Három új tanulmány szerint az asztrociták az agy valódi irányítói
A Science folyóiratban megjelent tanulmányok alátámasztották a növekvő mennyiségű kutatási munkát, amely azt mutatja, hogy az asztrociták sokkal fontosabbak, mint azt korábban gondolták. Az asztrociták (az ógörögül ἄστρον, ástron, „csillag” és κύτος, kútos, „üreg”, „sejt”), más néven asztroglia, jellegzetes csillag alakú gliasejtek az agyban és a gerincvelőben. A gliasejtek a központi idegrendszerben a neuronokat támogató sejtek, és az asztroglia az egyik legfontosabb típusuk.
Hosszú ideig az asztrocitákat, az idegrendszer csillag alakú sejtjeit, az idegtudomány háttérszereplőinek tartották, amelyek szerepe csupán a neuronok támogatására és védelmére korlátozódott. Ez a nézet azonban változik. Az American Association for the Advancement of Science folyóiratában, a Science-ben megjelent három új tanulmány kimutatta, hogy az asztrociták az agyunk jelátvitelének és a testfunkciók szabályozásának legfontosabb szereplői – ezt a megállapítást egyre több kutatás támasztja alá.
A felfedezéssel összhangban a Science májusban megjelent száma az asztrocitákat „az agy rejtett irányítóinak” nevezte el.
Hagyományosan az idegsejteknek tulajdonították a jelek továbbítását és a komplex kommunikációt, míg a háttérben az asztrociták, amelyek nem idegsejtek, hanem glia sejtek, biztosították azok zökkenőmentes működését.
Egy egérmodelleken végzett vizsgálat azonban kimutatta, hogy az éberséggel, a figyelemmel és a tanulással kapcsolatos agyi vegyületek nem a neuronokra, hanem közvetlenül az asztrocitákra hatnak, és ezáltal befolyásolják az egerek agyi funkcióit. Egy másik tanulmány feltárta, hogy az asztrociták hogyan „irányítják az agyi funkciókat egy komplex rendszerben” a muslicákban. A harmadik tanulmány egy 2019-es kutatásra épül, amely azt vizsgálta, hogy az asztrociták hogyan váltják ki a neuronok aktivitását, és hogyan késztetik a zebrahalakat az úszás abbahagyására.
„Az olyan rendellenességek, mint a depresszió, a szorongás és a skizofrénia, amelyeket hagyományosan a neuronális neuromodulátor receptorok diszfunkciójának tulajdonítanak, az asztrociták jelátvitelének zavarából eredhetnek” – írta Cagla Eroglu, a Duke Egyetem idegtudós professzora egy Science cikkben, elmagyarázva a három tanulmány jelentőségét. „Az asztrocitákat célzó beavatkozások lehetséges klinikai alkalmazásának feltárása új terápiás lehetőségeket nyithat meg ezeknek a rendellenességeknek a kezelésében.”
Az agy kémiai hírvivői
A neuromodulátorok és a neurotranszmitterek két különböző típusú kémiai hírvivő az idegrendszerünkben. A neurotranszmitterek egy adott üzenetet továbbítanak az idegsejteknek, befolyásolva hangulatunkat, mozgásunkat vagy érzékelésünket. A neuromodulátorok közé tartozik a dopamin, amely az agy jutalmazási rendszerét irányítja, és a noradrenalin, amely a harci vagy menekülési reakciókat váltja ki. A noradrenalin azonban neurotranszmitter funkcióval is rendelkezik.
Mind a neuromodulátorok, mind a neurotranszmitterek befolyásolják a neuronok közötti jelátvitelt, hogy azok elvégezhessék a feladatukat. Mindkettő apró hírvivőként működik, utat találva az agyban, és az idegsejtek receptoraihoz kötődve szabályozza vagy erősíti a sejtek közötti kommunikációt. Ez nem könnyű feladat, de az asztrocitáknak sikerül.
Három független tanulmány kimutatta, hogy az asztrociták elengedhetetlenek a neuromodulációs jelátvitelhez. Fontos szerepet játszanak az agy információfeldolgozásában és az egyensúly fenntartásában. „Úgy gondolom, a jelenlegi nézet szerint a viselkedés szempontjából fontos műveletek nagy része az idegsejtek közötti kapcsolatok mintázataiból származik” – mondta Alex Chen, a Janelia Ahrens Lab közös PhD-hallgatója egy sajtóközleményben.
2019-ben a Janelia kutatói felfedezték az asztrociták szerepét a zebrahal „feladási” viselkedésében. A sajtóközlemény szerint azt találták, hogy az asztrociták számlálóként működnek, és jelzik a halnak, hogy hagyja abba az úszást, ha nem halad előre.
A tudósok nem tudták, hogyan történik az asztrociták és az idegsejtek közötti kommunikáció. Azt azonban tudták, hogy asztrociták nélkül az idegsejtek nem tudnak működni. Az asztrociták strukturális támaszt biztosítanak és fenntartják a neuronok közötti folyamatos kommunikációhoz szükséges környezetet, emellett segítik a felesleges neurotranszmitterek eltávolítását és megakadályozzák az agy túlstimulálódását.
„Ez a kutatás azt mutatja, hogy meg kell értenünk a biokémiai folyamatokat és más nem idegsejtes információkat, és ezeket össze kell kapcsolnunk az idegsejtek közötti kapcsolatokra vonatkozó információkkal, hogy valóban megértsük, mi történik az agyban” – tette hozzá Chen.
A második tanulmányban az Oregon Health & Science University (OHSU) tudósai közvetlen bizonyítékot szolgáltattak az asztrociták valós idejű működésére élő gyümölcsmolyok agyában. A tudósok megismételték a felfedezést rágcsálók asztrocitáiban. A sajtóközlemény szerint a kísérletek arra utalnak, hogy az asztrociták működése az evolúció ősi jellemzője, amely valószínűleg más emlősökben is megmaradt, beleértve az embert. „Úgy gondolom, hogy ez evolúciós értelemben fontos a túlélés szempontjából” – mondta Kevin Guttenplan, a tanulmány vezető szerzője, az OHSU posztdoktori kutatója.
Hasonlóképpen, a Washington University School of Medicine (St. Louis) kutatói is felfedezték az egereknél az asztrociták szerepét a fokozott éberség vagy figyelem állapotában. „A tankönyvek szerint az agyban minden a neuronokról szól” – mondta Thomas Papouin, PhD, a WashU Medicine idegtudományi adjunktusa. „Úgy tűnik, hogy az agy számos vezetékét és tevékenységét valószínűleg az asztrociták irányítják, lassabb időskálán. Ez az a fajta felfedezés, amely alapjaiban változtatja meg az agy működéséről alkotott ismereteinket.”
A felfedezés jelentősége az emberek számára
Az asztrociták szerepet játszanak olyan idegrendszeri betegségekben, mint az amyotrophiás laterális szklerózis (ALS), valamint a Parkinson- és Huntington-kór. Ezek a legyengítő betegségek a központi idegrendszer sejtjeinek elvesztése miatt alakulnak ki. Az Alzheimer-kór viszont az agy memóriáért felelős területén bekövetkező sejtvesztés miatt alakul ki. Mindezekben a betegségekben közös tényező az asztrociták elvesztése.