Alle Organe im Körper bestehen aus zwei Arten von Zellen; den Parenchymzellen, die die eigentliche Funktion des Organs ausführen, und den Stützzellen, die die Parenchymzellen unterstützen und ernähren.
Das Gleiche gilt für das Gehirn und das Rückenmark. Das
Nervensystem besteht aus Neuronen, die die eigentliche Funktion des
Systems ausführen. Die unterstützenden Zellen, die die Neuronen ernähren, unterstützen und schützen, werden Gliazellen genannt.
Astrozyten sind eine Unterart der Gliazellen, die im Gehirn und Rückenmark vorkommen. Sie sind die am häufigsten vorkommenden Gliazellen im Gehirn. Astrozyten haben zwei Subtypen und erfüllen eine Reihe von Funktionen. In diesem Artikel werden wir verschiedene Aspekte im Zusammenhang mit Astrozyten betrachten.
Struktur
Wie der Name schon sagt, sind Astrozyten sternförmige Zellen. Sie haben mehrere Fortsätze, die vom Zentralkörper ausstrahlen. Es gibt zwei Arten von Astrozyten. Jeder Typ hat seine eigene Struktur, abhängig von der Funktion, die er erfüllt.
Im Allgemeinen haben Astrozyten spärliche Organellen und haben mehrere Fortsätze, die vom zentralen Zellkörper ausstrahlen. Diese Fortsätze können verzweigt oder unverzweigt sein. Jeder Fortsatz der Astrozyten weist eine ausgedehnte terminale Verzweigung auf, die es ermöglicht, dass ein einzelner Astrozyt mit einer Reihe von neuronalen Synapsen verbunden ist.
Einige Fortsätze haben an ihrem Ende Gefäßfüße und sind an der Bildung der Blut-Hirn-Schranke (BHS) beteiligt.
Typen
Astrozyten werden in zwei große Kategorien unterteilt:
Faserige Astrozyten:
Die faserigen Astrozyten haben lange Fortsätze, die vom zentralen Zellkörper ausstrahlen. Diese Fortsätze sind unverzweigt. Sie haben nur wenige Organellen. Die langen Fortsätze haben Gefäßfüße, die die in der Nähe der Astrozyten vorhandenen Kapillaren umschließen.
Diese Astrozyten finden sich typischerweise in der weißen Substanz des Gehirns und des Rückenmarks. Sie sind weniger häufig als die protoplasmatischen Astrozyten.
Protoplasmatische Astrozyten:
Die protoplasmatischen Astrozyten haben kurze Fortsätze. Die Fortsätze der protoplasmatischen Astrozyten sind verzweigt. Sie haben reichlich Organellen und Zytoplasma, wie aus dem Namen ersichtlich.
Dieser Typ von Astrozyten ist im
ZNS am häufigsten vertreten. Sie sind in der grauen Substanz des Gehirns und des Rückenmarks zu finden.
Embryologische Entwicklung
Astrozyten entstehen aus den Zellen des Neuroepithels im sich entwickelnden Neuralrohr. Aus den Neuroepithelzellen entstehen bei der Differenzierung Glioblasten, auch Spongioblasten genannt.
Diese Glioblasten differenzieren sich zu Oligodendroblasten und Astroblasten. Aus den Oligodendroblasten entstehen die Oligodendrozyten. Die Astroblasten differenzieren sich weiter zu protoplasmatischen Astrozyten oder fibrösen Astrozyten.
Der Vorläufer der Astrozyten ist also dasselbe
Neuroepithel, aus dem auch die anderen Gliazellen sowie die Neuronen im
ZNS entstehen.
Funktionen
Astrozyten sind die am häufigsten vorkommenden und vielfältigsten Gliazellen im ZNS. Sie erfüllen eine Reihe von Funktionen, die für die normale Funktion der Neuronen unerlässlich sind. Im Folgenden wird kurz auf die Funktionen der Astrozyten eingegangen.
Regulation der Ionenkonzentration:
Astrozyten spielen die wichtigste Rolle bei der Regulation der extrazellulären Ionenkonzentration um die Neuronen. Die Konzentration verschiedener Ionen in der extrazellulären Flüssigkeit steuert die Nervenimpulserzeugung und -übertragung in den Neuronen.
Wenn die Ionenkonzentration gestört wird, können die Neuronen keine Nervenimpulse erzeugen oder weiterleiten.
Astrozyten regulieren die extrazelluläre Ionenkonzentration, indem sie die extrazellulären Kalium (K+)-Ionen puffern.
Physikalische Unterstützung:
Die zytoplasmatischen Prozesse der Astrozyten bieten
physikalische Unterstützung für die Neuronen. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der
Struktur des Gehirns. Sie bieten die physische Unterstützung für die Bewegung der
differenzierenden Neuronen im sich entwickelnden Gehirn.
