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Os astrócitos são células da glia com um formato que lembra uma estrela na grade maioria das vezes e que desempenham uma variedade de funções no sistema nervoso central, desde com o suporte físico para o neurônio até como a modulação da neurotransmissão.

 

A morfologia dos astrócitos são muito diversas em virtude de interações funcionais com o meio ambiente (interações com os neurônios, com outras células gliais, com os capilares sanguíneos, com a pia mater ou com o espaço ventricular). Eles são compostos por um corpo ou “soma”, do qual parte um ou vários processos primários, dos quais partem processos secundários.

No parênquima cerebral, os astrócitos possuem um formato mais estrelado, podendo serem mais ou menos estrelados em virtude de interações com neurônios, axônios ou superfície pial.

Imagem de tecido cerebral humano mostrando um astrócitos (verde) fazendoc ontato com  um vaso sanguíneo (amarelo e vermelho). Autor: M. Nedergaard  /  University of Rochester. 

fonte: http://www.nbcnews.com/.      

 

As células com formato de estrela.

Por: Michael Luiz.

Astrócitos.

Os astrócitos geralmente costumam ser divididos em:

 

  • Astrócitos protoplasmáticos

  • Astrócitos fibrosos

  • Astrócitos velados

  • Astrócitos interlâminares

  • Astrócitos perivasculares

 

 

A visualização destas células no SNC se dá através de imunoidentificação contra proteínas especificas para estas células, como por exemplo, a proteína acida fibrilar glial (GFAP), a qual está presente no citoesqueleto, ou contra a proteína intracelular S-100β. Outra forma de visualizar pode ser conseguida com o uso de técnicas de manipulação gênica, onde uma proteína verde fluorescente (GFP) e acoplada a genes específicos para os astrócitos (GFAP por exemplo).

 

Imagem de tecido cerebral humano mostrando um astrócitos (verde) fazendo contato com um vaso sanguíneo (amarelo e vermelho). Autor: M. Nedergaard  /  University of Rochester.

fonte: http://www.nbcnews.com/.      

 

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Sugestão de leitura

Astrocytes: biology and pathology.

[Acta Neuropathol.] 2010.

Autores: Sofroniew & Vinters.

Astrocytes in physiological aging and Alzheimer's disease.

[Neuroscience.] 2015.

Autores: Rodríguez-Arellano e colaboradores.

Astrócitos protoplasmáticos

Eles estão na substância cinzenta e possuem numerosos processos, que se espalham radialmente a partir do corpo, dando uma aparência esférica. Desses processos partem finos braços, aumentando a área de superfície de um único astrócito, permitindo que ele contacte vários neurônios.

Astrócitos fibrosos

Eles estão presentes na substância branca, nervo optico e fibras nervosas da retina de alguns mamíferos, e seu corpo é geralmente alongado ficando entre os feixes. Seus prolongamentos são finos, e seguem a mesma orientação dos axônios.

Astrócitos velados

Eles são encontrado no cerebelo, onde eles envolvem neurônios granulares com prolongamentos que lembram véus.

 Eles estão localizados nas camadas supragranulares do córtex cerebral de primatas superiores. São semelhantes na morfologia aos protoplasmáticos, diferindo em um longo processo (mais de 1 mm de extenção), que parte do corpo, atravessa as camadas do córtex e atinge a camada IV. 

Astrócitos interlâminares

Estão localizados juntos a pia mater, onde emitem processos que contatam com os vasos sanguíneos (pés astrocitários), formando diversas camadas de pés astrócitários, origidando uma zona de limite entre a pia mater e o parênquima do encéfalo.  

Astrócitos perivasculares

FUNÇÕES

Elas podem atuar como células tronco.

As células tronco são células com capacidade de divisão ilimitada. Inicialemnte acreditava-se que novos neurônios não eram formados na vida adulta, mas estudos mostraram que dentro do SNC existem células tronco, as quais originam neurônios.

 

Inicialmente pensava-se que elas seriam um grande potencial para o tratamento de doenças neurodegerativas, porém o uso delas apresentaram vários problemas. Uma outra alternativa foi o uso das células tronco dentro do SNC, as células tronco do sistema nervoso central, as quais são em sua maioria as células da glia radial, e existe uma grande experança de tratamentos de doenças neurodegenerativas, porém o seu também apresenta problemas. Porém estudos mostram que astrócitos possuem capacidade de se desdeferenciar e modificar em seguida para neurônios, por exemplo no hipocampo naturalmente e fisiologicamente.

