Todos los órganos del cuerpo están formados por dos tipos de células; las células del parénquima que realizan la función real de ese órgano, y las células de soporte que proporcionan apoyo y nutrición a las células del parénquima.
Lo mismo ocurre con el cerebro y la médula espinal. El
sistema nervioso está formado por neuronas que realizan la función real del
sistema. Las células de soporte que proporcionan nutrición, apoyo y protección a las neuronas se denominan células gliales.
Los astrocitos son un subtipo de células gliales presentes en el cerebro y la médula espinal. Son las células gliales más abundantes presentes en el cerebro. Los astrocitos tienen dos subtipos y realizan una serie de funciones. En el artículo revisaremos diferentes aspectos relacionados con los astrocitos.
Estructura
Como su nombre indica, los astrocitos son células con forma de estrella. Tienen varios procesos que irradian desde el cuerpo central. Hay dos tipos de astrocitos. Cada tipo tiene su propia estructura dependiendo de la función que realiza.
En general, los astrocitos tienen orgánulos escasos y tienen varios procesos que irradian desde el cuerpo celular central. Estos procesos pueden estar ramificados o no. Cada proceso de los astrocitos muestra una amplia ramificación terminal que permite que un solo astrocito se asocie con varias sinapsis neuronales.
Algunos procesos tienen pies vasculares en su extremo y participan en la formación de la barrera hematoencefálica (BBB).
Tipos
Los astrocitos se dividen en dos grandes categorías:
Astrocitos fibrosos:
Los astrocitos fibrosos tienen procesos largos que irradian desde el cuerpo celular central. Estos procesos no están ramificados. Tienen sólo unos pocos orgánulos. Los procesos largos tienen pies vasculares que rodean los capilares presentes en la vecindad de los astrocitos.
Estos astrocitos se ven típicamente en la materia blanca del cerebro y la médula espinal. Son menos comunes en comparación con los astrocitos protoplásmicos.
Astrocitos protoplásmicos:
Los astrocitos protoplásmicos tienen procesos cortos. Los procesos de los astrocitos protoplásmicos son ramificados. Tienen abundantes orgánulos y citoplasma, como se desprende de su nombre.
Este tipo de astrocitos está más presente en el SNC. Se observan en la materia gris del cerebro y la médula espinal.
Desarrollo Embriológico
Los astrocitos derivan de las células del neuroepitelio presentes en el tubo neural en desarrollo. Las células neuroepiteliales al diferenciarse producen glioblastos, también llamados espongioblastos.
Estos glioblastos se diferencian en oligodendroblastos y astroblastos. Los oligodendroblastos dan lugar a los oligodendrocitos. Los astroblastos se diferencian además en astrocitos protoplásmicos o astrocitos fibrosos.
Así, el precursor de los astrocitos es el mismo
neuroepitelio que da lugar a otras células gliales así como a las neuronas presentes
en el SNC.
Funciones
Los astrocitos son las células gliales más abundantes y diversas presentes en el SNC. Desempeñan una serie de funciones que son esenciales para el funcionamiento normal de las neuronas. A continuación se detallan brevemente las funciones de los astrocitos.
Regulación de la concentración iónica:
Los astrocitos desempeñan el papel más importante en la regulación de la concentración iónica extracelular alrededor de las neuronas. La concentración de varios iones en el líquido extracelular controla la generación y transmisión del impulso nervioso en las neuronas.
Si la concentración iónica se altera, las neuronas pueden no generar o propagar los impulsos nerviosos.
Los astrocitos regulan la concentración iónica extracelular amortiguando los iones de potasio (K+) extracelulares.
Soporte físico:
Los procesos citoplasmáticos de los astrocitos proporcionan
soporte físico a las neuronas. Desempeñan un papel importante en la determinación de la
estructura del cerebro. Proporcionan el soporte físico para el movimiento de
las neuronas de diferenciación en el cerebro en desarrollo.
Barrera hematoencefálica:
La barrera hematoencefálica impide la entrada de partículas de gran tamaño, iones o proteínas de la sangre al material extracelular del cerebro. Es muy esencial para mantener el cerebro en un compartimento separado.
Los astrocitos desempeñan un papel importante en la formación de la barrera hematoencefálica. Los procesos protoplásmicos de los astrocitos tienen pies vasculares. Rodean las células endoteliales de los capilares presentes en el cerebro.
Impiden cualquier fuga o movimiento de cualquier sustancia no deseada de la sangre en los capilares a la matriz extracelular del cerebro. Por lo tanto, los astrocitos son un componente importante de la barrera hematoencefálica.
Reserva de combustible:
Los astrocitos son las células gliales que actúan como reserva de combustible para las neuronas. Estas células son capaces de almacenar glucógeno y proporcionárselo a las neuronas cuando sea necesario.
Los astrocitos no sólo almacenan glucosa en forma de
glicógeno sino que también pueden producir glucosa a partir de fuentes no carbohidratadas. Los astrocitos
son las únicas células gliales capaces de realizar gluconeogénesis. Por lo tanto, pueden
proporcionar glucosa recién formada a las neuronas.
También proporcionan otros nutrientes a las neuronas, como el lactato, etc.
Regulación del flujo sanguíneo:
Los astrocitos también pueden controlar el flujo sanguíneo en el
cerebro. Actúan como vaso-moduladores. Estas células regulan la vasodilatación en
el SNC controlando así el flujo sanguíneo.
