Astrosit: Karakteristik, Sifat-sifat Anatomi, dan Fungsi

Astrosit, juga dikenal sebagai astroglia, adalah jenis sel glial dari garis keturunan neuroectodermal. Mereka berasal dari sel-sel yang bertanggung jawab untuk mengarahkan migrasi prekursor selama perkembangan dan terbentuk selama tahap awal pengembangan sistem saraf pusat.

Sel-sel ini menonjol sebagai sel glial paling penting dan paling banyak di berbagai daerah otak. Secara fungsional, mereka bertanggung jawab untuk melakukan sejumlah besar kegiatan utama untuk kinerja aktivitas saraf.

Astrosit berhubungan langsung dengan neuron dan sel tubuh lainnya. Demikian juga, mereka bertugas membentuk perbatasan antara tubuh dan sistem saraf pusat melalui apa yang disebut glia limitans.

Pada artikel ini kami meninjau karakteristik utama astrosit. Sifat molekuler dan fisiologisnya dibahas, dan fungsi yang dilakukan oleh jenis sel ini dijelaskan.

Karakteristik astrosit

Astrosit membentuk sebagian besar sel-sel tubuh. Mereka adalah bagian dari sel-sel glia, yaitu, mereka adalah serangkaian elemen yang bertanggung jawab untuk menyertai dan membantu fungsi neuron otak.

Jumlah astrosit di otak makhluk hidup tampaknya terkait dengan ukuran hewan. Jadi, misalnya, lalat memiliki 25% astrosit, sementara tikus mengandung 60%, manusia 90% dan gajah 97%.

Dari semua jenis sel glial, yang paling melimpah adalah astrosit. Studi tentang prevalensinya menunjukkan bahwa jenis sel ini merupakan sekitar 25% dari volume otak.

Mengenai fungsinya, astrosit ditandai oleh aktivitas yang agak membingungkan. Sejak uraiannya oleh Ramón y Cajal, salah satu ilmuwan paling terkenal dalam sejarah, dan kemudian, oleh Río-Ortega, dianggap bahwa mereka hanya melakukan fungsi pendukung.

Namun, selama tahun-tahun terakhir fungsinya telah dipertimbangkan kembali dan telah dibuktikan bahwa sel-sel ini sangat penting ketika memungkinkan lingkungan mikro yang benar yang menimbulkan fungsi otak yang memadai.

Demikian juga, sifat molekul yang telah dijelaskan tentang astrosit telah menunjukkan bahwa sel-sel ini memainkan peran mendasar dalam transmisi informasi dalam sistem saraf.

Morfologi

Tidak semua astrosit memiliki sifat yang sama. Faktanya, tergantung pada morfologinya, jenis sel ini dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar: astrosit protoplasma dan astrosit berserat.

Astrosit protoplasma ditandai dengan berada dalam materi kelabu sistem saraf. Prosesnya melibatkan sinapsis (koneksi dengan neuron) dan pembuluh darah.

Secara morfologis mereka dicirikan oleh bentuk globose, dengan beberapa cabang utama yang memunculkan proses yang sangat bercabang, serta distribusi yang seragam.

Astrosit berserat, di sisi lain, terletak di materi putih sistem saraf. Mereka ditandai dengan menghubungkan langsung dengan simpul Ranvier, serta dengan pembuluh darah.

Percabangan astrosit berserat lebih kecil sehubungan dengan protoplasma, dan prosesnya ditandai dengan lebih memanjang oleh serabut saraf.

Proyeksi kedua jenis astrosit tidak tumpang tindih di otak orang dewasa, namun, telah ditunjukkan bahwa jenis sel ini membentuk gap junction dengan proses astrosit yang berdekatan.

Demikian juga, harus dicatat bahwa meskipun klasifikasi morfologis ini adalah yang paling banyak digunakan pada tingkat ilmiah untuk penelitiannya, astrosit adalah sel yang sangat heterogen.

Faktanya, lebih banyak jenis astrosit telah dibedakan menurut karakteristiknya, seperti astrosit khusus, glia Bergmann atau glia Muller.

Struktur

Sifat struktural sitoskeleton astrosit dipertahankan melalui jaringan filamen menengah. Komponen utama dari filamen ini adalah protein asam glial fibrillary (GFAP).

Faktanya, GFAP yang disebabkan oleh kerusakan otak dan patologi degeneratif dari sistem saraf pusat, yang ekspresinya juga ditekankan oleh usia, adalah penanda klasik untuk identifikasi astrosit imunohistokimia.

