Astrocite

(categorie: neuroștiințe, histologie)

Astrocitele sunt cele mai numeroase celule gliale din creier, cu formă stelată, care nu transmit impulsuri nervoase în sensul clasic, dar fără de care neuronii nu pot funcționa. Reglează compoziția mediului extracelular, alimentează neuronii cu substraturi energetice, participă la bariera hematoencefalică și modulează transmisia sinaptică.

Numele vine din grecescul pentru „stea”, după aspectul lor cu numeroase prelungiri. Litera „g” din denumirea sistemului glimfatic vine de la glie, tocmai pentru că astrocitele sunt componenta care dă acestui model particularitatea lui.

Cum funcționează

Prelungirile astrocitelor ajung simultan la sinapse și la vasele de sânge. La sinapsă, formează împreună cu neuronul presinaptic și cel postsinaptic ceea ce se numește sinapsa tripartită: astrocitul preia glutamatul eliberat, îl transformă în glutamină și îl returnează neuronului, împiedicând acumularea lui toxică.

La nivelul vaselor, prelungirile se termină cu structuri plate numite picioare astrocitare perivasculare, care îmbracă aproape complet peretele vascular. Aceste terminații formează granița dintre culoarul perivascular cu lichid cefalorahidian și țesutul propriu-zis, iar pe membrana lor se află, în concentrație foarte mare, canalele de apă aquaporina-4.

Astrocitele reglează concentrația ionilor din spațiul extracelular, în special a potasiului eliberat de neuronii activi. Sunt conectate între ele prin joncțiuni comunicante, formând o rețea care poate redistribui ioni și molecule mici pe distanțe mari — un mecanism numit tamponare spațială.

Metabolic, astrocitele preiau glucoza din capilare, o transformă parțial în lactat și îl furnizează neuronilor, care îl folosesc ca substrat energetic în perioadele de activitate intensă. Stochează, de asemenea, glicogenul, singura rezervă de carbohidrați din creier.

Funcții principale

Homeostazia mediului extracelular

Preiau potasiul, glutamatul și alte molecule din spațiul dintre celule și mențin compoziția lichidului interstițial în limite compatibile cu funcționarea neuronilor. Fără această funcție, activitatea neuronală intensă ar produce rapid excitotoxicitate.

Componenta glială a transportului de fluide

Picioarele astrocitare cu aquaporina-4 formează interfața prin care apa și moleculele mici trec între culoarul perivascular și țesut. Experimentele pe animale au arătat că absența aquaporinei-4 sau modificarea distribuției ei reduce transportul perivascular.

Suport metabolic pentru neuroni

Furnizează lactat și glicogen, participă la reglarea fluxului sanguin local în funcție de activitatea neuronală și contribuie la sinteza glutationului, principalul antioxidant intracelular.

Participare la bariera hematoencefalică și la răspunsul la leziune

Semnalele astrocitare mențin proprietățile de barieră ale endoteliului. După o leziune, astrocitele devin reactive, proliferează și formează cicatricea glială — un proces care limitează extinderea leziunii, dar împiedică regenerarea axonală.

Relevanță clinică

Astrocitoza reactivă apare în aproape toate patologiile cerebrale: traumatism, ischemie, inflamație, neurodegenerare. Este un răspuns adaptativ care devine, în timp, o parte a problemei: astrocitele reactive eliberează mediatoare inflamatorii, își pierd unele funcții homeostatice și își redistribuie aquaporina-4 de pe picioarele perivasculare pe toată membrana.

În traumatismele craniene, această redistribuire a fost documentată la animale împreună cu reducerea transportului glimfatic cu aproximativ 60% și cu acumularea de tau fosforilat în țesut. Este mecanismul propus pentru legătura dintre traumatisme repetate și tauopatie.

În neuromielita optică, o boală autoimună, anticorpii sunt îndreptați chiar împotriva aquaporinei-4 de pe astrocite. Distincția față de scleroza multiplă este esențială, pentru că unele tratamente folosite în scleroza multiplă agravează neuromielita optică.

Tumorile derivate din astrocite — astrocitoamele, inclusiv glioblastomul — sunt cele mai frecvente tumori cerebrale primare la adult. Denumirea și clasificarea lor s-au modificat semnificativ în ultimii ani, pe criterii moleculare.

În epilepsie, disfuncția astrocitară contribuie la hiperexcitabilitate prin preluarea deficitară a potasiului și a glutamatului. În bolile neurodegenerative, astrocitele reactive participă la inflamația cronică și la pierderea sinapselor.

Cum se studiază

Identificarea astrocitelor în țesut se face prin imunohistochimie pentru proteina acidă fibrilară glială, marker clasic al astrocitozei reactive, și pentru alți markeri specifici.

În practica clinică, această proteină se poate doza în sânge și în lichidul cefalorahidian, ca marker de leziune astrocitară. A intrat în panelurile de biomarkeri folosite în traumatismele craniene și este studiată în boli neurodegenerative.

Rezonanța magnetică nu vizualizează astrocitele, dar detectează consecințele activării lor: edem, modificări de semnal, leziuni. Spectroscopia poate estima indirect metaboliți asociați cu funcția glială.

În cercetare se folosesc animale modificate genetic, lipsite de aquaporina-4 sau cu markeri fluorescenți exprimați selectiv în astrocite, plus imagistică pe animal viu și stimulare optogenetică a acestor celule.

Pentru un pacient, nu există evaluare a „funcției astrocitare”. Relevanța conceptului este de înțelegere a mecanismelor, cu excepția dozării proteinei acide fibrilare gliale, folosită în contexte specifice.

Factori care influențează funcția astrocitelor

Vârsta, cu tendința astrocitelor de a deveni reactive și de a pierde polarizarea aquaporinei-4.

Traumatismele craniene, care produc reactivitate astrocitară persistentă.

Inflamația cronică și activarea microgliei, care modifică fenotipul astrocitar.

Ischemia și hipoxia, cu alterarea rapidă a funcțiilor homeostatice.

Consumul cronic de alcool, care a produs astrocitoză reactivă și redistribuirea aquaporinei-4 în modele animale.

Somnul și tonusul noradrenergic, care modulează volumul spațiului extracelular.

Factorii metabolici: glicemia, disponibilitatea substraturilor energetice.

Astrocite în context Healthwise

Astrocitele sunt celulele care au transformat gliile din „țesut de umplutură” în participanți activi la funcționarea creierului. În ultimele două decenii s-a aflat că reglează sinapsele, fluxul sanguin local, compoziția lichidului interstițial și, prin canalele lor de apă, schimburile de fluide din jurul vaselor.

Pe Healthwise, astrocitele sunt veriga care explică de ce sistemul glimfatic se numește așa. Nu este un sistem limfatic ascuns în creier, ci un mecanism de schimb de fluide de-a lungul vaselor, dependent de aceste celule. Precizarea contează, pentru că denumirea produce frecvent confuzia că ar exista vase limfatice în țesutul cerebral — ceea ce nu este cazul.

Concluzie

Astrocitele sunt celulele gliale stelate care mențin homeostazia mediului extracelular, alimentează neuronii, participă la bariera hematoencefalică și, prin picioarele lor perivasculare bogate în aquaporina-4, formează interfața schimburilor de fluide din jurul vaselor.

Ce trebuie reținut: preiau glutamatul și potasiul, prevenind excitotoxicitatea; devin reactive în aproape orice patologie cerebrală, cu pierderea unor funcții homeostatice; iar componenta glială a modelului glimfatic se referă exact la aceste celule, nu la vase limfatice din țesut.