Đặc điểm tế bào, tính chất giải phẫu và chức năng

các tế bào hình sao, còn được gọi là astroglías, chúng là một loại tế bào thần kinh đệm của dòng dõi thần kinh. Xuất phát từ các tế bào chịu trách nhiệm chỉ đạo việc di chuyển tiền chất trong quá trình phát triển và hình thành trong giai đoạn đầu phát triển hệ thần kinh trung ương.

Những tế bào này nổi bật như những tế bào thần kinh đệm quan trọng nhất và nhiều nhất trong các vùng khác nhau của não. Về mặt chức năng, họ chịu trách nhiệm thực hiện một số lượng lớn các hoạt động chính để thực hiện hoạt động thần kinh.

Astrocytes được liên kết trực tiếp với cả tế bào thần kinh và các tế bào cơ thể khác. Tương tự như vậy, chúng chịu trách nhiệm hình thành ranh giới giữa cơ thể và hệ thần kinh trung ương thông qua cái gọi là giới hạn glia.

Trong bài viết này, chúng tôi xem xét các đặc điểm chính của tế bào hình sao. Các đặc tính phân tử và sinh lý của nó được thảo luận và các chức năng được thực hiện bởi loại tế bào này được giải thích.

Đặc điểm của tế bào hình sao

Astrocytes chiếm hầu hết các tế bào của cơ thể. Chúng là một phần của các tế bào glia, nghĩa là, chúng là một chuỗi các yếu tố chịu trách nhiệm đi kèm và giúp hoạt động của các tế bào thần kinh của encephalon.

Lượng tế bào hình sao trong não của sinh vật dường như có liên quan đến kích thước của con vật. Do đó, ví dụ, ruồi có 25% tế bào hình sao, trong khi chuột chứa 60%, con người 90% và voi 97%.

Trong số tất cả các loại tế bào thần kinh đệm, phong phú nhất là tế bào hình sao. Các nghiên cứu về mức độ phổ biến của nó cho thấy loại tế bào này chiếm khoảng 25% thể tích não.

Về chức năng của nó, tế bào hình sao được đặc trưng bởi một hoạt động hơi khó hiểu. Kể từ mô tả của Ramón y Cajal, một trong những nhà khoa học nổi tiếng nhất trong lịch sử, và sau đó, bởi Río-Ortega, người ta đã cân nhắc rằng họ chỉ thực hiện các chức năng hỗ trợ.

Tuy nhiên, trong những năm qua, chức năng của nó đã được xem xét lại và người ta đã chứng minh rằng những tế bào này rất quan trọng trong việc cho phép một môi trường vi mô chính xác dẫn đến hoạt động đầy đủ của não.

Tương tự như vậy, các thuộc tính phân tử đã được mô tả về tế bào hình sao đã chỉ ra rằng các tế bào này đóng vai trò cơ bản trong việc truyền thông tin trong hệ thống thần kinh.

Hình thái

Không phải tất cả các tế bào hình sao có cùng đặc tính. Trên thực tế, tùy thuộc vào hình thái của chúng, các loại tế bào này có thể được phân thành hai nhóm lớn: tế bào hình sao nguyên sinh và tế bào hình sợi.

Tế bào hình sao nguyên bào được đặc trưng bởi nằm trong chất xám của hệ thần kinh. Các quá trình của nó liên quan đến cả khớp thần kinh (kết nối với tế bào thần kinh) và mạch máu.

Về mặt hình thái, chúng được đặc trưng bởi hình dạng ảm đạm, với một số nhánh chính tạo ra các quá trình rất phân nhánh, cũng như phân phối đồng đều.

Các tế bào hình sao sợi, mặt khác, nằm trong chất trắng của hệ thống thần kinh. Chúng được đặc trưng bằng cách kết nối trực tiếp với các nút của Ranvier, cũng như với các mạch máu.

Sự phân nhánh của các tế bào hình sao sợi nhỏ hơn so với các protoplasms và các quá trình của chúng được đặc trưng bởi sự kéo dài hơn của các sợi thần kinh.

Dự đoán của cả hai loại tế bào hình sao không trùng lặp trong não người trưởng thành, tuy nhiên, người ta đã chứng minh rằng các loại tế bào này thiết lập mối liên kết khoảng cách với các quá trình tế bào hình sao lân cận.