 

Além disso, usando técnicas de reprogramação de astrócitos com utilização de vetores, foi demostrado que astrócitos podem originar neurônios dopaminérgicos, sendo uma promessa para o tratamento da doença de Parkinson, a qual é marcada pela degeneração destes neurônios no mesencéfalo. Outros estudos também já conseguiram modificar os astrócitos em neurônios motores para repor os neurônios da coluna vetebral em ratos.

 

Por fim, vale ressaltar que foi demonstrado que após o acidente vascular encefálico (AVE), subpopulações de astrócitos reativos proliferam e expressão proteínas geralmente expressas em células tronco neuronais. Após tais lesões, as células tronco originadas destes astrócitos desdiferenciados tem a capacidade de originar neurônios.

Representação de célula tronco. 

fonte: http://pixabay.com/.

Astrocytes give rise to new neurons in the adult mammalian hippocampus.

[J Neurosci.] 2001.

Autores: Seri B e colaboradores.

Influênciam e regulam as sinapses.

Sinapses são as região de contato entre dois neurônios, onde eles trocam informações por meio da liberação de moléculas chamadas de neurotransmissores, e existem bilhões delas no SNC. Essa região se dá pelo aproximação de um axônio de um neurônio pré-sináptico com o dendrito de um neurônio pós-sináptico, e essa região é chamada de fenda sináptica.

 

Entretanto, não só de neurônios são formadas as sinapses. Elas são fortemente influências e reguladas pelos astrócitos. Durante o desenvolvimento, neurônios são formados antes dos astrócitos, porém o contato entre os neurônios só aparece após o surgimentos dos astrócitos. Estudos em cultura também mostram que neurônios basicamente fazem sinapses somente quando os astrócitos são introduzidos no meio de cultura, onde elas induzem sinapses em diversos tipos de neurônios. Estudos também mostram que durante o desenvolvimento, essas indução de formação de sinapses depende de contato com prolongamento dos astrócitos, mas na vida adulta, a formação de sinapses é influenciada pela liberação de moléculas secretas pelos astrócitos.

 

Não somente isso, o próprio crescimento do axônio em direção ao dendrito alvo também é coordenado por astrócitos a partir da secreção de fatores,  por partes destas células da glia.

Durante a formação das sinapses, várias são as moléculas secretas pelos astrócitos que levam a esse processo, tais como (TNF-alfa, estrogênio, neurocam, trombospondina, proteina Hevin, colesterol).

 

No hipocampo adulto de roedores, 60% das sinapses estão em associação com astrócitos. Além disso, cada astrócitos possui um domínio astrocitário sobre as sinapases, não entrando os prolongamentos de um astrócitos na área de cobertura dos prolongamentos do outro.

 

Não somente estimulando, astrócitos sintetizam e recaptam neurotransmissores como glutamato, gaba, glicina e D-serina, participando também na própria transmissão.

Não somente isso, os astrócitos também estabilizam e eliman as sinapses.

Sinapses entre neurônos são as fortemente moduladas por astrócitos. 

fonte: http://commons.wikimedia.org/.

Astrocyte-synapse structural plasticity.

[Neural Plast.] 2014.

Autores: Bernardinelli Y. e colaboradores.

Glutamate exocytosis from astrocytes controls synaptic strength.

[Nat Neurosci.] 2007.

Autores: Jourdain P. e colaboradores.

Formam a barreira hemato-encéfalica

Dentro do SNC, não são todas as moléculas que estão na corrente sanguínea que chegam as neurônios. Elas precisam atravessar uma barreira, chamada barreira hemato-encefálica. Na barreira hemato-encefálica, o componente principal é a unidade neurovascular (UNV), a qual é composta por neurônios, células da glia, células endoteliais e pericitos, sendo que os principais tipos celulares que compõem a UNV são os astrócitos e os pericitos.

 

A função da barreina hemato-encéfalica é proteger a homeostasia do encéfalo, servindo como barreira, impedindo a passagem de células, moléculas e fármacos, além de selecionar a passagem de nutrientes específicos para o cérebro e de moléculas do encéfalo para a corrente sanguínea.

 

Os astrócitos emitem estruturas especializadas denominadas pés astrocitários, os quais são caracterizados pela elevada expressão de proteínas na sua superfície luminal, como o transportador de glucose tipo 1 (GLUT-1), glicoproteina-P aquaporina 4 (AQP4), conexina 43 e o canal de K+ Kir 4.1. Essas proteínas são importantes para o transporte de glicose, para o transporte de água, para a união dos pés astrócitarios e para o transporte de K+ respectivamente. Dessa forma, elas regulam a passagem facilitada de moléculas específicas.

