Астроциты головного мозга человека: морфология и функции

С.Н. Рябцева, И.А. Семёник, М.А. Корнеева, А.О. Чеботарь, С.А. Гузов, М.К. Недзведь ГНУ «Институт физиологии НАН Беларуси», УО «Белорусский государственный медицинский университет»

2023 №1 | Лекции

Аннотация

Список литературы

Скачать полнотекстовую статью

В статье представлен современный взгляд на функциональную активность астроцитов при физиологических процессах, описана морфологическая характеристика выделенных субпопуляций астроцитарных клеток центральной нервной системы человека: интерламинарных, протоплазматических, астроцитов с варикозными расширениями отростков (варикозных астроцитов), поляризованных и фибриллярных. Отличительной чертой интерламинарных астроцитов первого слоя коры головного мозга человека является наличие длинных отростков, проникающих в нижележащие слои неокортекса до IV кортикального слоя, и коротких отростков, которые формируют глиальную пиальную пластинку. Характерной особенностью протоплазматических астроцитов является широкая сильно разветвленная сеть коротких отростков и доменная организация. Поляризованные астроциты и астроциты с варикозными расширениями отростков, обнаруженные в V–VI слоях неокортекса, имеют длинные отростки, которые проникают в верхние слои неокортекса головного мозга человека, обеспечивая интерламинарную межклеточную взаимосвязь. В статье также отмечена клеточная специфичность иммуногистохимических маркеров, применяемых для визуализации астроцитов.

Ключевые слова:

астроциты, субпопуляции и функции, иммуногистохимические маркеры.

Human brain astrocytes: morphology and functions

The article presents a modern view on functional activities of astrocytes during physiological processes, describes the morphological characteristics of the isolated subpopulations of astrocytic cells of the human brain: interlaminar, protoplasmic, astrocytes with varicose projection (varicose astrocytes), polarized and fibrous. Interlaminar astrocytes of the I cortical layer of the human brain characterize by long processes that penetrate up to IV cortical layer, and short processes that form the glia pial limitans. A characteristic feature of protoplasmic astrocytes is a wide highly branched network of short processes and domain organization. Polarized astrocytes and astrocytes with with varicose projection, which found in V–VI cortical layers of neocortex, have long processes that penetrate into the upper cortical layers of human brain, providing interlaminar intercellular interconnection.The article also noted the cellular specificity of immunohistochemical markers used to visualize astrocytes.We noted the cellular specificity of immunohistochemical markers used for visualization of astrocytes.

Keywords

astrocytes, subpopulations and functions, immunohistochemical markers.

1. Andriezen, W. L. The neuroglia elements in the human brain // Br. Med J. – 1893. – Vol. 2 (1700). – P. 227–230.
2. Bernardinelli, Y., Nikonenko I., Muller D. Structural plasticity: mechanisms and contribution to developmental psychiatric disorders // Front Neuroanat. – 2014. – Nov 3, № 8. – P. 123.
3. Butzke, V. Studien über denfeineren Bau der Grosshirnrinde // Arch Psychiatr Nervenkr. – 1871. – Vol. 3. – P. 575–601.
4. Colombo, J. A., Quinn B., Puissant V. Disruption of astroglial interlaminar processes in Alzheimer’s disease // Brain Res Bull. – 2002. – Vol. 58. – P. 235–242.
5. Colombo, J. A., Reisin, H. D., Jones, M., Bentham, C. Development of interlaminar astroglial processes in the cerebral cortex of control and Down’s syndrome human cases // Exp Neurol. – 2005. – Vol. 193. – P. 207–217.
6. Hol, E. M., Pekny, M. Glial fibrillary acidic protein (GFAP) and the astrocyte intermediate filament system in diseases of the central nervous system // Curr Opin Cell Biol. – 2015. – Vol. 32. – P. 121–130.
7. Jastrowitz, M. Encephalitis und Myelitis des ersten Kindersalters // Arch of Psychiat. – 1870. – Vol. 2. – P. 389–414.
8. Kölliker, A. Handbuch der Gewebelehre des Menschen (6th ed., 1896). Leipzig: Engelmann. – Available of mode: https://archive.org/details/handbuchdergeweb02kl. – Date of access: 05.06.2022.
9. Müller, H. Zur Histologie der Netzhaut. // Z Wiss Zool. – 1851. – Vol. 3. – P. 234–237. – Available of mode: https://archive.org/details/bub_gb_wVnPAAAAMAAJ. – Date of access: 05.06.2022.
10. Oberheim, N. A., Goldman S. A., Nedergaard M. Heterogeneity of astrocytic form and function // Methods Mol Biol. – 2012. – Vol. 814. – P. 23–45.
11. Oberheim, N. A., Takano T., Han X., He W., Lin, J. H. C., Wang, F. and et al. Uniquely Hominid Features of Adult Human Astrocytes // The Journal of Neuroscience. – 2009. – Vol. 29 (10). – P. 3276–3287.
12. Parpura, V., Verkhratsky A. Neuroglia at the crossroads of homoeostasis, metabolism and signaling: evolution of the concept // ASN Neur. – 2012. – Vol. 4(4). – P. 201–205.
13. Retzius, G. Die neuroglia des Gehirns beim Menschen und bei Saeugethieren // Biol Untersuchungen. – 1894. – Vol. 6. – P. 1–28.
14. Rindfleisch, E. Handbuch der pathologischen Gewebelehre (3rd ed., 1873). Leipzig: Engelmann. – Available of mode: https://archive.org/details/lehrbuchderpatho00rind. – Date of access: 05.06.2022.
15. Sofroniew, M. V., Vinters H. V. Astrocytes: Biology and Pathology // Acta Neuropathologica. – 2010. – Vol. 119 (1). – P. 7–35.
16. Şovrea, A. S., Boşca, A. B. Astrocytes re-assessment - an evolving concept part one: embryology, biology, morphology and reactivity // Journal of Molecular Psychiatry. – 2013. – №1. – P. 1–18.
17. Vasile, F., Dossi E., Rouach N. Humanastrocytes: structure and functions in the healthy brain // Brain Struct Funct. – 2017. – Vol. 222. – P. 2017–2029.
18. Verkhratsky, A, Ho M. S., Zorec R., Parpura V. Neuroglia in Neurodegenerative Diseases. Advances in Experimental Medicine and Biology // Springer Nature Singapore Pte Ltd. (eBook). – 2019. – Vol. 1175. – 405 p.
19. Verkhratsky, A., Oberheim Bush N. A., Nedergaard M., Butt A. The Special Case of Human Astrocytes // Neuroglia. – 2018. – Vol. 1(1). – P. 21–29.