Qué son los astrocitos?

Por Deepthi Sathyajith, M.Pharm.Revisado por Michael Greenwood, M.Sc.

¿Qué son los astrocitos?

Los astrocitos son células neurogliales muy heterogéneas con características funcionales y morfológicas distintas en diferentes partes del cerebro. Son responsables de mantener una serie de procesos complejos necesarios para un sistema nervioso central (SNC) saludable.

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Morfología y fisiología de los astrocitos

Los astrocitos humanos se clasifican en base a su localización anatómica y morfología celular en astrocitos protoplásmicos, astrocitos fibrosos, astrocitos interlaminar, astrocitos polarizados y astrocitos de proyección varicosa.

Los astrocitos protoplásmicos se encuentran en la materia gris del cerebro, mientras que los astrocitos fibrosos se encuentran en la materia blanca del cerebro. Los astrocitos interlamares y los astrocitos polarizados están presentes en las capas corticales cercanas a la sustancia blanca.

Los astrocitos de proyección varicosa también residen en las capas corticales profundas. Sin embargo, a diferencia de los astrocitos interlaminares, no se encuentran en los cerebros neonatales.

Los astrocitos forman secuencias no superpuestas, en forma de baldosas, en el SNC y desempeñan un papel importante en el aumento de la concentración de calcio intracelular. El aumento del calcio intracelular es necesario para mantener la comunicación astrocito-astrocito y astrocito-neurona y ayuda a los astrocitos en la transmisión sináptica.

Están implicados en el mantenimiento de la homeostasis molecular, sistémica, orgánica, metabólica, así como celular y de red. En la homeostasis molecular, los astrocitos regulan la liberación de moléculas neurotransmisoras como el glutamato, las purinas, la D-serina y el ácido gamma aminobutírico (GABA). Los astrocitos también regulan el pH y la homeostasis de los iones K+, Ca2+ y Cl-.

Los astrocitos participan en el funcionamiento del sistema linfático y en el control de la barrera hematoencefálica para mantener la homeostasis de los órganos. La homeostasis metabólica ve la participación de los astrocitos en la regulación del flujo sanguíneo local, proporcionando apoyo metabólico, y la síntesis y el almacenamiento de glucógeno.

Los astrocitos tienen un papel destacado en la homeostasis del sueño y en la regulación de la ingesta de alimentos y el equilibrio energético como parte del apoyo homeostático sistémico. En la homeostasis celular y de red, los astrocitos proporcionan apoyo durante la neurogénesis, la plasticidad sináptica, así como en la sinaptogénesis, el mantenimiento sináptico y la eliminación.

Identificación de los astrocitos

La proteína ácida fibrilar glial (GFAP) es un marcador prototípico que se utiliza durante la detección inmunohistoquímica de los astrocitos. Sin embargo, la GFAP puede no estar presente en niveles detectables en muchos tejidos sanos del SNC debido a las otras moléculas de señalización intracelular e intercelular.

Otros marcadores moleculares incluyen S100β, glutamina sintetasa y el gen codificador de proteínas Aldehído Deshidrogenasa 1 Miembro de la Familia L1 (Aldh1L1). Además, se han utilizado técnicas de secuenciación de microarrays y de ácido ribonucleico (ARN) combinadas con la clasificación de células activadas por fluorescencia (FACS) u otras técnicas de inmunopanelización para caracterizar el perfil completo de ARNm de los astrocitos humanos.

También se utilizan tintes fluorescentes como los tintes Alexa o los tintes Lucifer para visualizar los astrocitos. También se combinan sondas con diferentes espectros para permitir la visualización selectiva de los astrocitos. Del mismo modo, la sulforhodamina 101 y la sulforhodamina B o G son sondas catiónicas fluorescentes gliófilas que pueden administrarse por vía intravenosa para identificar los astrocitos al penetrar en la barrera hematoencefálica.

En los últimos años, se están utilizando varios marcadores codificados genéticamente para visualizar los astrocitos, como el Cameleon Nano 50 amarillo (YC-Nano50).

Función de los astrocitos en el desarrollo del SNC

Los astrocitos guían el movimiento de los axones y los neuroblastos a medida que se desarrollan y liberan trombosponina, una glicoproteína, para la correcta formación y funcionamiento sináptico. Los astrocitos también producen prostaglandinas, ácido araquidónico y óxido nítrico que ayudan a regular el flujo sanguíneo local en el SNC. Aparte de esto, los astrocitos también participan en el metabolismo del SNC, ya que se sabe que son la principal unidad de almacenamiento de glucosa en el SNC.