Tương tự như vậy, cần lưu ý rằng mặc dù phân loại hình thái này được sử dụng nhiều nhất ở cấp độ khoa học cho nghiên cứu của nó, tế bào hình sao là các tế bào rất không đồng nhất.

Trên thực tế, nhiều loại tế bào hình sao đã được phân biệt theo các đặc điểm của chúng, chẳng hạn như tế bào hình sao chuyên biệt, glia của Bergmann hoặc glia của Muller..

Cấu trúc

Các đặc tính cấu trúc của tế bào hình sao được duy trì thông qua mạng lưới sợi trung gian. Thành phần chính của các sợi này là protein axit fibrillary glial (GFAP).

Trên thực tế, GFAP gây ra tổn thương não và các bệnh thoái hóa của hệ thần kinh trung ương, có biểu hiện cũng nổi bật với tuổi tác, là dấu hiệu cổ điển để xác định hóa mô miễn dịch của tế bào hình sao..

GFAP được đặc trưng bằng cách trình bày tám đồng phân có nguồn gốc từ sự lan tỏa thay thế. Mỗi trong số chúng được thể hiện trong các nhóm nhỏ cụ thể của tế bào hình sao và các thuộc tính cấu trúc khác với mạng lưới sợi trung gian.

Hoạt động

Astrocytes được đặc trưng là các tế bào dễ bị kích thích với các đặc tính giao tiếp. Đó là, chúng được kích hoạt bởi cả tín hiệu bên trong và tín hiệu bên ngoài và gửi tin nhắn cụ thể đến các ô lân cận.

Quá trình này được thực hiện bởi loại tế bào này được gọi là quá trình "gliotransmission". Theo nghĩa này, tế bào hình sao là yếu tố dễ bị kích thích và giao tiếp nhưng không tạo ra tiềm năng hành động như tế bào thần kinh.

Astrocytes biểu hiện tăng thoáng qua nồng độ canxi nội bào. Những sửa đổi về nồng độ canxi chịu trách nhiệm cho sự giao tiếp giữa các tế bào hình sao, cũng như sự giao tiếp giữa tế bào hình sao và tế bào thần kinh.

Cụ thể hơn, chức năng của tế bào hình sao được đặc trưng bởi các yếu tố sau:

1. Xảy ra như dao động nội tại do giải phóng canxi từ các cửa hàng nội bào (kích thích tự phát).
2. Xảy ra do truyền dẫn phát hành bởi các tế bào thần kinh. Cụ thể các tế bào thần kinh giải phóng các chất như ATP hoặc glutamate, kích hoạt các thụ thể kết hợp với protein G dẫn đến giải phóng canxi từ mạng lưới nội chất.
3. Một số sự kéo dài của astrictos tiếp xúc với các mao mạch hình thành các quá trình hình thành. Trong các trường hợp khác, sự kéo dài của các tế bào này có thể bao quanh các khớp thần kinh.

Hạt nhân của tế bào hình sao được đặc trưng bởi rõ ràng hơn so với các loại tế bào glia khác. Tương tự như vậy, tế bào chất của nó có một lượng lớn glycogen và các sợi trung gian.

Theo nghĩa này, tế bào hình sao có thể biểu hiện trong màng của chúng một số lượng lớn các thụ thể của các chất dẫn khác nhau. Thực tế này thúc đẩy các chất khác nhau như glutamate, GABA hoặc acetylcholine có khả năng tạo ra sự gia tăng canxi nội bào.

Mặt khác, tế bào hình sao là tế bào gial không chỉ đáp ứng với sự hiện diện của chất dẫn truyền thần kinh, mà còn có khả năng giải phóng các hóa chất.

Sự truyền này vừa được nhận xét về hoạt động của tế bào hình sao bắt nguồn nhờ phân tử truyền tin IP3 và canxi. Phân tử truyền tin IP3 chịu trách nhiệm kích hoạt các kênh canxi trong các bào quan tế bào.

Bằng cách đó, các tế bào hình sao giải phóng các chất này vào tế bào chất của chúng. Các ion canxi được giải phóng kích thích sản xuất một lượng IP3 cao hơn, một thực tế thúc đẩy sự xuất hiện của sóng điện truyền từ tế bào hình sao sang tế bào hình sao.

