hirdetés
2025. június. 07., szombat - Róbert.
hirdetés

 

Az asztrocitáknak közvetlen szerepük van a légzés pH-függő szabályozásában

Az agyban található asztrociták funkciója korántsem csupán az idegsejtek strukturális és metabolikus támogatására szorítkozik. Szoros kapcsolatban állnak az agyi erekkel, és feltételezik, hogy a lokális anyagcsere intenzitásának megfelelően szabályozzák a vaszkuláris tónust.

Egyetlen asztrocita számos idegsejt sejttestével és szinapszisok ezreivel érintkezik, és befolyásolja a szinaptikus átvitelt és az információfeldolgozást. Azt azonban csak mostanában kezdik vizsgálni, hogy az asztrocitáknak fontos, közvetlen szerepük lehet komplex viselkedések szabályozásában is.

Az asztrociták az erekkel és az idegsejtekkel való szoros kapcsolatuk révén alkalmasak lehetnek arra, hogy gyorsan és hatékonyan közvetítsék a vér jellemzőinek változásait a neuronális hálózatok felé. Ennek fontos funkcionális jelentősége lehet például akkor, amikor megváltozik a vér glükózszintje, pH-ja vagy a szén-dioxid parciális nyomása (PCO2), amit az agy megfelelő kemoszenzitív területei érzékelnek.

Ebben a tanulmányban Gourine és munkatársai azt vizsgálták, hogy az agytörzs légzési kemoreceptor területén levő asztrociták vajon pH-szenzorként működnek-e.

Az asztrociták elektromosan nem ingerelhetők, azonban Ca2+-ingerlékenység jellemzi őket, azaz inger hatására emelkedik a sejttestben a Ca2+-szint ([Ca2+]). A Ca2+-szint változásai fluoreszcens mikroszkóppal mutathatók ki, ha – egy adenovírus vektor segítségével – egy genetikusan kódolt Ca2+-indikátor, a Case12 expresszálódását váltják ki az asztrocitákban.

Altatott, mesterségesen lélegeztetett patkányokban a nyúltvelő ventrális felszínének 0,2-es pH-csökkenése tartós intracelluláris [Ca2+] emelkedést váltott ki laterálisan, a kemoszenzitív retrotrapezoid magban (retrotrapezoid nucleus, RTN) (1. ábra). Utóbb a szövettan kimutatta, hogy az ezen a területen levő asztrociták szoros kapcsolatban állnak a lágy agyhártyán áthatoló arteriolákkal (2. ábra balra).

Az intracelluláris [Ca2+] pH-csökkenés hatására bekövetkező emelkedését ezekben a sejtekben többféle in vitro módszerrel is kimutatták: agyszelet-preparátumokon és disszociált sejttenyészetben (3. ábra lent).

Természetesen adódott a kérdés, hogy az asztrociták [Ca2+] emelkedése nem másodlagos folyamat-e, nem a helyi idegsejtek aktivációja váltja-e ki. Ennek ellenőrzésére kétféleképpen is blokkolták a lokális idegsejtek aktivitását: a feszültségfüggő nátriumcsatornákat inaktiváló tetrodotoxinnal és muscimollal, egy hatékony GABA-A receptor agonistával. Mindkét szer hatására teljesen megszűnt az RTN idegsejtek aktivitása (ez az egyetlen, pH-ra érzékeny idegsejttípus a nyúltvelő ventrális részén), de az asztrociták pH-indukálta [Ca2+] emelkedése változatlan maradt, azaz nem függött az idegsejttevékenységtől.

A pH-érzékenység csak a nyúltvelő ventrális felszínén levő asztrociták sajátsága – más agyterületeken (agykéreg, dorzális agytörzs) az asztrociták nem reagáltak a pH megváltozására.

 A pH-változásra adott asztrocita-válasz sejtről sejtre terjed, és mint a szerzők több módon is igazolták, a terjedés feltétele az asztrocitákból felszabaduló ATP. ATP hiányában vagy az ATP hatásának blokkolásakor az asztrociták pH-változásra adott [Ca2+] emelkedése csak nagyon kisfokú lesz.

A szerzők annak érdekében, hogy utánozzák az asztrociták pH-indukálta [Ca2+] növekedését, adenovírus vektor segítségével a sejtekbe juttatták a fényérzékeny csatornarodopszin-2 egyik mutánsát, amely fluoreszkáló fehérjéhez kapcsolódott. A szövettenyészetekben és az agyszeletekben az így kezelt asztrocitákban 470 nm-es fény hatására erőteljesen emelkedett a [Ca2+]. Ezt a jelenséget optogén aktivációnak nevezik. Az optogén aktiváció hatására emellett jelentős mennyiségű ATP szabadult fel, és depolarizálódtak az RTN neuronok.

Az ilyen módon manipulált sejteket használták fel altatott, mesterségesen lélegeztetett, vagotomizált patkányban annak megállapítására, hogy milyen funkcionális jelentősége van az asztrociták [Ca2+] emelkedésének. Hozzáférhetővé tették a nyúltvelő ventrális részét, és a központi légzési drive meghatározása céljából mérték a nervus phrenicus aktivitását.

Akár hipokapniás apnoét hoztak létre az állatokban, akár normálisan lélegeztek, ha a megfelelő hullámhosszúságú fénnyel megvilágították az egyik oldali RTN-nek megfelelő – a manipulált asztrocitákat tartalmazó – területet, valamennyi állatban igen erőteljes légzési aktivitás alakult ki.

