Asztrociták:
a központi idegrendszer sokoldalú sejtjei
2009.11.04. Dr Környei Zsuzsanna
1090 testi sejt Caenorhabditis elegans
302 idegsejt 56 gliasejt
Idegi sejttípusok Neural cell types Idegsejtek
Gliasejtek
Központi idegrendszer Makroglia ~85-90%
Asztrociták ~80%
Mikroglia ~10-15%
Ependimasejtek ~5%
Környéki idegrendszer Schwann sejtek
Oligodendrociták ~5%
Idegsejtek Neuronok
Idegsejtek
Idegsejtek
Piramissejtek
‘Brainbow’ idegsejtek
Osamu Shimomura, Martin Chalfie, Roger Y. Tsien – 2008 kémiai Nobel díj GFP-ért
Jeff Lichtman (Harvard University)
Oligodendroglia sejtek
Ependimasejtek
Spinal cord central canal (H&E stain). Like ventricles in the brain, the central canal of the spinal cord is lined by ependymal cells which have cilia (arrows) that project into the fluid-filled lumen of the central canal. Ependymal cells are a special type of neuroglia.
Gerincvelı, központi csatorna http://vanat.cvm.umn.edu/neurHistAtls/pages/glia6.html
agykamrák
Scanning electron micrograph of the ciliated ependymal lining of the floor of the 4th ventricle of a 12-d-old Wistar rat. The 1-cm bar on the photograph is equivalent to a length of 1.28 µm és mtsai., 1999 O Callaghan Luo és Conover, 2008
Mezodermális eredető sejtek
Mikrogliasejtek
microgliasejtek aktivációja
Asztrogliasejtek
γλια glia (görög): ragadós 1858 – Rudolf Virchow ‘neuroglia’ 1893 – Lenhossék Mihály ‘asztrocita’
„rostos” asztrociták fehérállományban „plazmás” asztrociták szürkeállományban
Asztrogliasejtek azonosítása: immunhisztokémiai festésekkel
GFAP: gliális fibrilláris savas fehérje sejtmag
Asztrogliasejtek azonosítása: géntechnológiával
hGFAP-GFP Transzgenikus egértörzs
Asztrogliasejtek azonosítása
Asztrogliasejtek azonosítása
www_biology_uiowa_edu_daileylab
Brainbow
Asztrogliasejtek azonosítása
Jeff Lichtman (Harvard University)
Az asztrociták funkciói I. A jól ismert funkciók
Metabolikus funkció ÉR
Trofikus funkció ASZTRO
Sziszapszis képzıdés
Ér képzıdés
Eltávolítási ‘uptake’ funkció Wang és Bordey, 2008
Az asztrociták metabolikus funkciói Glutaminsav (Glu) felvétel
Gln átadása neuronoknak Neuronokban: Gln Glu, GABA
zi s olí
Glutamin (Gln) szintézis
k gli
glutamin szintetáz
Glükóz fölvétel vérbıl
Glikogén raktározás
Glükóz a neuronok számára: hipoglikémia vagy erıs neuronális aktivitás esetén
Tejsav képzés
Tejsav felvétele neuronok által: tejsav piruvát citrát-kör
Az asztrociták ‘uptake’ funkciói Extracelluláris ion pufferelés: K+ „spatial buffering”
Neuronális tüzelés során felszabaduló K+ ionok gyors eltávolítása
< 1000 dalton
Az asztrociták ‘uptake’ funkciói Glutamát, GABA és más neurotranszmitterek fölvétele
Neuronális aktivitás során a szinaptikus résbe kerülı transzmitterek gyors eltávolítása
Az asztrociták trofikus funkciói Extracelluláris mátrix molekulák és adhéziós molekulák termelése laminin, fibronektin, proteoglikánok, N-cadherin, NCAM, mátrix bontó enzimek
Szinapszis-képzıdés támogatása koleszterin, thrombospondin
Érképzıdés támogatása VEGF, laminin
Növekedési faktorok termelése NGF, BDNF, NT-3, FGF, CNTF
Neuronális túlélés és érés szabályozása
Vér-agy-gát indukciója és fenntartása TGFb, GDNF, FGF, angiopoetin tight junction kapcsolatok megerısítése endotélsejtekben
GFAP Hoechst
GFAP-GFP
• vér/agy gát (asztroglia-endotél) • liquor/agy gát (asztroglia-ependyma) • glial limitans (asztroglia-pia mater)
Az asztrociták funkciói II. Újabb szerepkörök
Neuronális aktivitás érzékelése
ÉR
Véráramlás és vér/agy gát mőködésének szabályozása ASZTRO
Szinaptogenezis és szinaptikus mőködés szabályozása Wang és Bordey, 2008
Az asztrociták funkciói: A neuronális aktivitás érzékelése Idegsejtek aktivitása nı pl. fokozott glutaminsav kibocsátás Ca++ hullámok az asztrocita szincíciumban
In vivo ??