Blut-Hirn-Schranke:
Die Blut-Hirn-Schranke verhindert den Eintritt von großen Partikeln, Ionen oder Proteinen aus dem Blut in das extrazelluläre Material des Gehirns. Sie ist sehr wichtig, um das Gehirn in einem separaten Raum zu halten.
Astrozyten spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung der Blut-Hirn-Schranke. Die protoplasmatischen Fortsätze der Astrozyten haben Gefäßfüße. Sie umschließen die Endothelzellen der im Gehirn vorhandenen Kapillaren.
Sie verhindern, dass unerwünschte Substanzen aus dem Blut in den Kapillaren in die extrazelluläre Matrix des Gehirns austreten oder wandern. Somit sind Astrozyten ein wichtiger Bestandteil der Blut-Hirn-Schranke.
Treibstoffreserve:
Astrozyten sind die Gliazellen, die als Treibstoff
Reserve für die Neuronen dienen. Diese Zellen sind in der Lage, Glykogen zu speichern und
bei Bedarf an die Neuronen abzugeben.
Die Astrozyten speichern nicht nur Glukose in Form von
Glykogen, sondern können auch Glukose aus Nicht-Kohlenhydrat-Quellen herstellen. Astrozyten
sind die einzigen Gliazellen, die zur Gluconeogenese fähig sind. So können sie
den Neuronen neu gebildete Glukose zur Verfügung stellen.
Sie versorgen die Neuronen auch mit anderen Nährstoffen wie Laktat etc.
Regulation des Blutflusses:
Astrozyten können auch den Blutfluss im
Hirn kontrollieren. Sie wirken als Vasomodulatoren. Diese Zellen regulieren die Vasodilatation im
ZNS und steuern so den Blutfluss.
Ausscheidung von Abfallstoffen:
Astrozyten sammeln Stoffwechselprodukte und andere Abfall
Produkte und transportieren sie zu den Kapillaren. So haben sie eine Rolle bei der
Ausscheidung von schädlichen Stoffwechselprodukten und Abfallstoffen aus dem ZNS.
Synapsenstruktur:
Die protoplasmatischen Fortsätze der Astrozyten bedecken die verschiedenen Synapsen, die im ZNS vorhanden sind. Sie spielen eine Rolle bei der Struktur und Bildung von Synapsen. Sie beeinflussen auch die Funktion von Synapsen und deren Plastizität.
Glia limitierende Membran:
Die Fußfortsätze der Astrozyten bilden die glia-limitierende Membran. Sie ist die äußerste Schicht des neuronalen Gewebes im Gehirn und Rückenmark. Die glial limiting membrane kleidet die Hirnhäute an der Außenseite des ZNS aus.
Sie verhindert die Wanderung von Neuronen und Gliazellen und Neuronen in die Hirnhäute. Außerdem reguliert sie die Bewegung kleiner Moleküle zwischen den Hirnhäuten und dem Parenchym von Gehirn und Rückenmark.
Reparatur:
Astrozyten spielen vermutlich auch eine Rolle bei der Reparatur des neuronalen Gewebes im ZNS. Wenn es zu einer Verletzung des Nervengewebes im Gehirn oder Rückenmark kommt, wandern Astrozyten an diese Stelle und bilden eine gliale Narbe.
Die Forschungsstudien haben gezeigt, dass diese Glia-Narbe eine wichtige Rolle im Prozess der Regeneration spielt. Sie ermöglicht es auch den Axonen, zu wachsen und das verletzte Gewebe im Rückenmark zu durchqueren.
Zelluläres Netzwerk:
Astrozyten können frei miteinander kommunizieren
durch Gap Junctions. Auf diese Weise bilden sie ein sehr großes, hochkoordiniertes
zelluläres Netzwerk im gesamten ZNS. Es hilft bei der Regulierung verschiedener
Aktivitäten im Gehirn und Rückenmark.
Pathologien, die mit Astrozyten assoziiert sind
Die verschiedenen Pathologien, die mit den Astrozyten assoziiert sind
, sind unten aufgeführt.
Astrozytom
Die meisten der Hirntumore sind Astrozytome. Das sind Krebszellen, die sich von Astrozyten ableiten. Sie treten meist im Gehirn auf, werden aber manchmal auch im Rückenmark gesehen.
Abhängig von der Bösartigkeit und dem Schweregrad werden die
Astrozytome in zwei Typen eingeteilt:
Pilozytisches Astrozytom: Das sind die langsam wachsenden Tumore aus Astrozyten, die meist gutartig sind. Sie treten am häufigsten im Kleinhirn auf und verursachen Symptome wie Gleichgewichts- und Gangstörungen.
