ASTROZYTEN: HISTOLOGIE, FUNKTIONEN, TYPEN - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Die Astrozyten sind eine von vier Arten von Gliazellen, die zur physischen und metabolischen Unterstützung neuronaler Zellen dienen. Sie sind daher Teil des Zentralnervensystems des Menschen und vieler anderer Wirbeltiere.

Astrozyten bilden zusammen mit Oligodendrozyten, Mikrogliazellen und Ependymzellen sogenannte "Neuroglia". Die Neurogliazellen kommen normalerweise in viel größerer Anzahl als Neuronen vor, sind jedoch nicht an der Reaktion und / oder Ausbreitung von Nervenimpulsen beteiligt.

Immunfluoreszenzmikroskopie eines Astrozyten (Quelle: GerryShaw über Wikimedia Commons)

Die Begriffe "Neuroglia" und "Astrozyten" wurden 1895 von Mihaly von Lenhossek vorgeschlagen, um die Zellgruppe zu identifizieren, die Neuronen unterstützt, und eine spezielle Klasse dieser Zellen, die durch ihre Sternform gekennzeichnet ist.

Es wurde gezeigt, dass Astrozyten die Anzahl funktioneller neuronaler Synapsen in Neuronen des Zentralnervensystems erhöhen, was bedeutet, dass sie für die Übertragung von Nervenreizen erforderlich sind.

Diagramm der verschiedenen Zelltypen, aus denen die Glia im Zentralnervensystem besteht. Es werden Ependymzellen, Oligodendrozyten, Astrozyten und Mikrogliazellen beobachtet (Quelle: BruceBlaus. Bei Verwendung dieses Bildes in externen Quellen kann es als: Blausen.com-Mitarbeiter (2014) bezeichnet werden. «Medizinische Galerie von Blausen Medical 2014 ». WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. Über Wikimedia Commons)

Diese Zellen machen in vielen Hirnregionen zwischen 20 und 25% (und manchmal bis zu 50%) des Volumens aus und spielen bekanntermaßen eine besondere Rolle bei der Reaktion auf Verletzungen, obwohl kürzlich vorgeschlagen wurde, dass sie an vielen Erkrankungen des Systems beteiligt sind. zentral nervös.

Histologie

Astrozyten sind "stellare" oder sternförmige Zellen, da sie zytosolische Projektionen unterschiedlicher Größe aufweisen, die sie den Kinderzeichnungen eines Weltraumsterns ähneln.

Diese Zellen sind im gesamten Gehirn und im Rückenmark verteilt und machen mehr als 50% aller Gliazellen aus.

Bei Betrachtung unter einem Lichtmikroskop nach routinemäßiger Färbung weisen Astrozyten (je nach Typ) große ovale oder lobuläre Kerne mit geringem zytosolischen Gehalt auf.

Die charakteristischen zytosolischen Projektionen von Astrozyten sind als "Glia-Fibrillen" bekannt und bestehen hauptsächlich aus dem für die Astrozyten des Zentralnervensystems spezifischen und häufig verwendeten Glia-Fibrillen-Säure-Protein (GFAP) als Markerprotein.

Astrozyten aus einer Zellkultur. Farbe ist das Produkt der Färbung mit glial-fibrillärem saurem Protein (GFAP) (Quelle: Der ursprüngliche Uploader war GrzegorzWicher bei der polnischen Wikipedia. Über Wikimedia Commons)

Die Glia-Fasern von Astrozyten sind eng mit dem Zellkörper und den Axonen von Neuronen verwandt. Sie umgeben die Stellen der Nervensynapsen und auch die bekannten Knötchen von Ranvier, die in Axonen vorhanden sind, die von einer Myelinscheide bedeckt sind.

Obwohl sie keine erregbaren Zellen sind, exprimieren Astrozyten spezifische Natrium- und Kaliumkanäle, die für ihre Funktionen zur Aufrechterhaltung der Homöostase im Nervensystem sehr wichtig sind.

Membranspezialisierungen

Astrozyten haben zwei Arten von Spezialisierungen in ihren Membranen, die als Gap Junctions und orthogonale Anordnungen bekannt sind.