Az asztrociták funkciói: Az agyi véráramlás szabályozása Neuronális aktivitás nı Neuronális aktivitás nı
Asztrocita glükóz fölvétele nı
Pl. glutaminsav ürülés asztrocita klb értágító faktorokat termel arachidonsav, prosztaglandin, epoxyeicosatrien-sav Ca++ aktiválta K+ ürítés nı a vérátáramlás az aktív agyterületben
Erek átmérıjének változása asztrocita „stretch”-aktiválta receptorai Ca++ szint növekedés
Az asztrociták funkciói: Szinaptogenezis és szinaptikus mőködés szabályozása Szinapszis borítottságának szabályozása
Új szinapszisok képzıdése
pl.: tejelválasztás vagy dehidráció alatt csökkent szinaptikus takarás nucleus supraopticus-ban (vazopresszin !) perc
Szinaptikus neurotranszmisszió szabályozása Hirrlinger 2004
Me-mó-ri-a
Az asztrociták funkciói III. Neuroprotektív és immun funkciók Térfogat szabályozás
Reaktív gliózis
Immun funkciók
hipozmotikus közegben víz beáramlás aqaporin csatornákon át
Az asztrociták funkciói Térfogat szabályozás magas extracelluláris K+ konc.
savas közeg
Az asztrogliasejtek duzzadásának (swelling) számos oka lehet
ammónia
glutamát
Na+/K+/Cl kotranszporter
Pl.: akut májelégtelenség: vérben NH4 szint nı
Agyi ödéma
Kettenman, Ransom, 2005
Az asztrociták funkciói Térfogat-szabályozás
CA= cerebrális artéria elszorítás - ischaemia
Risher W. 20090
Az asztrociták funkciói Reaktív gliózis hegszövet képzése agyi sérülések, neurodegeneratív megbetegedések során
agyi sérülés
Alzheimer-kór
Az asztrociták funkciói Immunológiai funkciók Bakteriális lipoproteinek felismerése
Komplement rendszer elemeinek termelése
Toll-like receptorok
Reaktív szabadgyökök termelése Citokinek, kemokinek termelése: Interleukinok interferon, TNFa kemokinek
- mikroglia, monocita aktiváció - megnövekedett vér/agy gát permeabilitás - immunszupresszió - immunsejt és mikroglia mozgósítás kemotaktikus hatás, monocita aktiváció
Az asztrociták funkciói IV. Váratlan új szerep
Idegsejtképzés: İSSEJT tuladonságok
Szinaptogenezis és szinaptikus mőködés szabályozása Wang és Bordey, 2008
İssejt
Önmegújítás
Differenciálódás neuron, asztroglia, ependyma, oligondroglia
Asztrociták mint idegi ıssejtek a felnıtt agyban szaglógumó
Neurogén zónák
Hippocampus szemcsesejtek alatti réteg (szubgranuláris zóna) SGZ
Oldalkamra kamrafal alatti réteg (szubventrikuláris zóna) SVZ
Asztrociták mint idegi ıssejtek a felnıtt agyban
B sejt = asztrocita tulajdonságú sejt
Doetsch et al. 1999, Cell, 97: 703–716 Doetsch et al. J. Neurosci. 1997, 17(13): 5046-5061
Asztrocita Neuron Oligodendroglia
Mi is az asztrocita ?? - homogén sejtpopuláció - GFAP - csillag alakú - nyúlványai neuronok és erek körül
- heterogén populáció - GFAP ? + - változatos morfológia - ‘háztartási’ (housekeeping) szerepkör: idegi mőködés fenntartása - neuronális (szinaptikus) aktivitás szabályozása - neuronképzés
Emsley 2006
The end
