ar, der kan forhindre nervevækst, hvilket gør det svært for patienter at genvinde bevægelse under skadestedet.
Denne komplekse rolle for astrocytter fremhæver udfordringerne ved behandling af sygdomme og skader i centralnervesystemet, hvor de samme celler, der beskytter hjernen, også kan forhindre dens helbredelse.
Historie
Tegning af hjerneastrocytter af Santiago Ramón y Cajal fra hippocampus af en mand, tre timer efter død. (A, B) Astrocytter, de mørkere celler i tegningen, er i kontakt med både neuroner, (C, D) de lysere celler, og (F) et blodkar.
Ordet astrocyt blev opfundet i 1893 af den ungarske anatom Michael von Lenhossék, da disse celler først blev beskrevet, og deres struktur (morfologi) blev observeret under mikroskopet.