. . .
prof. Stas Glazewski

Keele University, England

Wpływ Astrocytów na Aktywność Neuronów

Ostatnio stało się jasne, że rola astrocytów w mechanizmach działania mózgu jest z pewnością większa niż się uprzednio wydawało. Ich wpływ obejmuje takie funkcje jak: regulacja przepływu krwi, współtworzenie barier krew-mózg i CSF-mózg, usuwanie metabolitów z przestrzeni międzykomórkowych, tworzenie blizn po uszkodzeniu mózgu, pobieranie neuroprzekaźników i nawet sen. Astrocyty są też z wolna uznawane za równorzędnych partnerów neuronów w mechanizmach komunikacji synaptycznej. Astrocyty odpowiadają na pobudzenie przy użyciu tych samych ligandów, które mają zdolność pobudzania neuronów, ale odmiennie od nich, poprzez zmiany stężenia wewnątrzkomórkowego Ca2+ zamiast zmian potencjału błonowego, do czego nie są zdolne. Zmiany [Ca2+] mogą z kolei prowadzić do uwolnienia glioprzekaźników takich jak: ATP, D-seryna, GABA i glutaminian. Zdolność astrocytów do uwalniania   glioprzekaźników reguluje krótko –  i długotrwałe wzmocnienie synaptyczne (LTP), długotrwałe osłabienie synaptyczne (LTD) i osłabienie heterosynaptyczne. Zmiany plastyczne obserwowane w korze mózgu należą do dwóch kategorii. Pierwsza to zmiany Hebbowskie, które dotyczą zmian przekaźnictwa w pojedynczych synapsach i uwzględniają również zmiany indywidualnych połączeń miedzy neuronami. Powszechnie uważa się, że plastyczność Hebbowska zaangażowana jest w kodowanie informacji.  Druga kategoria to tzw. plastyczność homeostatyczna, służąca zapewnieniu pożądanego poziomu aktywności neuronalnej.  W ostatnim czasie badaliśmy wpływ astrocytów na aktywność neuronalną oraz plastyczność Hebbowską i homeostatyczną neuronów w korze baryłkowej myszy. W wyniku tych badań pokazaliśmy, że: (1) optogenetyczna i chemogenetyczna aktywacja astrocytów pośredniczona przez  receptor dla IP3 (trójfosforan inozytolu)  potęguje aktywność neuronów mierzoną zarówno in vitro jak i in vivo; (2) deficyt IP3R2 (receptor typu 2 dla IP3 obecny w astrocytach, ale nie w neuronach) powoduje spadek odpowiedzi wapniowej wywołanej  DHPG ((S)-3,5-Dihydroxyphenylglycine, specyficzny agonista pierwszej grupy receptorów metabotropowych dla glutaminianu) w astrocytach, ale nie w neuronach in vitro, podczas gdy spontaniczna i wywołana aktywność neuronalna in vivo pozostaje niezmieniona; (3) mutacja IP3R2 powoduje  deficyt w wywołanym zmianą doświadczenia czuciowego Hebbowskim  osłabieniu i homeostatycznym wzmocnieniu; w końcu (4) metoda wywołująca LTD w skrawkach dzikich myszy wywołała LTP w skrawkach mutantów IP3R2, ale również w skrawkach dzikich myszy po schelatowaniu astrocytycznego Ca2+przy użyciu BAPTA ((1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N′,N′-tetraacetic acid). Przedstawione wyniki demonstrują zależność aktywności neuronów, Hebbowskiego osłabienia synaptycznego i homeostatycznego wzmocnienia od aktywności astrocytów.