Gap Junctions bestehen aus Transmembranproteinen, sogenannten Connexons, die sich mit homologen Proteinen in nahe gelegenen Zellen verbinden, um hydrophobe Kanäle zu bilden, über die kleine Moleküle zwischen Zellen austauschen können.

Es gibt zahlreiche Gap Junctions zwischen Astrozyten und Astrozyten sowie zwischen Astrozyten und Oligodendrozyten. Unter den Molekülen, die über diese Bindungen ausgetauscht werden, befinden sich kleine Ionen, Oligosaccharide und bestimmte trophische Faktoren.

Orthogonale Anordnungen sind andererseits "parakristalline" Anordnungen, die aus 7-nm-Partikeln bestehen. Sie sind in den distaleren Bereichen der zytosolischen Projektionen zahlreich, insbesondere in der Region, die den Blutgefäßen zugewandt ist.

Diese Strukturen sind an der Zelladhäsion und am Transport von Substanzen zwischen Astrozyten und zwischen Astrozyten und der Cerebrospinalflüssigkeit beteiligt.

Typen

Es gibt zwei genau definierte Arten von Astrozyten, die sich in ihrer Morphologie und anatomischen Lage unterscheiden. Dies sind protoplasmatische Astrozyten und fibröse Astrozyten.

Viele Forscher sind jedoch der Ansicht, dass es sich um denselben Zelltyp handelt, der je nach Umgebung unterschiedliche Funktionen erhält.

Andere bibliografische Dokumente belegen jedoch die Existenz eines dritten Astrozytentyps, der durch seine länglichen Zellkörper gekennzeichnet ist und allgemein als Bergmann-Gliazellen des Kleinhirns und Müller-Zellen in der Netzhaut der Augen bekannt ist.

Hier werden nur die im Gehirn und Rückenmark vorhandenen Astrozyten beschrieben.

Protoplasmatische Astrozyten

Die Existenz solcher Zellen wurde durch Silberfärbungstechniken gezeigt. Diese sind typisch für die graue Substanz des Gehirns und Zellen mit einem herausragenden Aussehen (ähnlich einem Stern).

Sie haben ein reichlich vorhandenes Cytosol, in dem sich ein großer Kern befindet, und sie unterscheiden sich von faserigen Astrozyten dadurch, dass sie kurze Prozesse haben.

Die Enden einiger zytosolischer Projektionen bestehen aus "Gefäßfüßen" oder Stielen, die mit benachbarten Blutgefäßen interagieren.

Einige protoplasmatische Astrozyten befinden sich in der Nähe der Zellkörper einiger Neuronen, als wären sie "Satelliten" -Zellen.

Faserastrozyten

Faserastrozyten sind Zellen mit wenigen inneren Organellen, die reich an freien Ribosomen und Speichermolekülen wie Glykogen sind. Sie haben längere zytosolische Projektionen oder Projektionen als protoplasmatische Astrozyten, weshalb sie als "faserige" Astrozyten bekannt sind.

Diese Zellen sind mit der weißen Substanz des Gehirns verbunden und ihre Prozesse verbinden sich auch mit Blutgefäßen, sind jedoch durch ihre eigene Basallamina von diesen getrennt.

Eigenschaften

Als Neurogliazellen spielen Astrozyten eine wichtige Rolle bei der physischen Unterstützung und metabolischen Unterstützung von Neuronen im Zentralnervensystem bei Wirbeltieren.

Darüber hinaus sind diese Zellen für die Eliminierung von Ionen und anderen Abfallstoffen aus dem neuronalen Stoffwechsel verantwortlich, die für die neuronale Mikroumgebung, insbesondere die axonale Region, typisch sind, wie z.

- Kaliumionen (K +)

- Reste von Glutamat und

- Spuren von Gamma-Aminobuttersäure (GABA)

Verantwortlich unter anderem für den Energiestoffwechsel der Großhirnrinde, da sie Glukose aus in ihrem Cytosol gespeicherten Glykogenmolekülen freisetzen.