Anaplastische Astrozytome: Sie sind die bösartigen Tumore von Astrozyten, die ein schnelles Wachstum aufweisen. Sie können schnell in das umgebende gesunde Gewebe eindringen. Sie wachsen schnell zu größeren Tumoren heran, die nicht durch eine Operation entfernt werden können.
Alzheimer-Krankheit
Astrozyten wird eine wichtige Rolle in
der Pathogenese der Alzheimer-Krankheit zugeschrieben. Sie produzieren eine große Menge an
beta-Amyloid-Proteinen. Die Ablagerung dieser Beta-Amyloide ist der
wichtigste Faktor, der zur Pathogenese der Alzheimer-Krankheit beiträgt.
Alexander-Krankheit:
Es handelt sich um eine seltene Erkrankung, die durch die Zerstörung der
Myelinscheide um die Neuronen und die Ablagerung von abnormalen Proteinablagerungen gekennzeichnet ist.
Sie ist mit einer Mutation im Glial Fibrillary Acid Protein (GFAP)
Gen verbunden, das spezifisch mit den Astrozyten assoziiert ist.
Die Anomalien der Astrozyten werden auch
mit einigen Entwicklungsstörungen des Nervensystems in Verbindung gebracht.
Abschluss/Zusammenfassung
Astrozyten sind die sternförmigen Stützzellen, die im Gehirn und Rückenmark vorhanden sind. Sie sind die am häufigsten vorkommenden und vielfältigsten Gliazellen im ZNS.
Sie sind die sternförmigen Zellen mit einem zentralen Körper
mit ausstrahlenden protoplasmatischen Fortsätzen. Sie können protoplasmatisch oder faserig
geformt sein.
Protoplasmatische Astrozyten haben reichlich Organellen und kleine verzweigte protoplasmatische Fortsätze. Sie sind reichlich in der grauen Substanz vorhanden.
Faserige Astrozyten haben große unverzweigte protoplasmatische Fortsätze. Sie haben begrenzte Organellen und sind reichlich in der weißen Substanz des ZNS vorhanden.
Wie andere Zellen des ZNS stammen auch sie
vom Neuroepithel des Neuralrohrs ab.
Astrozyten führen eine Reihe von Funktionen aus, die für das normale Funktionieren der Neuronen wesentlich sind. Dazu gehören:
- Regulierung der Ionenkonzentration
- Bereitstellung von Nährstoffen für die Neuronen
- Abtransport von Stoffwechsel- und Abfallprodukten
- Beteiligung an der Blut-Gehirn
Schranke - Reparatur des ZNS
- Regulierung des Blutflusses
- Physikalische Unterstützung des sich entwickelnden
Gehirns - Synapsenstruktur und -funktion
- Bildung der glialen Grenzmembran
Zu den Pathologien der Astrozyten gehören Astrozytome,
die am häufigsten vorkommenden Tumoren des Gehirns.
Zu ihnen gehören auch andere Erkrankungen wie Morbus Alzheimer, Morbus Alexander etc. sowie einige Entwicklungsstörungen des ZNS.
- Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD
(Oktober 2008). „Sorting out astrocyte physiology from
pharmacology“. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 49 (1):
151–74. doi:10.1146/annurev.pharmtox.011008.145602. PMID 18834310. - Venkatesh K, Srikanth L,
Vengamma B, Chandrasekhar C, Sanjeevkumar A, Mouleshwara Prasad BC, Sarma PV
(2013). „In vitro differentiation of cultured human CD34+ cells into
astrocytes“. Neurology India. 61 (4): 383-8. doi:10.4103/0028-3886.117615. PMID 24005729. - Rowitch DH, Kriegstein AR (November 2010).
„Developmental genetics of vertebrate glial-cell
specification“. Nature. 468 (7321): 214-22. Bibcode:2010Natur.468..214R. doi:10.1038/nature09611. PMID 21068830. - Muroyama Y, Fujiwara Y, Orkin SH,
Rowitch DH (November 2005). „Specification of astrocytes by bHLH protein
SCL in a restricted region of the neural tube“. Nature. 438(7066):
360-3. Bibcode:2005Natur.438..360M. doi:10.1038/nature04139. PMID 16292311. - Hochstim C, Deneen B, Lukaszewicz A,
Zhou Q, Anderson DJ (May 2008). „Identification
of positionally distinct astrocyte subtypes whose identities are specified by a
homeodomain code“. Cell. 133 (3):
510-22. doi:10.1016/j.cell.2008.02.046. PMC 2394859. PMID 18455991. - Cakir T, Alsan S, Saybaşili H, Akin A,
Ulgen KO (Dezember 2007). „Reconstruction
and flux analysis of coupling between metabolic pathways of astrocytes and
neurons: application to cerebral hypoxia“. Theoretische Biologie & Medical Modelling. 4 (1):
48. doi:10.1186/1742-4682-4-48. PMC 2246127. PMID 18070347.