Función de los astrocitos en las enfermedades

Una de las características de los trastornos neurodegenerativos es la astrogliosis reactiva. La astrogliosis reactiva es un cambio observado en los astrocitos a nivel celular, molecular y funcional, indicativo de un traumatismo del SNC causado por una lesión o debido a la aparición de una condición patológica.

En función de la gravedad del daño del SNC, la astrogliosis reactiva se ha clasificado en astrogliosis reactiva leve a moderada, difusa grave y grave. En la astrogliosis reactiva de leve a moderada, la regulación al alza de la expresión de GFAP es variada junto con la hipertrofia celular dentro de los astrocitos individuales.

En la astrogliosis reactiva difusa grave, la regulación al alza de GFAP es mayor con una hipertrofia celular que va más allá de los astrocitos individuales y que lleva a la mezcla y superposición de los procesos de los astrocitos adyacentes. La investigación ha demostrado que la astrogliosis reactiva grave es una consecuencia de la lesión cerebral y de la médula espinal e indica un mal pronóstico, aunque algunos estudios también han sugerido las propiedades neuroprotectoras de los astrocitos reactivos formadores de cicatrices después de dicho traumatismo.

Los astrocitos reactivos desempeñan un papel importante en la propagación de infecciones, especialmente las de origen viral. Por ejemplo, en la encefalitis por herpesvirus humano 6 (HHV-6), el virus puede causar encefalitis tanto en adultos inmunocomprometidos como sanos. La aparición de astrocitos tiene importancia diagnóstica especialmente después de un accidente cerebrovascular o en otras enfermedades cerebrovasculares como el infarto isquémico, donde se observa que los astrocitos rodean áreas de encefalomalacia quística.

Los astrocitos en la terapia

El importante papel que desempeñan los astrocitos en la salud neuronal ha suscitado el interés de los investigadores por considerarlos como nuevas dianas terapéuticas para diversos trastornos. Hay muchos métodos de tratamiento que se están explorando para dirigirse a las vías dañinas de los astrocitos, como las nanoformulaciones, los tratamientos con péptidos, así como la terapia génica viral.

Aproximadamente el 20% de las enfermedades familiares de las neuronas motoras están causadas por el gen de la superóxido dismutasa de cobre y zinc (SOD1). Blackburn et al. han demostrado que la reducción selectiva del gen puede dar lugar a un retraso en la aparición de la enfermedad, aunque su efecto sobre la duración de la vida es menor. La modulación de los astrocitos reactivos debido a su alta plasticidad es una estrategia terapéutica que fue sugerida para la terapia celular del ictus por Choudhary et al.

Además, se están investigando metodologías de trasplante como el injerto de células madre para producir astrocitos maduros en modelos de ratón para enfermedades como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). En uno de estos estudios se trasplantaron células madre neurales (NSC) humanas en modelos animales de la enfermedad de Parkinson (EP) inducidos por toxinas y se demostró la ralentización de los síntomas progresivos de la EP debido a la estimulación de la desdiferenciación de los astrocitos. Otro estudio en el que se utilizaron ratas con la enfermedad de Huntington (EH) también informó de la diferenciación de las NSC en astrocitos y neuronas en el estriado de la rata.

Con la investigación que reconoce que los astrocitos juegan un papel crucial en la salud neuronal y no sólo un «papel de apoyo», se están desarrollando muchos modelos animales útiles, así como matrices tridimensionales, para mejorar las aplicaciones terapéuticas de los astrocitos.

Fuentes

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• Blacburn D et al. (2009). Función y papel de los astrocitos en la enfermedad de la motoneurona: ¿una futura diana terapéutica? Glia. doi: 10.1002/glia.20848.

• Choudhary GR et al. (2016). Astrocitos reactivos y potencial terapéutico en el ictus isquémico focal. Neurobiol Dis. doi:10.1016/j.nbd.2015.05.003.

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• Tang Y et al. (2017). Avances actuales en la derivación y aplicación terapéutica de las células madre neurales. Muerte celular y enfermedad. https://doi.org/10.1038/cddis.2017.504

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Escrito por

Deepthi Sathyajith

Deepthi pasó gran parte de su carrera trabajando como investigadora posdoctoral en el campo de la farmacognosia. Comenzó su carrera en el campo de la farmacovigilancia, donde trabajó en muchos proyectos globales con algunas de las principales empresas farmacéuticas del mundo. En la actualidad, Deepthi es redactora científica consultora para una gran empresa farmacéutica y colabora ocasionalmente con News-Medical, aplicando sus conocimientos a una amplia gama de temas relacionados con las ciencias de la vida.

Citaciones