Atlas de Histologıa Vegetal y Animal

Tipos celularesASTROCITO

Manuel Megıas, Pilar Molist, Manuel A. Pombal

Departamento de Biologıa Funcional y Ciencias de la Salud.Fcacultad de Biologıa. Universidad de Vigo

(Version: Diciembre 2017)

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Contenidos

1 Astrocito 1

Tipos celulares. Astrocito. 1

1 Astrocito

Los astrocitos son celulas localizadas en el sistemanervioso central: encefalo y medula espinal. Forman,junto con los oligodendrocitos, celulas de Schwanny la microglıa, el grupo de celulas gliales del sis-tema nervioso. Durante mucho tiempo se ha con-siderado a los astrocitos como celulas de menor im-portancia cuando se comparaban con las neuronas, ysus funciones parecıan limitarse a mantenedoras dela homeostasis neuronal y a la formacion de las bar-reras del sistema nervioso central. Sin embargo, hoyse le atribuyen papeles adicionales mas diversos, quea veces surgen en situaciones patologicas o duranteel desarrollo. Ultimamente se les relaciona inclusocon el procesamiento de la informacion que manejanlas neuronas. Es un dato interesante que durante laevolucion de los primates la proporcion de astrocitosrespecto a las neuronas se ha incrementado.

Forma

Los astrocitos contienen una proteına especıfica ensu citoesqueleto denominada proteına glial fibrilaracida. El nombre de astrocito viene de la forma estrel-lada que tienen estos filamentos intermedios cuandose ponen de manifiesto en su citoplasma, aunque laforma celular real puede ser muy variable, depen-diendo ademas de si se encuentran en la sustanciagris, denominados astrocitos protoplasmicos, o enla sustancia blanca, denominados atrocitos fibrosos.Tambien hay astrocitos muy modificados como son laglıa de Bergmann del cerebelo y la de Muller en laretina.

Los astrocitos protoplasmicos emiten muchas pro-longaciones que se pueden ramificar varias veces. Losextremos de estas ramificaciones se denominan piesterminales, los cuales recubren vasos sanguıneos, su-perficie pial y a las sinapsis (un astrocito puede englo-bar varios miles de sinapsis). Los astrocitos fibrososse encuentran en la sustancia blanca y tienen pro-longaciones mucho mas delgadas y casi sin ramificar.Los pies terminales de los astrocitos fibrosos envuel-ven a los nodos de Ranvier de los axones y los vasossanguıneos de los tractos de fibras donde se encuen-tran.

Numero

Los astrocitos son el tipo glial mas numeroso enel encefalo. El numero de astrocitos es variable de-pendiendo de la zona, pero suelen representar del 20al 25 % del volumen de la mayor parte de las areasdel encefalo. En el cerebro de ratas y gatos son tannumerosos como las neuronas.

Los astrocitos se generan en el periodo perinatal,una vez que se esta acabando la produccion de neu-ronas. Esto se ha comprobado, por ejemplo, en hu-manos y en gatos. Los astrocitos pueden diferencia-rse desde varias fuentes. Por ejemplo, en la cortezacerebral se pueden originar desde la glıa radial, desdelas paredes ventriculares y desde la glıa indiferenciadatipo NG2. Todas estas fuentes darıan inicialmente as-trocitos progenitores, los cuales podrıan diferenciarsedirectamente en astrocitos maduros o sufrir una seriede divisiones mitoticas para aumentar la poblacion depotenciales astrocitos maduros. Sin embargo, los as-trocitos pueden tambien proliferar en estado adulto.La produccion local de astrocitos en etapas juvenilesy adultas podrıa provenir de la actividad mitotica deestas celulas progenitoras que han permanecido enestado indiferenciado. En gatos se ha comprobadoque en el periodo perinatal el cociente glıa/neuronaes del 0.86, mientras que en adultos es del 1.4, es de-cir, aumenta hasta sobrepasar el numero de neuronasencefalicas.

