Astrocitos: Función y Estructura

• Los astrocitos son células gliales abundantes en el sistema nervioso central de los mamíferos.
• Inicialmente, se consideraban principalmente para mantener la homeostasis neuronal y formar barreras.
• Hoy en día, se sabe que controlan la barrera hematoencefálica, regulan el flujo sanguíneo, dan soporte metabólico y antioxidante, reciclan neurotransmisores y regulan la sinaptogénesis y transmisión sináptica.
• En primates, la proporción de astrocitos respecto a las neuronas ha aumentado durante la evolución.

Forma

• Los astrocitos contienen la proteína glial fibrilar ácida en su citoesqueleto.
• Tienen forma estrellada debido a los filamentos intermedios, aunque la forma celular puede variar.
• Son células muy ramificadas que terminan en prolongaciones delgadas (menos de 200 nm).
• Las ramas más gruesas poseen filamentos intermedios y microtúbulos, mientras que las terminaciones solo filamentos de actina.
• Durante el desarrollo, los árboles de astrocitos cercanos se solapan inicialmente, pero luego ocupan espacios separados debido a cambios en las proteínas de adhesión.
• En la sustancia gris se encuentran astrocitos protoplásmicos y en la sustancia blanca astrocitos fibrosos.
• Los astrocitos protoplásmicos tienen muchas prolongaciones que recubren vasos sanguíneos y sinapsis.
• Los astrocitos fibrosos tienen prolongaciones delgadas que envuelven nodos de Ranvier y vasos sanguíneos.

Número

• Los astrocitos son el tipo de célula glial más numeroso en el encéfalo.
• Representan entre el 20 y el 25% del volumen de la mayoría de las áreas del encéfalo.
• En ratas y gatos, el número de astrocitos es similar al de neuronas.
• Se generan en el período perinatal y pueden diferenciarse desde la glía radial, las paredes ventriculares y la glía indiferenciada tipo NG2.
• Los astrocitos pueden proliferar en estado adulto a partir de células progenitoras.
• En gatos, la proporción glía/neurona aumenta de 0.86 en el período perinatal a 1.4 en adultos.
• La región en la que se generan afecta su diversidad morfológica y funcional.
• El lugar de nacimiento determina su posición final en el cerebro y la médula espinal.
• Las señales externas de las neuronas influyen en el tipo de astrocito resultante, indicando plasticidad.
• La diversificación depende también del patrón de genes expresados en su generación.

Funciones

• Los astrocitos son funcionalmente diversos, con diferencias inter e intrarregionales debido a cambios en la expresión de proteínas.
• Son eléctricamente silenciosos, lo que dificulta su estudio en comparación con las neuronas.

Actividad neuronal

• Los astrocitos se relacionan con neuronas, sinapsis y nódulos de Ranvier.
• Un astrocito puede estar conectado con miles de sinapsis.
• Participan activamente en el procesamiento de la información nerviosa.
• Inactivan neurotransmisores como el glutamato extracelular.
• Mantienen los niveles de potasio extracelular, cruciales para la actividad neuronal.
• Responden a neurotransmisores como monoaminas, neuropéptidos, GABA, acetilcolina, óxido nítrico y endocannabinoides.
• La transmisión en volumen permite a los astrocitos responder a la actividad neuronal.
• Liberan gliotransmisores como glutamato, ATP o adenosina, que afectan a las neuronas.
• La sinapsis tripartita incluye una neurona presináptica, una neurona postsináptica y la glía que las rodea.
• Participan en la formación, maduración y mantenimiento de sinapsis y las eliminan por fagocitosis.
• Ayudan a establecer conexiones neuronales favoreciendo la migración de axones durante el desarrollo.
• En la corteza y el estriado, algunos astrocitos se activan solo cuando se estimulan tipos específicos de neuronas.
• La actividad de los astrocitos puede afectar a interneuronas de manera diferente, regulando circuitos nerviosos.
• En el hipotálamo, los astrocitos controlan el circuito neuronal de la ingesta gracias a receptores de leptina.
• La insulina activa astrocitos en el hipotálamo, y la eliminación de estos receptores altera la alimentación y los niveles de glucosa.

Membrana glial limitante

• Los astrocitos recubren la superficie externa del encéfalo y la médula espinal.
• Los pies terminales o somas de los astrocitos forman la membrana glial limitante, aislando las neuronas de las membranas meníngeas.
• Esta capa glial está adherida a una membrana basal y a la membrana pial interna.
• Se cree que actúa como una barrera física que encierra a las neuronas.

Barrera hematoencefálica

• La barrera hematoencefálica impide que sustancias en la sangre lleguen al tejido nervioso.
• Está formada por el endotelio, pericitos, una lámina basal y los pies terminales de los astrocitos.
• Las células endoteliales tienen uniones estrechas que sellan el espacio intercelular.
• Los pies de los astrocitos podrían regular el tráfico de moléculas a través del endotelio afectando a estos complejos de unión.
• La barrera hematoencefálica es selectiva, permitiendo el paso de moléculas liposolubles de menos de 500 kDa o que usen transportadores.
• Su función protectora también dificulta la difusión de fármacos.
• Cuando se rompe la barrera, la microglía envuelve y tapiza la zona dañada del vaso.

Flujo sanguíneo

• Los astrocitos son activados por el glutamato, aumentando la concentración interna de calcio.
• Esto incrementa el ácido araquidónico, que se metaboliza a prostaglandinas y EETs, produciendo vasodilatación.
• Otra vía molecular convierte el ácido araquidónico en 20HETE, un vasoconstrictor.
• La acción de los astrocitos, vasoconstrictora o vasodilatadora, podría depender de la concentración de óxido nítrico liberado por las neuronas.
• Los astrocitos están conectados mediante uniones en hendidura, formando sincitios que controlan el flujo sanguíneo junto con las neuronas.

Patologías

• Los astrocitos son resistentes a la falta de oxígeno y glucosa, sobreviviendo más tiempo que las neuronas en estas condiciones.
• En traumas o daño cerebral, se observa mayor expresión de GFAP e hipertrofia de los astrocitos, denominándose astrocitos reactivos.
• La gliosis reactiva se caracteriza por la proliferación de astrocitos A2 (reparadores) y A1 (que favorecen la degradación del tejido).
• Los astrocitos A2 son importantes para la formación de vasos sanguíneos (angiogénesis).
• En enfermedades neurodegenerativas como Parkinson, Alzheimer y Huntington, se observa glía reactiva.
• Los astrocitos pueden generar tumores cerebrales denominados gliomas debido a su capacidad de división.

Otras

• Los astrocitos proporcionan moléculas neurotróficas a las neuronas.
• Son una fuente importante de matriz extracelular en el tejido nervioso.
• Actúan como centros de detoxificación, secuestrando metales o amonio.