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Allgemeines
Astrozyten (Sternzellen des Gehirns) machen in ihrer Gesamtheit die Astroglia aus. Sie sind für die Aufrechterhaltung der Blut-Hirn-Schranke, die Versorgung der Nervenzellen des zentralen Nervensystems mit Nährstoffen, die Beseitigung von Stoffwechselprodukten verantwortlich; und sie beeinflussen die Bildung der Ummantelung der langen Nervenausläufer mit Myelin (Schwann’sche Scheiden der Axone). Da sie auch direkt die Übertragung der Nervenimpulse an den Synapsen beeinflussen und haben sie Einfluss auf die Gehirnfunktion. Astrozyten sind relativ große Zellen mit multiplen Ausläufern, über die sie die Nervenzellen (Neurone) mit den kleinsten Blutgefäßen (Kapillaren) in Kontakt bringen.
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Bedeutung für die Blut-Hirn-Schranke
Die Astroglia sorgt für einen Stoffaustausch bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer wirksamen Blut-Hirn-Schranke, die die Hirnzellen vor Infektionserregern und toxischen Substanzen schützt. Die Ausläufer der Astrozyten bedecken die Endothelzellen der Blutkapillaren (ihre zelluläre Innenauskleidung) weitgehend und regen diese an, sich über „tight junctions“ dicht zu verbinden. Auf diese Weise entsteht eine Schrankenfunktion, die in anderen Organen und Geweben des Körpers so nicht besteht und im Körper einzigartig ist. Diese hocheffektive Abdichtung der Blutgefäße, die Blut-Hirn-Schranke, ist damit eine Auswirkung der Funktion der Astrozyten.
Bedeutung für Stoffwechsel und Funktion der Hirnzellen
Die Astrozyten mit ihren verzweigten Ausläufern stellen Brücken zu den Neuronen (Nervenzellen von Gehirn und Rückenmark) dar und tragen entscheidend zu ihrer Ernährung und der Entsorgung ihrer Stoffwechselprodukte bei. Immer mehr Funktionen dieser Zellen werden entdeckt.
Bedeutung für die Signalübertragung
Es wird angenommen, dass die Astrozyten die Signalübertragung der Neurone direkt und indirekt beeinflussen.
- Astrozyten bilden das Myelin der Axone (die Mantelstoffe der Nervenzellausläufer), insbesondere das dafür notwendige Cholesterin. Denn dieses kann wegen der Blut-Hirn-Schranke nicht aus dem Blut übernommen werden.
- Sie nehmen Überträgerstoffe, wie Dopamin und Gamma-Aminobuttersäure (GABA), auf und sorgen so für ihre lokale Konzentrationsregulation und zugleich für ihre Wiederverwertung.
- Sie halten in der direkten Umgebung des Neurone und der Synapsen den pH-Wert konstant in einem Bereich, der für die Signalleitung in den Ausläufern der Neurone erforderlich ist.
- Sie nehmen aufgrund ihrer Fähigkeit zur Phagozytose ständig abgebaute Synapsen (Orte der Informationsübertragung von Neuronen auf Effektorzellen) auf. Wird bei der Maus experimentell der phagozytische Rezeptor MEGF10 entfernt, so akkumulieren defekte Synapsen, und ihr Gedächtnis lässt nach. (1)Nature. 2021 Feb;590(7847):612-617. DOI: 10.1038/s41586-020-03060-3. Epub 2020 Dec 23. PMID: … Continue reading
Astrozyten-Oligodendrozyten-Microglia-Crosstalk
Die Zellen der Astroglia beeinflussen über die Expression von Chemokinen die Funktionalität anderer Zellen im Gehirn. (2)Acta Neuropathol. 2006 Aug;112(2):195-204 Ein wichtiger Mittler im Crosstalk mit der Mikroglia ist das von Astrozyten sezernierte S100B, das als neurotroper Faktor wirkt und den von Neurotoxinen ausgehenden Stimulus der Mikroglia vermindert. Diese Funktionalität spielt speziell in der Initialphase von Hirnschäden eine Rolle. (3)J Neurosci Res. 2005 Sep 1; 81(5):677-86 (4)Biomed Res Int. 2015;2015:102419. doi: 10.1155/2015/102419
Astrozyten scheinen sich auch in Vorläuferzellen (Progenitorzellen) von Oligodendrozyten verwandeln zu können. Oligodendrozyten spielen bei der Bildung der Myelinscheiden (5)Neural Plast. 2018 Mar 5;2018:6436453. doi: 10.1155/2018/6436453 eine zentrale Rolle und tragen im Krankheitsfall durch „Remyelinisierungsprozessen“ zur Heilung bei, wenn Nervenscheiden zugrunde gehen. Bei Entmarkungskrankheiten, z. B. der autoimmunen Enzephalomyelitis und Multiplen Sklerose (MS), können sie eine ausschlaggebende Rolle für den Krankheitsverlauf spielen. (6)Am J Transl Res. 2016 Dec 15;8(12):5637-5645.
Astrozytennarben bei diabetischer Enzephalopathie
Nach Verletzungen bildet sich im Gehirn eine Proliferation von Astrozyten, die den Defekt narbig ausfüllen. Diese Entwicklung ist auch bei der diabetischen Enzephalopathie zu beobachten. (7)J Neurosci. 2013 Jul 31; 33(31):12870-86 Sie wird durch den JAK2/STAT3-Signalweg vermittelt. Experimentell lässt er sich durch Streptozotozin anregen und führt zu solchen Narben (wie auch im Herzen und in der Niere). Solch eine Narbenbildung im Hippocampus führt zu einer Verminderung der Gedächtnisleistung (Demenz). Neuritin, ein neuroprotektiver Modulator im Gehirn, schützt den Hippocampus vor solch einer überschießenden Narbenbildung und bessert die Gedächtnisleistung. (8)J Mol Endocrinol. 2021 Apr;66(4):259-272. DOI: 10.1530/JME-20-0321. PMID: 33729996; PMCID: … Continue reading
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Verweise
Literatur