Funciones

Influencia en la funcion neuronal. A los astroci-tos se les ha atribuido tradicionalmente una funcionun tanto pasiva respecto a las neuronas. Se pens-aba que eran celulas que se limitaban a alimentar,mantener la homeostasis de las neuronas, hacer de so-porte estructural y contribuir al buen funcionamientonervioso mediante el aislamiento de las sinapsis entresı, impidiendo que la actividad de una neurona puedaafectar a otras a las que no deberıa. Pero tambienparticipan en el aclarado o inactivacion de neurotrans-misores como el glutamato extracelular, mantienenlos niveles de potasio extracelular, redistribuyen o se-cuestran potasio extracelular por encima de unos cier-tos niveles, los cuales deterioran la actividad neuronal.Todo ello afecta indirectamente a la actividad de laspropias sinapsis. Sin embargo, hoy se sabe que tienen

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Figura 1: Imagenes de celulas gliales. A, C y D muestran astrocitos localizados en el cerebro. B muestra las diferenciasen tamano y morfologıa entre glıa y neuronas. A a C muestran astrocitos protoplasmicos, mientras que en D es unofibroso. En E aparecen celulas gliales de Bergmann, localizadas en la corteza cerebelosa.

Figura 2: Imagenes de astrocitos en las areas corticales del cerebro de una rata, tenidos mediante inmunocitoquımica conanticuerpos contra la proteına fibrilar acida glial.

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un papel mucho mas activo en el procesamiento dela informacion nerviosa. Las prolongaciones celularesde los astrocitos se encuentran alrededor de las neu-ronas, de las sinapsis y de los nodulos de Ranvier enlos axones. Se ha estimado que un astrocito puedeestar relacionado con hasta miles de sinapsis.

Figura 3: Sinapsis tripartita. Se muestran las relacionesentre los tres elementos que participan en el procesamientosinaptico: elemento presinaptico, elemento postsinaptico yglıa.

Los astrocitos responden de manera activa a unaserie de neurotransmisores como monoaminas, neu-ropeptidos, GABA, acetilcolina, oxido nıtrico y en-docannabinoides. En la membrana de los astrocitoshay receptores para todos ellos. Estos transmisoresactuan sobre los astrocitos no de manera sinapticasino en lo que se denomina transmision en volumen.Es decir, los astrocitos responderıan a la actividad

neuronal. Esto se ha comprobado mediante la obser-vacion de un incremento en la concentracion de cal-cio en el interior de los astrocitos que se encuentranproximos a sinapsis activas. Cuando esto ocurre, losastrocitos son capaces de liberar moleculas denomi-nadas gliotransmisores, tales como el glutamato, elATP o la adenosina. Las neuronas tienen receptorespara estas moleculas y por tanto su actividad se veafectada por ellas. Hoy se habla de la sinapsis tripar-tita como modelo fisiologico que estarıa formada poruna neurona presinaptica, una neurona postsinapticay por la glıa que envuelve a dicha sinapsis.

Hay otras acciones de los astrocitos que se denom-inan activas relacionadas con la plasticidad del sis-tema nervioso. Participan en la formacion, madu-racion y mantenimientos de las sinapsis, son capacesde eliminar sinapsis por fagocitosis. Durante el de-sarrollo ayudan al establecimiento de las conexionesneuronales favoreciendo la migracion de los axones.

Recubren la superficie externa del encefalo ymedula espinal. Los astrocitos (por ejemplo enmonos) o sus prolongaciones o pies terminales (porejemplo en ratones) forman una capa limıtrofe queaısla a las neuronas de las membranas menıngeasque recubren la superficie del encefalo y medula es-pinal, denominada genericamente como “membranaglial limitante” o “glia limitans”. Las prolongacionesgliales tambien recubre a las celulas ependimarias queforman las paredes de los ventrıculos y del canal cen-tral. Ademas, envuelven a los capilares formandoparte de la denominada barrera hematoencefalica.

En la barrera glial limitante los pies terminales ocuerpos de los astrocitos estan anclados a una mem-brana basal, y esta a la membrana pial interna. Nose conoce muy bien la funcion de esta capa glial perose ha propuesto que actua simplemente como barrerafısica que encierra a las neuronas.

