Función y señalización de los astrocitos

Los astrocitos son las células gliales más abundantes del sistema nervioso central y actúan como sus principales reguladores homeostáticos. Mantienen el equilibrio iónico y de neurotransmisores, apoyan la barrera hematoencefálica, suministran sustratos metabólicos a las neuronas y modulan la actividad sináptica. En casos de lesión y enfermedad, experimentan cambios reactivos —denominados colectivamente astrogliosis— que pueden tanto proteger como dañar el tejido circundante.

Definition

Los astrocitos son células gliales con forma de estrella del sistema nervioso central que regulan el entorno extracelular, apoyan la barrera hematoencefálica y el metabolismo neuronal, modulan la transmisión sináptica y adoptan estados reactivos (astrogliosis reactiva) en respuesta a lesiones e inflamación.

Scope

Este tema abarca las funciones homeostáticas y de señalización de los astrocitos, sus contribuciones a la interfaz vascular y la sinapsis, y el espectro de estados reactivos que adoptan en respuesta a lesiones e inflamación. Se considera a los astrocitos como un tema celular en neurociencia y neuroinmunología, más que como un objetivo clínico.

Core questions

• ¿Cómo mantienen los astrocitos la homeostasis iónica, de neurotransmisores y metabólica?
• ¿Cómo interactúan los astrocitos con las neuronas y las sinapsis?
• ¿Qué desencadena la astrogliosis reactiva y cuáles son sus consecuencias?
• ¿Cómo contribuyen los astrocitos a la barrera hematoencefálica y la unidad neurovascular?

Key concepts

• Astroglias
• Amortiguamiento de potasio y glutamato
• Ciclo glutamato-glutamina
• Sinapsis tripartita
• Pies terminales de los astrocitos y la interfaz vascular
• Astrogliosis reactiva
• Estados reactivos neurotóxicos y neuroprotectores
• Soporte metabólico de las neuronas

Mechanisms

Los astrocitos extienden prolongaciones que envuelven las sinapsis y contactan los vasos sanguíneos a través de pies terminales especializados. Captan el exceso de potasio extracelular y el neurotransmisor glutamato, reciclando este último a través del ciclo glutamato-glutamina, y suministran sustratos metabólicos a las neuronas. Sus pies terminales ayudan a inducir y mantener las propiedades de la barrera hematoencefálica en las células endoteliales. Después de una lesión o estimulación inflamatoria, los astrocitos se vuelven reactivos, cambiando su morfología y expresión génica; esta astrogliosis puede delimitar el daño y apoyar la reparación, pero ciertos estados reactivos, inducidos en parte por señales de la microglía activada, pueden ser neurotóxicos.

Clinical relevance

La disfunción astrocitaria y los estados reactivos desadaptativos se han implicado en la neurodegeneración, la neuroinflamación y las respuestas a lesiones del sistema nervioso central, convirtiendo a los astrocitos en un foco creciente de investigación mecanicista y terapéutica. Esta entrada tiene un propósito educativo, describiendo la biología y la evidencia, en lugar de ofrecer orientación diagnóstica o de tratamiento individual.

History

Descritos en el siglo XIX por histólogos que los nombraron por su forma estrellada, los astrocitos fueron considerados durante mucho tiempo principalmente como soporte estructural. Trabajos posteriores establecieron sus roles en el amortiguamiento de potasio y glutamato, el soporte metabólico y la inducción de propiedades de barrera. El concepto de la sinapsis tripartita destacó su papel activo en la neurotransmisión, y estudios más recientes diseccionaron la astrogliosis reactiva, incluyendo el hallazgo de que la microglía activada puede inducir astrocitos reactivos neurotóxicos.

Debates

¿Es la astrogliosis reactiva beneficiosa o perjudicial?

Los astrocitos reactivos pueden limitar la propagación del daño y apoyar la reparación, sin embargo, algunos estados reactivos son neurotóxicos; si el efecto neto ayuda o perjudica depende del contexto, las señales inductoras y el entorno de la enfermedad, y el campo científico advierte contra el tratamiento de la reactividad como uniformemente buena o mala.

Key figures

• Michael Sofroniew
• Ben Barres
• Shane Liddelow
• N. Joan Abbott

Seminal works

• sofroniew-2010
• barres-2008
• liddelow-2017

Frequently asked questions

¿Qué es la 'sinapsis tripartita'?

Es el concepto de que una sinapsis implica funcionalmente no solo a las neuronas presinápticas y postsinápticas, sino también a una prolongación astrocitaria circundante, que detecta y modula la señalización sináptica.

¿Son todos los astrocitos reactivos iguales?

No. La astrogliosis reactiva abarca una gama de estados con diferentes perfiles de expresión génica y funciones, algunos de apoyo a la reparación y otros potencialmente neurotóxicos, dependiendo de las señales inductoras y el contexto.