Astrozyt – Funktion und Bedeutung im Gehirn
Astrozyten sind sternförmige Gliazellen des Gehirns und Rückenmarks. Sie unterstützen Nervenzellen, regulieren die Blut-Hirn-Schranke und spielen eine zentrale Rolle im zentralen Nervensystem.
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Astrozyten sind sternförmige Gliazellen des Gehirns und Rückenmarks. Sie unterstützen Nervenzellen, regulieren die Blut-Hirn-Schranke und spielen eine zentrale Rolle im zentralen Nervensystem.
Was ist ein Astrozyt?
Ein Astrozyt (von griechisch astron = Stern und kytos = Zelle) ist eine spezialisierte Gliazelle des zentralen Nervensystems (ZNS). Astrozyten gehören zu den häufigsten Zelltypen im Gehirn und Rückenmark und sind durch ihre charakteristische sternförmige Morphologie mit zahlreichen Zellfortsätzen erkennbar. Sie zählen zur Gruppe der Makroglia und erfüllen im ZNS eine Vielzahl lebenswichtiger Aufgaben.
Arten von Astrozyten
Astrozyten werden je nach ihrer Lokalisation und Morphologie in zwei Haupttypen unterteilt:
- Protoplasmatische Astrozyten: Sie befinden sich überwiegend in der grauen Substanz des Gehirns und besitzen viele kurze, stark verzweigte Fortsätze. Sie umhüllen Synapsen und stehen in engem Kontakt mit Nervenzellen.
- Fibröse Astrozyten: Sie kommen hauptsächlich in der weißen Substanz vor und besitzen lange, wenig verzweigte Fortsätze. Sie sind vor allem an der strukturellen Unterstützung beteiligt.
Funktionen der Astrozyten
Astrozyten erfüllen im zentralen Nervensystem eine Vielzahl von Aufgaben, die weit über eine rein strukturelle Stützfunktion hinausgehen:
Regulierung der Blut-Hirn-Schranke
Astrozyten entsenden sogenannte Endfüßchen (perivaskuläre Fortsätze), die Blutgefäße im Gehirn umhüllen. Dadurch tragen sie wesentlich zur Aufrechterhaltung der Blut-Hirn-Schranke bei, die das empfindliche Nervengewebe vor schädlichen Substanzen aus dem Blutkreislauf schützt.
Versorgung der Neuronen
Astrozyten versorgen Nervenzellen mit Nährstoffen wie Laktat und regulieren den Sauerstoff- sowie Glukosestoffwechsel im Gehirn. Dieses Zusammenspiel zwischen Astrozyten und Neuronen wird als neurovaskuläre Einheit bezeichnet.
Regulation des Ionenhaushalts
Durch die Aufnahme und Abgabe von Ionen – insbesondere Kaliumionen (K⁺) – stabilisieren Astrozyten das elektrochemische Gleichgewicht im extrazellulären Raum und ermöglichen so eine normale Nervenleitung.
Neurotransmitter-Regulation
Astrozyten nehmen überschüssige Neurotransmitter wie Glutamat aus dem synaptischen Spalt auf und bauen sie ab oder recyceln sie. Dies schützt Nervenzellen vor exzitotoxischer Schädigung durch eine Überreizung.
Tripartite Synapse
Astrozyten sind aktiver Bestandteil der sogenannten tripartiten Synapse: Sie umhüllen die Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen (Synapsen) und regulieren aktiv die synaptische Übertragung, indem sie selbst Signalmoleküle freisetzen und empfangen.
Immunfunktion und Reaktion auf Verletzungen
Bei Verletzungen oder Erkrankungen des Gehirns werden Astrozyten aktiviert und bilden eine sogenannte Glianarbe (reaktive Astrogliose). Dies dient zunächst dem Schutz des gesunden Gewebes, kann jedoch die Regeneration von Nervenfasern behindern.
Astrozyten und Erkrankungen
Eine Fehlfunktion oder Schädigung von Astrozyten ist mit verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen assoziiert:
- Multiple Sklerose: Reaktive Astrogliose trägt zur Bildung von Narbengewebe und zur Behinderung der Remyelinisierung bei.
- Alzheimer-Erkrankung: Astrozyten sind an der Entstehung und Verarbeitung von Amyloid-Plaques beteiligt.
- Epilepsie: Störungen in der Kalium- und Glutamat-Regulation durch Astrozyten können Krampfanfälle begünstigen.
- Astrozytom: Ein Tumor, der aus entarteten Astrozyten entsteht, gehört zu den häufigsten primären Hirntumoren.
- Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Astrozyten-Dysfunktion spielt eine Rolle bei der Degeneration motorischer Nervenzellen.
Klinische Bedeutung
Aufgrund ihrer zentralen Rolle im Gehirn stehen Astrozyten zunehmend im Fokus der neurobiologischen Forschung. Das bessere Verständnis ihrer Funktionen und Fehlfunktionen eröffnet neue therapeutische Ansätze für eine Vielzahl neurologischer Erkrankungen. Astrozyten-spezifische Biomarker wie das Gliales fibrilläres saures Protein (GFAP) werden bereits in der klinischen Diagnostik eingesetzt, beispielsweise zum Nachweis von Hirnschädigungen.
Quellen
- Kandel ER, Koester JD, Mack SH, Siegelbaum SA. Principles of Neural Science. 6. Auflage. McGraw-Hill Education, 2021.
- Sofroniew MV, Vinters HV. Astrocytes: biology and pathology. Acta Neuropathologica. 2010;119(1):7–35. doi:10.1007/s00401-009-0619-8.
- Verkhratsky A, Nedergaard M. Physiology of Astroglia. Physiological Reviews. 2018;98(1):239–389. doi:10.1152/physrev.00042.2016.
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