Astrotsüüdid — aju gliarakud: funktsioonid ja tähtsus

Astrotsüüdid on aju ja seljaaju iseloomulikud tähekujulised gliarakud. Neid tuntakse ka koondnimetusega astroglüa.

Astrotsüütide osakaal ajus on erinev. Uuringutes on leitud, et astrotsüütide osakaal kõigist gliadest on piirkonniti 20% kuni 40%.

Astrotsüüdid teevad palju asju. Nad aitavad vere-aju barjääri endoteelirakke, varustavad närvikude toitainetega, hoiavad rakuväliseid ioone tasakaalus. Samuti aitavad nad aju ja seljaaju pärast traumaatilisi vigastusi parandada.

Alates 1990ndate keskpaigast on uuringud näidanud, et astrotsüüdid vabastavad ²⁺Ca-ioone ja reguleerivad aju funktsioone. Sellised avastused on muutnud astrotsüüdid oluliseks uurimisvaldkonnaks neuroteaduses.

Struktuur ja liigid

Astrotsüüdid on morfoloogiliselt mitmekesised. Peamised tüübid on:

• Protoplasmaatsed astrotsüüdid – leiduvad peamiselt hallaines, tiheda hargnemisega lähtuvad oksad; osalevad tugevalt sünaptilises funktsioonis.
• Fibroossed astrotsüüdid – paiknevad valgesaines, pikemate ja jämedamate kiududega.

Astrotsüütidel on perivaskulaarsed „endfeet”-struktuurid, mis ümbritsevad kapillaare ja osalevad veresoonte toonuse ning vere-aju barjääri reguleerimises.

Põhifunktsioonid

• Ioonide ja vee tasakaal – astrotsüüdid eemaldavad rakuvälisest ruumist liigset K+-ioone ning reguleerivad vee liikumist (nt aquaporin-4 kaudu), aidates säilitada närvirakkude elektrilist stabiilsust.
• Neurotransmitterite eemaldamine – nad võtavad aktiivselt üles glutamaati ja teisi neurotransmittereid (EAAT transportijate kaudu), vähendades eksitotoksilisust ja piirates signaali levikut.
• Metaboolne toetus – astrotsüüdid varustavad neuroneid energiaühenditega (nt glükoosist lähtuv laktaadi tarnimine), hoiavad glükogeeni varusid ja osalevad neurotransmitterite sünteesis (nt glutamaadi–glutamiini tsükkel).
• Verevoolu reguleerimine – perivaskulaarsed ühendused ja vabanenud vasoaktiivsed ained võimaldavad astrotsüütidel koordineerida verevoolu aktiivsuse järgi (neurovaskulaarne koppeling).
• Sünapside kujunemine ja plastilisus – astrotsüüdid sekreteerivad kasvufaktoreid ja ekstratsellulaarseid valke (nt thrombospondinid), mis soodustavad sünapside moodustumist, küpsust ja plastilisust.

Kaltsiumisignaalid ja gliotransmissioon

Astrotsüütides tekivad intratsellulaarsed Ca2+-lained, mis võivad levitada signaale raku sees ja rakkude vahel. Neist laineid ja Ca-sõltuvaid protsesse seostatakse nii gliotransmitterite (nt ATP, glutamaat, D-seriin) vabanemise kui ka veresoontele mõju kaudu aju funktsioonide modulatsiooniga. Seetõttu on astrotsüüdid aktiivsed mitte ainult toetusrollis, vaid ka informatsiooni töötlemisel gliaalsete signaalide kaudu.

Areng ja molekulaarsed markerid

Astrotsüüdid arenevad embrüonaalsest ajukoest ja radiaalgliaast. Neid eristavad mitmed molekulaarsed markerid, kõige tuntum neist on GFAP (glial fibrillary acidic protein). Teised levinud markerid on S100β ja Aldh1L1. Markerite väljenduse muutus on sageli indikaatoriks astrotsüüdi aktiveerumisest või patoloogilisest seisundist.

Vigastus, reaktiivsus ja taastumine

Pärast ajukahjustust (nt insult, traumaatiline vigastus, põletik) reageerivad astrotsüüdid protsessiga, mida nimetatakse reaktiivseks astroglioseks. See hõlmab GFAP-i ülesreguleerimist, rakkude hüpertroofiat ja mõnikord gliaalset arme ehk tsentraalse armkoe moodustumist. Reaktiivne astrogliosis võib olla kasulik (takistab levivat kahjustust, toetab tervenemist) või takistada taastumist (võib piirata aksonite taastekke ja soodustada kroonilist põletikku).

Astrotsüüdid haigustes ja kliinilises kontekstis

• Alzheimeri tõbi – astrotsüüdid reageerivad amyloidi naastudele; nende funktsiooni muutused mõjutavad põletikku ja neurotransmitteri tasakaalu.
• Epilepsia – häiritud K+-ja glutamaadi tasakaal astrotsüütides võib soodustada neuronite üliaktiivsust ja krampimist.
• ALS ja neurodegeneratsioonid – astroglia düsfunktsioon võib kaasa aidata motooriliste neuronite kahjustusele.
• Insult ja traumad – astrotsüüdid osalevad nekroosi piiramisel, kuid ka tsükliliselt püsivasse düsfunktsiooni viivas protsessis.
• Kasvajad – mõned glioomid (nt astrotsütoomid) pärinevad gliaalsetest eellasrakkudest.

Uurimis- ja ravipotentsiaal

Astrotsüütide rollide selgitamine on avanud uusi võimalusi neuroloogiliste haiguste raviks: sihtmärgiks võivad olla astrotsüüdi transportijad, signalisatsioonirajad, põletiku modulatsioon ja metaboolsed mehhanismid. Kinesteetiline ja molekulaarne uurimine (nt optogeneetika, kaltsiumimagings) aitavad mõista, kuidas astrotsüüdid mõjutavad närvivõrke nii normaalses kui haigestunud ajus.

Kokkuvõte: astrotsüüdid on palju enamat kui „toeta-rakud” — nad on aktiivsed partnerid neuronite töös, osaledes iono- ja neurotransmitteri tasakaalu hoidmisel, energiaülekandes, vere-aju barjääri funktsioonis, sünapside kujunemises ja taastuminees. Seetõttu on astrotsüütide uurimine keskne aspekt kaasaegses neuroteaduses.

Küsimused ja vastused

K: Mis on astrotsüüdid?

K: Kui suure osa aju gliadest moodustavad astrotsüüdid?

K: Millised on astrotsüütide funktsioonid?

K: Milline oluline avastus on astrotsüütide kohta tehtud alates 1990. aastate keskpaigast?

K: Millise muu nime all tuntakse astrotsüüte kollektiivselt?

K: Kus leidub kehas astrotsüüte?

K: Miks on astrotsüüdid olulised neuroteaduste uurimisel?

Otsing