Az asztrociták: a háttérből előlépett főszereplők
Az asztrocitákat sokáig csak a neuronokat támogató, úgynevezett gliasejteknek tartották. Ezek kitöltik az idegsejtek közötti tereket, mintegy “összeragasztják” az agyat – ahogy ezt e sejt latin neve is sugallja. Már az 1950-es évekre kiderült, hogy az asztrociták ennél többet tudnak: eltakarítják a felesleges idegi hírvivőket, szabályozzák az agyi ionkoncentrációt, illetve tápanyagokat is biztosítanak a neuronok számára. Sokan azonban csak passzív “háttérmunkásként” gondoltak rájuk egészen a 80-as évek végéig.
Ekkor egy új típusú fluoreszcens mikroszkóp lehetővé tette, hogy élő sejtekben követhető legyen a kalciumionok mozgása, amely az idegsejt aktivitásának jelzője. Amikor glutamátot – a legfontosabb serkentő neurotranszmittert – adtak egy tenyésztett agysejt-kultúrához, hatalmas kalcium-hullámokat figyeltek meg az asztrociták között, mintha komplex módon kommunikálnának egymással. Ezek a sejtek tehát aktívan szabályozzák az agyi környezetet, a neuronokra pedig jóval nagyobb hatással vannak, mint azt korábban hitték.
Mi az asztrociták titka?
Az asztrociták igen sokfélék, egyes típusaik akár több millió szinapszist is körbeölelhetnek. A szinapszisoknál cserélnek információt a neuronok, de a közelben lévő asztrociták a teljes szinaptikus kommunikációt befolyásolni képesek. Ezért egyáltalán nem mindegy, mennyi és milyen állapotban vannak ezek a sejtek. Az asztrociták nem a neuronokéhoz hasonló gyors, elektromos tüzeléssel kommunikálnak. Helyette lassabb, hullámszerű kalciumjelzésekkel hangolják az idegi hálózatok aktivitását, finom módon szabályozva az agy “alaphangoltságát”, például az éberség, a szorongás vagy az apátia szintjét.
Ez a folyamat az úgynevezett neuromoduláció, azaz az idegi hálózatok teljes hangolása. Az asztrociták tehát egyfajta agyi “mesterszakácsok”, akik sosem az előtérben vannak, de nélkülük eldurranna, leállna vagy túlpörögne az agy aktivitása.
Állatkísérletek: viselkedés formálása az asztrociták által
Állatkísérletek (egereken, zebradániókon és gyümölcslegyeken) egyértelműen bizonyítják: az asztrociták az agyi állapotváltások kulcsszereplői. Vegyünk például egy zebradániót: ha egy laboratóriumi áramlatban úszik, először küzd az árral, de kb. 20 másodperc után feladja. A kutatók ilyenkor azt látták, hogy a noradrenalinnal – az éberséghez/izgatottsághoz kapcsolt neuromodulátorral – összefüggésben az asztrocitákban kalcium halmozódik fel. Amikor elegendő kalcium gyűlik össze, az asztrociták ATP-t (adenozin-trifoszfát) bocsátanak ki, ami a neuronokat arra készteti, hogy gátolják a további úszást. Ha az asztrocitákat lézerrel inaktiválják, a hal sosem adja fel az úszást; ha viszont mesterségesen aktiválják, azonnal abbahagyja. Hasonló mechanizmusokat találtak egerekben és gyümölcslegyekben is.
Emellett alapvető, hogy az asztrociták nemcsak reagálnak a környezetből érkező neurotranszmitterekre, hanem szelektíven figyelnek szinapszisokra is, attól függően, mennyi noradrenalin található az agyban. Alacsony arousal esetén szinte figyelmen kívül hagyják a többi sejt jelzéseit; magas arousal vagy stressz alatt viszont mindenhonnan információt vesznek fel, és befolyásolják a neuronok működését.
Döntő szerep a hangulat és az egészség formálásában
A kutatók szerint az asztrociták nemcsak az éberség- vagy motivációváltásban, hanem a biológiai ritmusok – például az alvás–ébrenlét ciklus és a mentális egészség – szabályozásában is részt vesznek. Kiderült, hogy az asztrociták képesek “megjegyezni”, mennyi alvásra van szükség, és ennek megfelelően bocsátanak ki alvásserkentő anyagokat a nap előrehaladtával.
Ezért elképzelhető, hogy néhány pszichiátriai zavar, például a depresszió vagy a motiváció csökkenése szintén az asztrociták hibás működésére vezethető vissza. Emellett jelentős célpontok lehetnek új, az agyműködésre ható gyógyszerek számára is, hiszen a neuromodulációban betöltött szerepük alapjaiban befolyásolhatja a hangulatot.
Új korszak az agykutatásban
Az agykutatás évszázadain át szinte kizárólag a neuronokra koncentrált. Mostanra világossá vált, hogy az asztrociták legalább annyira nélkülözhetetlenek, mint az idegsejtek. Az emberi agyban a neuronok kapcsolódási hálózata mellett működik egy másik, eddig szinte figyelmen kívül hagyott szabályozási szint. Ha valóban meg akarjuk érteni az agy működését, figyelnünk kell az asztrocitákra is – nélkülük soha nem oldhatjuk meg az agyi rendellenességek rejtélyét.
