Astrozyten

Astrozyten sind eine Untergruppe der Gliazellen im Zentralnervensystem. Gliazellen umfassen eine Gruppe aus Zellen, die alle gemein haben, dass sie keine Neuronen sind.Du findest sie also im Nervensystem. Bis ins 20. Jahrhundert ging man davon aus, dass Gliazellen nur eine Stütz- und Schutzfunktion im Nervensystem übernehmen. Doch Gliazellen, und insbesondere Astrozyten, übernehmen eine Vielzahl an anderen Aufgaben, welche im Folgenden aufgeführt werden.

Abbildung 1: Übersicht über die Gazellen

Astrozyten machen den größten Anteil der Gliazellen im zentralen Nervensystem aus. Einige Studien zeigen, dass 80 % der Zellen im Gehirn Astrozyten sind.

Astrozyten – Aufbau

Astrozyten können unterschiedliche Formen annehmen. Da sie viele Fortsätze haben, werden sie oft mit einem Stern verglichen.

Morphologisch kannst du zwischen zwei Typen von Astrozyten unterscheiden:

• Protoplasmatische Astrozyten

• Fibrilläre Astrozyten

Protoplasmatische Astrozyten findest Du hauptsächlich in der grauen Substanz des Zentralnervensystems, fibrilläre Astrozyten in der weißen Substanz. In der Grenzschicht zwischen weißer und grauer Substanz gibt es die sogenannten plasmatofibrillären Astrozyten.

Abbildung 2: A) Protoplasmatischer Astrozyt mit Endköpfchen an einem Blutgefäß B) Fibriliärer Astrozyt

Astrozyten können durch Überlagerung ihrer langen Fortsätze und Zellkörper flächendeckende Netze spannen. So kommt es zur Ausbildung zweier Grenzschichten.Die eine durch Astrozyten gebildete Schicht ist die Blut-Hirn-Schranke. Die Astrozyten benetzen die Blutgefäße und kontrollieren so den Stofftransport zwischen Gehirn und Blut.

Die zweite Schicht grenzt das Gehirn zur Außenwelt hin ab. Sogenannte Gap Junctions führen dann zur Entstehung von Zellverbindungen.

Astrozyten – Funktion

Da die Astrozyten den Großteil des Gehirns einnehmen, haben sie vor allem eine Stütz- und Haltefunktion.

Überblick über die Funktionen der Astrozyten:

• Bildung der Blut-Hirn-Schranke
• Nährstoffzufuhr der Neuronen
• Flüssigkeitsregulation im Gehirn
• Aufrechterhaltung des Kalium-Haushaltes
• Regulation des extrazellulären pH-Wertes
• Abfallentsorgung im Zentralnervensystem
• Informationsverarbeitung
• Bildung von Glianarben
• Bildung von Apolipoprotein E
• Versorgung der Nervenzellen mit Cholesterin
• Energiespeicher des Gehirns
• Unterstützung der Synapsenbildung und -reifung

Astrozyten – Kalium- und pH-Regulation

Eine Aufgabe der Astrozyten ist die Aufrechterhaltung der Kalium-Homöostase. Kalium ist eines der wichtigsten Ionen im Nervensystem. Durch die Balance von Kalium und Natrium-Ionen an der Biomembran entsteht die Membranspannung. Auch bei der Weiterleitung von Informationen mithilfe von Aktionspotentialen spielt Kalium eine wichtige Rolle.Die ausströmenden Kaliumionen werden von den Astrozyten aufgenommen.

Dies liegt zum einen an der hohen Kalium-Leitfähigkeit der Astrozyten, als auch an spezifischen Transportern auf der Oberfläche der Astrozyten. Die aufgenommenen Kaliumionen können von einem Astrozyten auf andere Astrozyten verteilt werden. An Stellen mit zu wenig Kaliumionen werden diese dann ausgeschüttet. Das Astrozyten-Netzwerk bildet so einen Puffer für die ausströmenden Kaliumionen und reguliert somit zusätzlich den extrazellulären pH-Wert.

Astrozyten – Neurotransmitteraufnahme

Nicht nur Kaliumionen werden von den Astrozyten aufgenommen. Die Zellen können auch verschiedene Neurotransmitter durch spezielle Transporter aufnehmen. So regulieren sie die Konzentration der Neurotransmitter im synaptischen Spalt. Nach der Aufnahme werden die Neurotransmitter modifiziert. Dadurch sorgen die Astrozyten dafür, dass die Neurotransmitter wieder in den synaptischen Vesikeln für die nächste Informationsweiterleitung zur Verfügung steht.

Astrozyten – Brücke zwischen Neuronen und Blutkreislauf

Astrozyten lagern sich an Neuronen an und stehen mit diesen im direkten Austausch.Mit ihren langen Fortsätzen sind die Astrozyten an den Blutkreislauf angeschlossen.Sie bilden also die Brücke zwischen Neuronen und Blut. Dadurch versorgen die Astrozyten die Neuronen mit Nährstoffen. Gleichzeitig bilden sie so eine Barriere zwischen Blut und Gehirn – die sogenannte Blut-Hirn-Schranke. Damit die Schranke auch „dicht hält“, sind die Astrozyten über Tight Junctions miteinander verbunden.

Astrozyten – Erkrankungen des Zentralnervensystems

Wird das Gehirn geschädigt, verändert sich auch das Verhalten der Astrozyten. Sterben beispielswiese Neurone durch eine Hirnverletzung, Infektion oder eine neurodegenerative Erkrankung wie Alzheimer ab, führt dies in benachbarten Astrozyten oft zu einer Astrogliose.

Astrozyten können, wie Mikroglia bei einer Entzündung im Gehirn, bestimmte Substanzen ausschütten, um den Krankheitsverlauf zu beeinflussen.

Bei der Regeneration von Neuronen hingegen sind sie eher hinderlich. Werden Synapsen durchtrennt oder sterben Neuronen, wuchern die Astrozyten in die freigewordenen Räume. Dadurch stützen sie zwar das Gewebe, machen es aber Neuronen unmöglich, neue Fortsätze auszubilden. Außerdem schütten Astrozyten Faktoren aus, die die Bildung von neuen Axonen und die Re-Myelinisierung hemmt. So entstehen dann Glianarben. Die Glianarben sind der Grund, weshalb Neuronen im Zentralnervensystem nicht regenerieren können.