Eddig az volt az általános felfogás, hogy a légzéssel kapcsolatos kemorecepció specializált, a nyúltvelőben és hídban elhelyezkedő neuronhálózat(ok) funkciója. A fenti eredmények nem érvénytelenítik ezt, de azt igazolják, hogy ezt a funkciót az asztrociták is tökéletesen be tudják tölteni. Anatómiai elhelyezkedésük ideális: szoros kapcsolatuk az erekkel és az idegsejtekkel lehetővé teszi, hogy igen gyorsan érzékeljék az artériás vér jellemzőit és ezeket az adatokat integrálják az agyszövet pH-jával és a szöveti széndioxid parciális nyomásával. A kemoszenzoros információt a megfelelő idegsejtekhez továbbítják, amelyek aktivitása meghatározza a légzés intenzitását, mintázatát. Vagyis, az asztrogliák aktív, döntő szerepet töltenek be az egyik legfontosabb homeosztatikus reflexben.

Forrás: Alexander V. Gourine, Vitaliy Kasymov, Nephtali Marina, Feige Tang, Melina F. Figueiredo, Samantha Lane, Anja G. Teschemacher, K. Michael Spyer, Karl Deisseroth, Sergey Kasparov: Astrocytes Control Breathing Through pH-Dependent Release of ATP. Science, 2010, 329:571-575. DOI: 10.1126/science.1190721

Dr. Weisz Júlia
a szerző cikkei

(forrás: MedicalOnline)
Olvasói vélemény: 0,0 / 10
Értékelés:
A cikk értékeléséhez, kérjük először jelentkezzen be!
hirdetés

Könyveink

  • learn more Pszichiátriai Lexikon

    Részlet Janka Zoltán Prof. előszavából  “A szerkesztő és szakavatott munkatársai a magyar pszichiátriai fogalomtár nagyméretű birodalmát...

  • learn more Akadémikus portrék - Ferge Zsuzsa - szociológus

    Ferge Zsuzsa akadémikus, szociológus, egyetemi tanár. Kezdetben statisztikusként dolgozott. Szociológusként...

  • learn more A kettős zsarolás ellen - Menekültek, terror és egyéb gondok felebarátainkkal

    Slavoj Žižek szlovén filozófus a mai radikális baloldal emblematikus...

  • learn more Nők a fájdalom árnyékában - Endometriózis

    Árvai Nóra ebben a könyvében az endometriózisról szóló legújabb kutatások mentén ír a betegségről, kóreredetről,...

  • learn more A fejfájásról - Patika Magazin könyvek

    A Patika Magazin Könyvek sorozat az egészségügyi populáris könyvekhez képest több szempontból is újdonságot jelent. A...

  • learn more A gyógyszerkutatás kémiája

    A gyógyszerkutatás értékteremtő folyamat, amit a legkülönbözőbb kémiai, biológiai és orvosi szak- és részterületek sokaságának...

  • learn more A hasnyálmirigy daganatai

    A hasnyálmirigy daganatai az elmúlt négy évtizedben gyakoribbá váltak, és a hasnyálmirigyrák ma már a vastagbél- és a gyomorrák után az...

  • learn more A magyar festőművész-géniuszok sorsa

    A szerző a kötetben orvosi szempontból értékeli a festőművészek testi és lelki egészségének általános szabályszerűségeit,...

  • learn more Útmutató a fogorvosnak való segédkezésben

    „E könyv célja, hogy az assistálással foglalkozni akarót az e pályán szükséges alapfogalmakkal megismertesse és megadja...

  • learn more Figyelem és értelmezés

    „Amit ezzel a könyvvel kapcsolatban mondok, az a pszicho-analitikus ülésre is érvényes; határozottan az a benyomásom, hogy a pszicho-analitikus...

  • learn more A fogyasztóra hangolva

    A fogyasztók dühösek, nagyon dühösek! A válság zűrzavarában nyugtalanok és rosszkedvűek: úgy érzik, hogy becsapták és magukra hagyták őket....

  • learn more Szombathely belvárosának látványtérképe

    Több száz légi fotó és közel ezer földi felvétel segítségével készítette el Ferenc Tamás képzőművész a mai...

  • learn more Magyarországi kastélyok grafikus látványtérképe

    Negyvenkilenc magyarországi kastélyt ismerhetnek meg ennek a pompás látványtérképnek a segítségével. A kiadvány...

  • learn more Kötözzük sebeinket

    A mindennapokban rengeteg alkalommal kerülünk kapcsolatba sebekkel. Akár háztartási balesetek kapcsán, akár orvosi beavatkozás eredményeként. A...

  • learn more Aneszteziológia és intenzív terápia

    A jegyzet célja: megismertetni az anesztéziát és az intenzív terápiát, valamint hidat építeni az első években megszerzett...

  • learn more Az agyvelő boncolása

    Ez a könyv az agyvelő normális anatómiájával foglalkozók, tehát elsősorban az egyetemi hallgatók számára készült. A szövettani, élettani és...

  • learn more Pszichoanalitikus terápia – Kutatás

    A pszichoszomatikus gyógyászat, csakúgy mint a pszichiátria, elképzelhetetlen pszichoanalízis nélkül. A pszichoanalízis több mint...

  • learn more Képes szimmetria

    A Széchenyi-díjjal kitüntetett, kémiával foglalkozó, nemzetközileg elismert akadémikus szerzőpáros könyve pontosan és ugyanakkor közérthetően,...

  • learn more Tükröm, tükröm...

    Ha a tükör nem, ez a könyv megmondja, hogy a problémáink elől, önmagunk elől nem tudunk elmenekülni. A Zsigmond Márta-médiadíjas újságíró, költő és...

  • learn more Jó étel, jó élet

    "Elakadt a táplálkozás útvesztőjében? Ez a kézikönyv segít a fiataloknak, kezdő háziasszonyoknak, babás családoknak és mindenkinek, aki szeretteinek,...