Astrocyty należą do neurogleju – substancji, która, w przeciwieństwie do neuronów, nie przewodzi impulsów elektrycznych. Pełnią jednak fundamentalne funkcje w mózgu. Tworzą barierę krew-mózg, zabezpieczając neurony przed szkodliwymi substancjami, a także regulują pH i stężenie jonów, utrzymując stabilne środowisko dla prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego.
Czytaj też: Dawali mu 9 miesięcy życia, a guz mózgu po prostu zniknął. Eksperymentalna terapia naprawdę działa
Odpowiadają za dostarczanie neuronom substancji odżywczych oraz usuwanie zbędnych produktów przemiany materii. Mają kluczowy wpływ na plastyczność synaptyczną – sterują zarówno powstawaniem, jak i eliminacją synaps, a dodatkowo wspomagają produkcję neuroprzekaźników, które są niezbędne do przekazywania sygnałów między komórkami nerwowymi.
Prof. Aleksandra Pękowska mówi:
Można więc je nazwać strażnikami mózgu. Nie istnieje właściwie choroba neurologiczna, która nie byłaby związana z zaburzeniami w aktywności astrocytów.
Nowe spojrzenie na astrocyty
Badania wykazały, że astrocyty człowieka wyróżniają się większym rozmiarem i bardziej złożoną strukturą w porównaniu do ich odpowiedników u myszy i małp. Sugeruje to, że w toku ewolucji ich funkcja ulegała zmianom, dostosowując się do rosnących potrzeb coraz bardziej rozwiniętego mózgu. Większa objętość i bardziej rozbudowana sieć tych komórek mogą być powiązane z ewolucyjnym wzrostem zdolności poznawczych oraz złożonością procesów neuronalnych u ludzi.
Czytaj też: Ten guz mózgu oznacza najgorsze. Pewien chłopiec jako pierwszy w historii go pokonał
Dotychczasowe badania nad astrocytami miały głównie charakter opisowy i skupiały się na komórkach dorosłych organizmów. Zespół prof. Pękowskiej postanowił jednak przeanalizować astrocyty płodowe, ponieważ rozwój mózgu w okresie prenatalnym jest kluczowy dla kształtowania jego późniejszych funkcji. To właśnie na tym etapie aktywowanych jest wiele genów odpowiedzialnych za procesy poznawcze, a niektóre z nich działają wyłącznie w tym wczesnym okresie życia.
Wykorzystując nowoczesne metody analizy genetycznej, naukowcy odkryli, że astrocyty człowieka wytwarzają więcej pęcherzyków zewnątrzkomórkowych niż te u szympansów i makaków.
Prof. Aleksandra Pękowska wyjaśnia:
Pęcherzyki mogą przenosić przeróżne cząstki: białka, lipidy, DNA czy RNA. Istnieją doniesienia, że są ważne dla prawidłowego rozwoju neuronów. Ponieważ ich wpływ na same astrocyty jest niezbadany, postanowiliśmy przetestować, jak pęcherzyki wydzielane przez astrocyty ludzkie wpływają na komórki makaka. Okazało się, że komórki małpie rosną i stają się bardziej skomplikowane pod wpływem pęcherzyków ludzkich. Oznacza to, że cząstki te przeniosły jakąś informację potencjalnie mającą wkład w ewolucję morfologii (wyglądu) astrocytów. Ale nie znamy jeszcze mechanizmu leżącego u podstaw tego zjawiska.
Badania porównawcze genów w astrocytach ludzi i małp wykazały, że u człowieka geny związane z chorobami mózgu są częściej wyciszane. Choć dokładne mechanizmy tego zjawiska nie są jeszcze w pełni poznane, naukowcy sugerują, że może ono wiązać się z pewnymi korzyściami ewolucyjnymi. Jednak ta adaptacja ma swoją cenę – zmniejszona aktywność tych genów może osłabiać zdolność organizmu do kompensowania ewentualnych zmian, co w dłuższej perspektywie może zwiększać podatność na zaburzenia neurologiczne.
W swoich badaniach zespół prof. Pękowskiej wykorzystał nowoczesne metody analizy struktury genomu oraz sztuczną inteligencję, współpracując z prof. Bartoszem Wilczyńskim z Uniwersytetu Warszawskiego. Ich odkrycia wskazują, że ewolucyjna aktywacja genów jest związana z precyzyjnymi zmianami w sekwencji DNA.
Naukowcy z Instytutu Nenckiego dopiero zaczynają zgłębiać rolę astrocytów w rozwoju funkcji poznawczych. Opracowana przez nich platforma do analizy płodowych astrocytów małpich i ludzkich, opisana w czasopiśmie Cell Stem Cell, otwiera nowe możliwości badań nad ewolucją mózgu i mechanizmami leżącymi u podstaw chorób neurologicznych.
