Asztrociták: a központi idegrendszer sokoldalú sejtjei Dr Környei Zsuzsanna

Átírás

1 Asztrociták: a központi idegrendszer sokoldalú sejtjei Dr Környei Zsuzsanna

2 Caenorhabditis elegans 1090 testi sejt 302 idegsejt 56 gliasejt

3 Idegi sejttípusok Neural cell types Idegsejtek Gliasejtek Központi idegrendszer Környéki idegrendszer Makroglia ~85-90% Mikroglia ~10-15% Schwann sejtek Asztrociták ~80% Ependimasejtek ~5% Oligodendrociták ~5%

4 Idegsejtek Neuronok

5 Idegsejtek

6 Idegsejtek Piramissejtek

7 Brainbow idegsejtek Osamu Shimomura, Martin Chalfie, Roger Y. Tsien 2008 kémiai Nobel díj GFP-ért Jeff Lichtman (Harvard University)

8 Oligodendroglia sejtek

9 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 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 O Callaghan µm és mtsai., Luo és Conover, 2008

10 Mezodermális eredető sejtek Mikrogliasejtek microgliasejtek aktivációja

11 Asztrogliasejtek γλια glia (görög): ragadós 1858 Rudolf Virchow neuroglia 1893 Lenhossék Mihály asztrocita rostos asztrociták fehérállományban plazmás asztrociták szürkeállományban

12 Asztrogliasejtek azonosítása: immunhisztokémiai festésekkel GFAP: gliális fibrilláris savas fehérje sejtmag

13 Asztrogliasejtek azonosítása: géntechnológiával hgfap-gfp Transzgenikus egértörzs

14 Asztrogliasejtek azonosítása

15 Asztrogliasejtek azonosítása www_biology_uiowa_edu_daileylab

16 Asztrogliasejtek azonosítása Brainbow Jeff Lichtman (Harvard University)

17 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

18 Az asztrociták metabolikus funkciói Glutaminsav (Glu) felvétel glutamin szintetáz Glükóz fölvétel vérbıl glikolízis Glutamin (Gln) szintézis Glikogén raktározás Tejsav képzés Gln átadása neuronoknak Neuronokban: Gln Glu, GABA Glükóz a neuronok számára: hipoglikémia vagy erıs neuronális aktivitás esetén Tejsav felvétele neuronok által: tejsav piruvát citrát-kör

19 Extracelluláris ion pufferelés: K + spatial buffering Az asztrociták uptake funkciói Neuronális tüzelés során felszabaduló K+ ionok gyors eltávolítása < 1000 dalton

20 Az asztrociták uptake funkciói Glutamát, GABA és más neurotranszmitterek fölvétele Neuronális aktivitás során a szinaptikus résbe kerülı transzmitterek gyors eltávolítása

21 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

22 GFAP Hoechst GFAP-GFP vér/agy gát (asztroglia-endotél) liquor/agy gát (asztroglia-ependyma) glial limitans (asztroglia-pia mater)

23 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

24 Az asztrociták funkciói: A neuronális aktivitás érzékelése Idegsejtek aktivitása nı pl. fokozott glutaminsav kibocsátás Ca ++ hullámok az asztrocita szincíciumban In vivo??

25 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

26 Az asztrociták funkciói: Szinaptogenezis és szinaptikus mőködés szabályozása Szinapszis borítottságának szabályozása pl.: tejelválasztás vagy dehidráció alatt csökkent szinaptikus takarás nucleus supraopticus-ban (vazopresszin!) Új szinapszisok képzıdése perc Hirrlinger 2004 Szinaptikus neurotranszmisszió szabályozása Me-mó-ri-a

27 Az asztrociták funkciói III. Neuroprotektív és immun funkciók Térfogat szabályozás Reaktív gliózis Immun funkciók

28 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

29 Az asztrociták funkciói Térfogat-szabályozás CA= cerebrális artéria elszorítás - ischaemia Risher W

30 Az asztrociták funkciói Reaktív gliózis hegszövet képzése agyi sérülések, neurodegeneratív megbetegedések során agyi sérülés Alzheimer-kór

31 Az asztrociták funkciói Immunológiai funkciók Bakteriális lipoproteinek felismerése Toll-like receptorok Komplement rendszer elemeinek termelése 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

32 Az asztrociták funkciói IV. Váratlan új szerep Idegsejtképzés: İSSEJT tuladonságok Szinaptogenezis és szinaptikus mőködés szabályozása Wang és Bordey, 2008

33 İssejt Önmegújítás Differenciálódás neuron, asztroglia, ependyma, oligondroglia

34 Asztrociták mint idegi ıssejtek a felnıtt agyban szaglógumó Neurogén zónák Hippocampus szemcsesejtek alatti réteg (szubgranuláris zóna) SGZ Oldalkamra kamrafal alatti réteg (szubventrikuláris zóna) SVZ

35 Asztrociták - mint idegi ıssejtek a felnıtt agyban B sejt = asztrocita tulajdonságú sejt Doetsch et al. 1999, Cell, 97: Doetsch et al. J. Neurosci. 1997, 17(13): Asztrocita Neuron Oligodendroglia

36 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

37 Emsley 2006

38 The end