GFAP ditandai dengan menghadirkan delapan isoform yang berasal dari spilcing alternatif. Masing-masing diekspresikan dalam subkelompok astrosit tertentu dan memberikan sifat struktural yang berbeda dari jaringan filamen menengah.

Operasi

Astrosit dikarakterisasi sebagai sel yang dapat dieksitasi dengan sifat komunikatif. Yaitu, mereka diaktifkan oleh sinyal internal dan eksternal dan mengirim pesan khusus ke sel tetangga.

Proses yang dilakukan oleh jenis sel ini dikenal sebagai proses "gliotransmission". Dalam pengertian ini, astrosit adalah elemen yang bersemangat dan komunikatif tetapi tidak menghasilkan potensial aksi seperti neuron.

Astrosit menunjukkan peningkatan sementara dalam konsentrasi kalsium intraseluler. Modifikasi konsentrasi kalsium ini bertanggung jawab untuk komunikasi antara astrosit, serta komunikasi antara astrosit dan neuron.

Lebih khusus, fungsi astrosit ditandai oleh unsur-unsur berikut:

1. Ini terjadi sebagai osilasi intrinsik yang dihasilkan dari pelepasan kalsium dari penyimpanan intraseluler (eksitasi spontan).
2. Terjadi diinduksi oleh transmisi yang dikeluarkan oleh neuron. Secara khusus, neuron melepaskan zat seperti ATP atau glutamat, yang mengaktifkan reseptor yang digabungkan dengan protein G yang mengarah pada pelepasan kalsium dari retikulum endoplasma.
3. Beberapa perpanjangan astricto berhubungan dengan pembuluh kapiler yang membentuk proses pedikuler. Dalam kasus lain, perpanjangan sel-sel ini dapat mengelilingi sinapsis saraf.

Inti dari astrosit ditandai dengan lebih jelas daripada jenis sel glia lainnya. Demikian juga, sitoplasma-nya memiliki sejumlah besar butiran glikogen dan filamen menengah.

Dalam pengertian ini, astrosit dapat mengekspresikan dalam membran mereka sejumlah besar reseptor dari berbagai pemancar. Fakta ini memotivasi bahwa berbagai zat seperti glutamat, GABA atau asetilkolin mampu menghasilkan peningkatan kalsium intraseluler.

Di sisi lain, astrosit adalah sel gial yang tidak hanya merespon keberadaan neurotransmiter, tetapi juga mampu melepaskan bahan kimia.

Transmisi yang baru saja dikomentari tentang fungsi astrosit ini berasal berkat molekul kurir IP3 dan kalsium. Molekul kurir IP3 bertanggung jawab untuk mengaktifkan saluran kalsium dalam organel seluler.

Dengan melakukan itu, astrosit melepaskan zat-zat ini ke dalam sitoplasma mereka. Ion kalsium yang dilepaskan merangsang produksi jumlah IP3 yang lebih tinggi, sebuah fakta yang memotivasi munculnya gelombang listrik yang menyebar dari astrosit ke astrosit.

Namun, pada tingkat ekstraseluler, pelepasan ATP dan aktivasi reseptor purinergik dari astrosit yang bertetangga adalah unsur-unsur yang memunculkan komunikasi sel-sel jenis ini.

Fungsi

Meskipun pada awalnya mereka hanya diberi fungsi pendukung untuk astrosit, saat ini telah ditunjukkan bahwa sel-sel ini memainkan peran penting dalam beberapa aspek perkembangan, metabolisme dan patologi sistem saraf.

Faktanya, sel-sel ini adalah elemen penting dalam dukungan trofik dan metabolisme beberapa neuron. Pada gilirannya, diferensiasi mereka, asal-usul sinapsis dan homeostasis otak mereka memodulasi kelangsungan hidup mereka.

Dalam pengertian ini, fungsi utama yang telah diberikan kepada astrosit dalam penyelidikan yang berbeda adalah: berpartisipasi dalam pengembangan sistem saraf, mengontrol fungsi sinaptik, mengatur aliran darah, energi dan metabolisme sistem saraf, memodulasi ritme sirkadian, dan berpartisipasi dalam sawar darah-otak dan metabolisme lipid.

Pengembangan sistem saraf dan plastisitas sinaptik

Astrosit adalah sel yang memainkan peran mendasar dalam pengembangan sistem saraf. Akson yang tumbuh dari neuron dipandu menuju targetnya melalui molekul pemandu yang berasal dari astrosit.

Demikian juga, sel-sel ini dapat memainkan peran penting dalam pemangkasan sinaptik melalui jalur fagositik.