Ở cấp độ ngoại bào, mặt khác, sự giải phóng ATP và kích hoạt các thụ thể purinergic của tế bào hình sao lân cận là những yếu tố tạo ra sự giao tiếp của loại tế bào này..

Chức năng

Mặc dù ban đầu, chúng chỉ được cấp chức năng hỗ trợ cho tế bào hình sao, nhưng ngày nay người ta đã chứng minh rằng những tế bào này đóng vai trò quan trọng trong một số khía cạnh của sự phát triển, chuyển hóa và bệnh lý của hệ thần kinh.

Trên thực tế, những tế bào này là những yếu tố thiết yếu trong sự hỗ trợ chiến lợi phẩm và trao đổi chất của một số tế bào thần kinh. Đổi lại, sự khác biệt của chúng, nguồn gốc của các khớp thần kinh và cân bằng nội môi não điều chỉnh sự sống sót của chúng.

Theo nghĩa này, các chức năng chính đã được cấp cho tế bào hình sao trong các nghiên cứu khác nhau là: tham gia vào sự phát triển của hệ thần kinh, kiểm soát chức năng synap, điều chỉnh lưu lượng máu, năng lượng và chuyển hóa của hệ thần kinh, điều chỉnh nhịp điệu người tuần hoàn, và tham gia vào hàng rào máu não và chuyển hóa lipid.

Sự phát triển của hệ thần kinh và độ dẻo của khớp thần kinh

Astrocytes là những tế bào đóng vai trò cơ bản trong sự phát triển của hệ thần kinh. Các sợi trục thần kinh đang phát triển được dẫn hướng tới mục tiêu của chúng thông qua các phân tử dẫn hướng có nguồn gốc từ tế bào hình sao.

Tương tự như vậy, các tế bào này có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc cắt tỉa synap thông qua con đường thực bào.

Mặt khác, tế bào hình sao tham gia tích cực vào quá trình tổng hợp, cả trong quá trình phát triển và sau khi bị tổn thương ở hệ thần kinh trung ương.

Trên thực tế, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng hoạt động của khớp thần kinh của các tế bào thần kinh giảm rõ rệt thông qua việc không có tế bào hình sao và tăng lên khi có các loại tế bào này.

Kiểm soát chức năng khớp thần kinh

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng tế bào hình sao có liên quan trực tiếp đến việc truyền synap bằng cách giải phóng các phân tử hoạt động synap được gọi là gliotransmitters..

Các phân tử này được giải phóng bởi tế bào hình sao để đáp ứng với hoạt động của synap thần kinh, tạo ra sự kích thích của các tế bào thần kinh đệm này bằng sóng canxi. Tương tự như vậy, đồng thời, các phân tử này tạo ra sự kích thích thần kinh.

Theo nghĩa này, Kang và cộng sự đã chỉ ra rằng tế bào hình sao làm trung gian cho sự truyền dẫn của synap ức chế trong các lát hồi hải mã. Mặt khác, Fellin và cộng sự đã chỉ ra rằng các tế bào glia này tạo ra sự đồng bộ tế bào thần kinh được đo bằng glutamate.

Điều hòa lưu lượng máu

Một chức năng quan trọng khác của tế bào hình sao là điều hòa lưu lượng máu đến hệ thống thần kinh. Hoạt động này được thực hiện thông qua sự kết hợp của những thay đổi trong vi tuần hoàn não với hoạt động của tế bào thần kinh.

Sóng canxi trong tế bào hình sao tương quan dương với sự gia tăng vi tuần hoàn mạch máu. Tương tự như vậy, bằng chứng đã được báo cáo rằng các tín hiệu thần kinh gây ra sóng canxi trong tế bào hình sao giải phóng các chất trung gian như prostaglandin E hoặc nitric oxide..

Chức năng này được thực hiện do tế bào hình sao có hai miền: chân mạch máu và bàn chân thần kinh. Sự kết hợp chặt chẽ giữa tế bào thần kinh, tế bào hình sao và mạch máu được gọi là mối nối thần kinh và là một trong những yếu tố quan trọng nhất để đảm bảo hoạt động đúng đắn của hệ thần kinh.

Năng lượng và chuyển hóa của hệ thần kinh

Tế bào hình sao là những tế bào cũng góp phần vào sự trao đổi chất chính xác của hệ thần kinh trung ương.