La barrera hematoencefalica esta formada por el en-dotelio de los capilares que se encuentran en el tejidonervioso. Estos capilares estan rodeados por pies ter-minales de los astrocitos. La verdadera barrera son loscapilares puesto que, a diferencia de otros capilares deotros organos, poseen una gran cantidad de complejosde union: uniones estrechas y uniones en hendidura,que sellan el espacio intercelular, de manera que las

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Figura 4: Imagenes de astrocitos marcados con inmunocitoquımica para la proteına fibrilar acida en la corteza de unraton emitiendo prolongaciones hacia la superficie pial.

Figura 5: Imagenes de astrocitos marcados con inmunocitoquımica para la proteına fibrilar acida en la corteza de un ratonemitiendo prolongaciones hacia los vasos sanguıneos.

moleculas que quieran entrar y salir del tejido nerviosotendran que cruzar las celulas endoteliales. Parece serque los pies de los astrocitos, que no forman una ver-dadera barrera, podrıan afectar a estos complejos de

union regulando ası el trafico de moleculas a travesdel endotelio.

Regulacion del flujo sanguıneo. Los astrocitosno solo incorporan neurotransmisores del medio ex-

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tracelular sino que responden a ellos con cambios ensu fisiologıa, por ejemplo, con el aumento de la con-centracion intracelular de calcio. Esto es interesantepuesto que los astrocitos estan conectados medianteuniones en hendidura y forman redes extensas en lasque sus componentes tienen conectados sus citoplas-mas formando una especie de enorme sincitio. Estopermite una actuacion sincronizada de grandes pobla-ciones de astrocitos. Por ejemplo, se sabe que el au-mento de concentracion de calcio intracelular en unastrocito puede provocar el mismo efecto en toda unared de astrocitos conectados con el. Mediante esteefecto y la comunicacion de los astrocitos con los va-sos sanguıneos se puede acoplar el flujo sanguıneo ala actividad neuronal. De este modo se aportan masoxıgeno y nutrientes a aquellas regiones mas activas.La accion sobre los vasos sanguıneos esta mediada pormoleculas vasoactivas liberadas desde los astrocitosactivados que permiten la vasodilatacion o la vaso-constriccion.

Patologıas. Los astrocitos son resistentes a la faltade oxıgeno y de glucosa, y pueden aguantar muchomas tiempo vivos que las neuroans tras la privacionde estas moleculas porque almacenan glucogeno en suinterior y pueden obtener ATP de forma anaerobica.Por ello son importantes en condiciones extremas opatologicas. Cuando se producen traumas o danos enel encefalo se observa una hipertrofia o hiperplasia de

astrocitos que se denominan astrocitos reactivos.Esto es lo que se llama gliosis reactiva. Duranteesta proliferacion se han encontrado dos tipos de as-trocitos con efectos diferentes. Los astrocitos A2 sonbasicamente reparadores, mientras que los A1 favore-cen la degradacion del tejido. Los A2 son importantespara la formacion de vasos sanguıneos (angiogenesis).Tambien en enfermedades neurodegenerativas comoel Parkinson, Alzheimer y la corea de Huntington seobserva glıa reactiva. Ademas, debido a su capaci-dad de division, los astrocitos son responsables dela generacion de los tumores cerebrales denominadosgliomas.

Otras. Proporcionan moleculas neurotroficas a lasneuronas, son una fuente importante de matriz ex-tracelular del tejido nervioso, son centros de detoxifi-cacion, por ejemplo, secuestran metales o amonio.

Bibliografıa

Liddelow S, Barres B. 2015. SnapShot: Astrocytesin Health and Disease. Cell. 162: 1170-1170.e1

Ransom B, Behar T, Nedergaard M. 2003. Newroles for astrocytes (stars at last). Trends in neuro-sciences. 26: 520-522.

Tabata, H. 2015. Diverse subtypes of astrocytesand their development during corticogenesis. Fron-tiers in neurosciences. 9, 114 .

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