Di sisi lain, astrosit terlibat aktif dalam sinaptogenesis, baik selama perkembangan maupun setelah menderita lesi pada sistem saraf pusat.

Faktanya, beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa aktivitas sinaptik neuron menurun secara nyata melalui ketiadaan astrosit dan meningkat ketika jenis sel ini ada.

Kontrol fungsi sinaptik

Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa astrosit terlibat langsung dalam transmisi sinaptik dengan melepaskan molekul aktif sinaptik yang dikenal sebagai gliotransmitter.

Molekul-molekul ini dilepaskan oleh astrosit sebagai respons terhadap aktivitas sinaptik neuron, yang menghasilkan eksitasi sel glial ini dengan gelombang kalsium. Demikian pula, pada saat yang sama, molekul-molekul ini menimbulkan rangsangan saraf.

Dalam hal ini, Kang et al menunjukkan bahwa astrosit memediasi potensiasi transmisi sinaptik penghambatan dalam irisan hippocampal. Di sisi lain, Fellin et al menunjukkan bahwa sel-sel glia ini menginduksi sinkronisasi neuron yang diukur dengan glutamat.

Pengaturan aliran darah

Fungsi penting lain dari astrosit adalah untuk mengatur aliran darah yang mencapai sistem saraf. Aktivitas ini dilakukan melalui penggandengan perubahan mikrosirkulasi otak dengan aktivitas neuron.

Gelombang kalsium pada astrosit berkorelasi positif dengan peningkatan mikrosirkulasi pembuluh darah. Demikian juga, bukti telah dilaporkan bahwa sinyal neuron menginduksi gelombang kalsium pada astrosit yang melepaskan mediator seperti prostaglandin E atau nitrat oksida.

Fungsi ini dilakukan karena astrosit memiliki dua domain: kaki vaskular dan kaki neuron. Hubungan erat antara neuron, astrosit, dan pembuluh darah dikenal sebagai sambungan neurovaskular dan merupakan salah satu elemen terpenting untuk memastikan berfungsinya sistem saraf dengan baik.

Energi dan metabolisme sistem saraf

Astrosit adalah sel yang juga berkontribusi pada metabolisme sistem saraf pusat yang benar.

Fungsi ini dilakukan berkat proses kontak dengan pembuluh darah. Proses-proses ini memungkinkan astrosit untuk menangkap glukosa dari sirkulasi dan memberikan energi metabolit ke neuron.

Faktanya, banyak investigasi telah menunjukkan bahwa astrosit adalah cadangan granula glikogen utama di otak. Demikian juga, butiran-butiran ini jauh lebih berlimpah di daerah kepadatan sinaptik tinggi dan, oleh karena itu, pengeluaran energi lebih besar.

Akhirnya, juga telah ditunjukkan bahwa kadar glikogen dalam astrosit ditentukan oleh glutamat dan bahwa metabolit glukosa ditransmisikan ke astrosit tetangga melalui sambungan gap.

Penghalang darah-otak

Penghalang darah-otak adalah struktur vital sistem saraf yang mengatur "masuknya" zat ke otak. Penghalang ini terdiri dari sel-sel endotel yang membentuk persimpangan yang rapat dan dikelilingi oleh lamina basal, pericytes perivaskular, dan terminal-terminal astrosit.

Dengan demikian, diduga bahwa astrosit dapat memainkan peran penting dalam pembentukan dan aktivitas sawar darah-otak, namun, saat ini, fungsi astrosit ini tidak terdokumentasi dengan baik.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa jenis sel glial ini bertanggung jawab untuk menginduksi sifat berrera dalam sel endotel dengan melepaskan faktor-faktor yang berbeda.

Pengaturan ritme sirkadian

Astrosit berkomunikasi dengan neuron melalui adenosin, zat yang terlibat dalam homeostasis tidur dan efek kognitif yang dihasilkan dari kurang tidur.

Dalam hal ini, penghambatan gliotransmisi astrosit adalah salah satu elemen yang mencegah defisit kognitif terkait dengan kurang tidur.

Metabolisme lipid dan sekresi lipoprotein

Akhirnya, astrosit adalah sel yang juga terkait dengan metabolisme lipid sistem saraf. Fungsi ini dilakukan melalui kadar kolesterol, yang diatur ketat antara neuron dan astrosit.

Demikian juga, perubahan metabolisme lipid, terutama kolesterol, juga terkait dengan perkembangan penyakit neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer atau penyakit Pick.

Dengan cara ini, astrosit adalah elemen penting dalam metabolisme lipid otak, serta dalam pencegahan patologi neurodegeneratif.