Excreción de desechos:
Los astrocitos recogen los metabolitos y otros productos de desecho y los trasladan a los capilares. Así, tienen un papel en la
eliminación de metabolitos y productos de desecho dañinos del SNC.
Estructura de las sinapsis:
Los procesos protoplásmicos de los astrocitos cubren las distintas sinapsis presentes en el SNC. Tienen un papel en la estructura y formación de las sinapsis. También afectan al funcionamiento de las sinapsis y a su plasticidad.
Membrana limitante glial:
Los procesos del pie de los astrocitos forman la membrana limitante glial. Es la capa más externa del tejido neuronal en el cerebro y la médula espinal. La membrana glial limitante recubre las meninges en la superficie externa del SNC.
Impide la migración de las neuronas y las células gliales y las neuronas hacia las meninges. También regula el movimiento de pequeñas moléculas entre las meninges y el parénquima del cerebro y la médula espinal.
Reparación:
Se cree que los astrocitos también desempeñan un papel en la reparación de los tejidos neuronales en el SNC. Cuando se produce una lesión en el tejido nervioso del cerebro o la médula espinal, los astrocitos migran a ese lugar y forman una cicatriz glial.
Los estudios de investigación han demostrado que esta cicatriz glial desempeña un papel importante en el proceso de regeneración. También permite que los axones crezcan y atraviesen el tejido lesionado presente en la médula espinal.
Red celular:
Los astrocitos pueden comunicarse libremente entre sí
a través de las uniones en hueco. De este modo, forman una red celular muy amplia y altamente coordinada en todo el SNC. Ayuda a la regulación de varias
actividades en el cerebro y la médula espinal.
Patologías asociadas a los astrocitos
A continuación se indican diferentes patologías asociadas a los astrocitos
.
Astrocitoma
La mayoría de los tumores cerebrales son astrocitomas. Son las células cancerosas derivadas de los astrocitos. Se dan sobre todo en el cerebro, pero a veces se ven en la médula espinal.
En función de la malignidad y la gravedad, los astrocitomas son de dos tipos:
Astrocitoma pilocítico: son los tumores de astrocitos de crecimiento lento que son en su mayoría benignos. Suelen aparecer en el cerebelo y producen síntomas relacionados con los trastornos del equilibrio y la marcha.
Atrocitoma anaplásico: Son los tumores malignos de astrocitos que muestran un rápido crecimiento. Pueden invadir rápidamente el tejido sano circundante. Crecen rápidamente hasta convertirse en tumores de mayor tamaño que no pueden ser extirpados mediante cirugía.
Enfermedad de Alzheimer
Se considera que los astrocitos desempeñan un papel importante en
la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer. Producen una gran cantidad de
proteínas beta-amiloides. El depósito de estos beta-amiloides es el factor más
significativo que contribuye a la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer.
Enfermedad de Alexander:
Es una enfermedad rara que se caracteriza por la destrucción de
la vaina de mielina alrededor de las neuronas y el depósito de proteínas anormales.
Se asocia con la mutación en el gen de la proteína ácida fibrilar glial (GFAP)
específicamente asociada a los astrocitos.
Las anomalías de los astrocitos también se asocian
con algunos trastornos del desarrollo del sistema nervioso.
Conclusión/Resumen
Los astrocitos son las células de soporte en forma de estrella presentes en el cerebro y la médula espinal. Son las células gliales más abundantes y diversas presentes en el SNC.
Son las células en forma de estrella que tienen un cuerpo central
con procesos protoplásmicos radiantes. Pueden tener forma protoplásmica o fibrosa.
Los astrocitos protoplásmicos tienen abundantes orgánulos y pequeños procesos protoplásmicos ramificados. Están presentes en abundancia en la materia gris.
Los astrocitos fibrosos tienen grandes procesos protoplásmicos no ramificados. Tienen orgánulos limitados y están presentes en abundancia en la sustancia blanca del SNC.
Al igual que otras células del SNC, también derivan
del neuroepitelio del tubo neural.
Los astrocitos realizan una serie de funciones que son esenciales para el funcionamiento normal de las neuronas. Entre ellas se encuentran:
- Regulación de la concentración iónica
- Aportar nutrientes a las neuronas
- Eliminar los metabolitos y los productos de desecho
- Contribuir en la barrera hematoencefálica
- Reparación del SNC
- Regulación del flujo sanguíneo
- Soporte físico al cerebro en desarrollo
- Estructura y funcionamiento de las sinapsis
- Formación de la membrana glial limitante
.cerebro
barrera
Las patologías de los astrocitos incluyen los astrocitomas,
los tumores más abundantes del cerebro.
También incluyen otras enfermedades como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Alexander, etc, así como algunos trastornos del desarrollo del SNC.
- Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD
(octubre de 2008). «Sorteando la fisiología de los astrocitos desde la
farmacología». 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). «Diferenciación in vitro de células CD34+ humanas cultivadas en
astrocitos». Neurology India. 61 (4): 383-8. doi:10.4103/0028-3886.117615. PMID 24005729. - Rowitch DH, Kriegstein AR (noviembre de 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 (noviembre de 2005). «Especificación de astrocitos por la proteína bHLH
SCL en una región restringida del tubo neural». 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 (mayo de 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 (diciembre de 2007). «Reconstruction
and flux analysis of coupling between metabolic pathways of astrocytes and
neurons: application to cerebral hypoxia». Theoretical Biology & Medical Modelling. 4 (1):
48. doi:10.1186/1742-4682-4-48. PMC 2246127. PMID 18070347.
.