 

Os astrócitos dentro da UNV também mantem a própria integridade da barreira hemato-encefálica pela liberação de diversas moléculas tais como TGF-B, GDNF, bFGF, IL-6 e Shh, e em modelos de astrócitos deficientes, a barreira hemato-encefalica fica comprometida.

 

Eles também possuem uma ação antioxidante maior que as células endotelias para proteger a barreira hemato-encefálica de insultos de hipóxia, fornecendo ATP via glicose anaeróbica para o metabolismo energético, recaptação de glutamato para impedir a exitotoxicidade e induzem a expressão de enzimas anti-oxidante nas células epitéliais.

Pés astroitórios envolta dos vasos sanguíneos dentro do SNC, formando a barreira hemato-encefálica. 

fonte: http://en.wikipedia.org/.

Astrocytic modulation of blood brain barrier: perspectives on Parkinson’s disease.

[Front Cell Neurosci.] 2014.

Autores: Ricardo Cabezas. e colaboradores.

Controle iônico extracelular

Toda célula para o seu bom funcionamento necessita de um ambiente extracelular fisiologicamente constante. Na matrix extracelular existem uma gama de moléculas como íons, neurotransmissores, neuro-hormônios, peptídeos, e uma desregulação destas moléculas são observadas em patologias, acarretando prejuízos na função celular. Por exemplo, a condução do impulso nervoso necessita de uma concentração de Na+ e K+ específica para a transmissão da informação ao longo do SNC. Não somente isso, o excesso de Ca+ pode levar a morte celular.

 

Os astrócitos realizam a recaptação destas moléculas no ambiente extracelular. Por exemplo, os íons de K+ são recaptados por diferentes formas, incluindo a abertura de canais de  K+ ativados por Ca+ ou pelo transporte de Na+/K+ com gasto de ATP. Não somente isso, astrócitos também podem recaptar K+ mediante canais específicos, e o excesso destes íons é distribuido entre os astrócitos próximos mediante a passagem por canais que ligam diretamente os astrócitos, canais estes formados pelas conexinas 30 e 43.

Influxo e efluxo de íons na membrana citoplasmática. 

fonte: http://en.wikipedia.org/.

Astrocytic and neuronal accumulation of elevated extracellular K(+) with a 2/3 K(+)/Na(+) flux ratio-consequences for energy metabolism, osmolarity and higher brain function.

[Front Comput Neurosci.] 2013.

Autores: Hertz L. e colaboradores.

Roles of astrocytic Na+ ,K+ -ATPase and glycogenolysis for K+ homeostasis in mammalian brain.

[J Neurosci Res.] 2014.

Autores: Hertz L. e colaboradores.

Metabolismo energético

Diversos modelos de obseidade, seja o modelo de obesidade induzido pela dieta, seja por mutação gênica, seja por supernutrição, apresentam em comum um fenômeno no campo glial que é reatividade astroglial, onde os astrócitos hipertrofiam, proliferam e aumentam a expressão de GFAP.

 

Dentro do sistema nervoso central, como já discutido anteriormente, os astrócitos participam na modulação das sinapses, seja diretamente, ou através da liberação de gliotransmissores. Nesse sentido, estudos tem sugerido que os astrócitos podem interir nas sinapeses dos neurônios responsáveis pelo controle do gasto alimentar e com isso, prolongar po estado de obesidade.

 

Não somente isso, os astrócitos também demonstram a presença de receptores para leptina. A leptina é um hormônio peptídico com um peso molecular de 16 kDa, que apresenta uma estrutura terciária semelhante a alguns membros da família das citocinas. É produzida principalmente pelos adipócitos ou células gordurosas, sendo que sua concentração varia de acordo com a quantidade de tecido adiposo, e ela é secretada como um sinal de que o organismo está saciado. Dentro do SNC, ela age sobre neurônios do hipotálamo para mediar seus efeitos, porém, estudos nos quais o receptor de leptina nos astrócitos foi silenciado, o número de sinapses nos neurônios POMC e AgRP foi aumentado.

Influxo e efluxo de íons na membrana citoplasmática. 

fonte: http://en.wikipedia.org/.

Leptin signaling in astrocytes regulates hypothalamic neuronal circuits and feeding.

[Nat Neurosci.] 2014.

Autores: Kim JG. e colaboradores.

The contribution of hypothalamic macroglia to the regulation of energy homeostasis.

[Front Syst Neurosci.] 2014.

Autores: Buckman & Ellacott.

Sobre o autor: Michael Luiz é atualmente é aluno de Doutorado pelo FISCLINEX (2012-atual), atuando na investigação da programação metabólica e seus efeitos na neurogênese e gliogênese.

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