Chức năng này được thực hiện nhờ các quá trình tiếp xúc với các mạch máu. Các quá trình này cho phép tế bào hình sao thu giữ glucose từ tuần hoàn và cung cấp các chất chuyển hóa năng lượng cho tế bào thần kinh.

Trên thực tế, nhiều cuộc điều tra đã chỉ ra rằng tế bào hình sao là nguồn dự trữ hạt glycogen chính trong não. Ngoài ra, các hạt này có nhiều hơn ở các khu vực có mật độ synap cao và do đó, chi tiêu năng lượng cao hơn.

Cuối cùng, người ta cũng chứng minh rằng nồng độ glycogen trong tế bào hình sao được xác định bởi glutamate và các chất chuyển hóa glucose được truyền đến tế bào hình sao lân cận thông qua các mối nối khoảng cách..

Hàng rào máu não

Hàng rào máu não là một cấu trúc quan trọng của hệ thống thần kinh điều chỉnh sự "xâm nhập" của các chất vào não. Rào chắn này bao gồm các tế bào nội mô hình thành các mối nối chặt chẽ và được bao quanh bởi các lamina cơ bản, pericyte quanh mạch máu và các đầu cuối của tế bào hình sao..

Do đó, người ta cho rằng tế bào hình sao có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự hình thành và hoạt động của hàng rào máu não, tuy nhiên, chức năng của tế bào hình sao hiện chưa được chứng minh rõ ràng..

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng loại tế bào thần kinh đệm này chịu trách nhiệm tạo ra các đặc tính rào cản trong các tế bào nội mô bằng cách giải phóng các yếu tố khác nhau.

Điều hòa nhịp sinh học

Astrocytes giao tiếp với các tế bào thần kinh thông qua adenosine, một chất có liên quan đến cân bằng nội môi khi ngủ và các tác động nhận thức do thiếu ngủ.

Theo nghĩa này, sự ức chế sự truyền gliot của tế bào hình sao là một trong những yếu tố ngăn ngừa sự thiếu hụt nhận thức liên quan đến thiếu ngủ.

Chuyển hóa lipid và bài tiết lipoprotein

Cuối cùng, tế bào hình sao là các tế bào cũng liên quan đến chuyển hóa lipid của hệ thần kinh. Chức năng này được thực hiện thông qua mức cholesterol, được điều hòa chặt chẽ giữa tế bào thần kinh và tế bào hình sao.

Tương tự như vậy, sự thay đổi trong chuyển hóa lipid, đặc biệt là cholesterol, cũng liên quan đến sự phát triển của các bệnh thoái hóa thần kinh như bệnh Alzheimer hoặc bệnh Pick..

Theo cách này, tế bào hình sao là yếu tố quan trọng trong quá trình chuyển hóa lipid của não, cũng như trong việc ngăn ngừa các bệnh thoái hóa thần kinh.

Tài liệu tham khảo

1. A. Barres Bí ẩn và ma thuật của glia: một viễn cảnh về vai trò của chúng đối với sức khỏe và bệnh tật. Thần kinh, 60 (2008), trang. 430-440.
2. Fiacco TA, Agulhon C, McCarthy KD (tháng 10 năm 2008). "Phân loại sinh lý Astrocyte từ dược lý".
3. Muroyama, Y; Fujiwara, Y; Orkin, SH; Rowitch, DH (2005). "Đặc điểm kỹ thuật của tế bào hình sao bằng bLL protein SCL trong vùng giới hạn của ống thần kinh". 438 (7066): 360-363.
4. Kimelberg HK, Jalonen T, Walz W (1993). "Điều tiết môi trường vi mô não: máy phát và ion.". Trong Murphy S.Astrocytes: dược lý và chức năng. San Diego, CA: Nhà xuất bản học thuật. Trang. 193-222.
5. V. Sofroniew, H.V. Vinters Astrocytes: sinh học và bệnh lý Acta Neuropathol, 119 (2010), tr. 7-35.
6. Doetsch, tôi Caillé, D.A. Lim, J.M. García-Verdugo, A. Tế bào hình sao khu vực bán cầu Alvarez-Buylla là tế bào gốc thần kinh trong tế bào não động vật có vú trưởng thành, 97 (1999), pp. 703-716.