Diese Freisetzung erfolgt nur, wenn Astrozyten durch Neurotransmitter wie Noradrenalin und vasoaktives Darmpeptid oder VIP-Peptid stimuliert werden, die von nahe gelegenen Neuronen freigesetzt werden.

Astrozyten sind auch an der neuronalen Entwicklung sowie am Transport und der Freisetzung neurotropher Faktoren beteiligt, weshalb einige Autoren sie als Zellen betrachten, die die Homöostase im Zentralnervensystem aufrechterhalten.

Diese Zellen können auch eine wichtige Rolle bei der Heilung geschädigter Bereiche des Gehirns spielen. Sie steuern den pH-Wert des Gehirns und regulieren mehrere neuronale Funktionen, indem sie eine relativ konstante Mikroumgebung aufrechterhalten.

Implikationen für die Blut-Hirn-Schranke

Einige Astrozyten sind an der Bildung und Aufrechterhaltung der Blut-Hirn-Schranke beteiligt, da sie die Fähigkeit haben, eine kontinuierliche Schicht auf den Blutgefäßen in der Peripherie des Zentralnervensystems zu bilden.

Die Blut-Hirn-Schranke ist eine Art „Struktur“, die den Eintritt von zirkulierenden Blutelementen in das Zentralnervensystem begrenzt.

Die Beziehung dieser Nervenzellen zu dieser Funktion ist derart, dass experimentell gezeigt wurde, dass Epithelzellen die Differenzierung von Astrozytenvorläufern induzieren können.

Immunfunktionen von Astrozyten

Einige Literaturübersichten heben Astrozyten als immunkompetente Zellen des Zentralnervensystems hervor, da sie Proteine ​​des Major Histocompatibility Complex (MHC) exprimieren können, die wichtige Funktionen bei der Antigenpräsentation haben.

Diese Zellen sind dann an der T-Zell-Aktivierung beteiligt, nicht nur durch die Expression von Antigen-präsentierenden Proteinen, sondern auch durch ihre Fähigkeit, co-stimulierende Moleküle zu exprimieren, die für den Prozess an sich kritisch sind.

Die Beteiligung von Astrozyten am Immunsystem ist jedoch nicht auf die Präsentation von Antigenen beschränkt, sondern es wurde auch gezeigt, dass diese Zellen eine Vielzahl von Zytokinen und Chemokinen absondern können, was bedeuten kann, dass sie an entzündlichen Prozessen beteiligt sind und Immunreaktivität im Gehirn.

Klinische Bedeutung

Angesichts experimenteller Daten, die darauf hindeuten, dass die Unterdrückung von Astrozyten im Zentralnervensystem bei Erwachsenen zu einer erheblichen neuronalen Degeneration führt, ist klar, dass diese Zellen eine wertvolle klinische Bedeutung haben.

Astrozyten wurden unter ihren vielfältigen Funktionen mit der langfristigen Genesung von Patienten mit Hirnverletzungen in Verbindung gebracht. Sie sind auch an der Regeneration von Neuronen beteiligt, hauptsächlich aufgrund ihrer Fähigkeit, trophische Faktoren zu exprimieren und freizusetzen.

Mit anderen Worten, das Überleben von Neuronen hängt stark von ihrer Assoziation mit Astrozyten ab, so dass jede massive Schädigung, die in diesen Zellen auftritt, die normalen Gehirnfunktionen direkt beeinflusst.

Astrogliose

Viele neurodegenerative Erkrankungen zeichnen sich durch Proliferation, morphologische Veränderung und erhöhte Expression von Glia-Fibrillen-Säure-Protein (GFAP) in Astrozyten aus. Zustand als "Astrogliose" bekannt.

Dieser Prozess kann je nach Kontext, in dem er auftritt, vorteilhaft oder schädlich sein, da er das Überleben von Neuronen aufgrund der Produktion von Wachstumsfaktoren bzw. der Bildung von "Glia-Narben" bedeuten kann.

Astrogliose ist kein zufälliger oder „alles oder nichts“ -Prozess. Es handelt sich vielmehr um ein stark kontrolliertes Ereignis, das von mehreren zellulären Signalen und dem jeweiligen Kontext abhängt, in dem sich die betreffende Zelle befindet.

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