성상세포

Astrocyte
성상세포
Astrocyte5.jpg
조직 배양으로 성장하여 GFAP(빨간색)와 Vimentin(녹색)에 대한 항체로 얼룩진 의 뇌에서 나온 성세포.두 단백질 모두 이 세포의 중간 필라멘트에 다량 존재하기 때문에, 그 세포는 노란색으로 보입니다.파란색 물질은 DAPI 염색으로 시각화된 DNA를 보여주며 성상세포와 다른 세포의 핵을 드러낸다.이미지 제공: EnCor Biotechnology Inc.
세부 사항
위치뇌와 척수
식별자
라틴어아스트로사이투스
메쉬D001253
NeuroLex ID상파울루4521419
THH2.006.2.00002, H2.006.2.01008
FMA54537
미세해부술의 해부학적 용어

Astrocytes (from Ancient Greek ἄστρον, ástron, "star" + κύτος, kútos, "cavity", "cell"), also known collectively as astroglia, are characteristic star-shaped glial cells in the brain and spinal cord.그들은 신경 조직에 영양분의blood–brain barrier,[1]제공을 형성하는 내피 세포의 생화학적 통제, 세포 밖의 이온 균형의 유지, 대뇌 피의 흐름의 규제, 감염과 외상 다음은 뇌와 척수의 수리를scarring 과정에 참여하는 역할을 포함한 많은 기능을 수행합니다. 에서배심원.[2] 뇌에서 성세포의 비율은 잘 정의되어 있지 않다; 사용된 계수 기술에 따라, 연구는 성세포의 비율이 지역에 따라 다르며 전체 글리아의 [3]20에서 40퍼센트 사이라는 것을 발견했다.또 다른 연구는 성세포가 [2]뇌에서 가장 많은 세포 유형이라고 보고한다.성상세포는 중추신경계의 [4]주요 콜레스테롤 공급원이다.아폴리포단백질 E는 콜레스테롤을 성세포에서 뉴런과 다른 신경교세포로 전달하여 [4]뇌의 세포 신호를 조절합니다.인간의 성상세포는 설치류 뇌보다 20배 이상 크고,[5] 10배 이상의 시냅스와 접촉한다.

1990년대 중반 이후의 연구는 성상세포가 자극에 반응하여 세포간2+ Ca파를 먼 거리에 전파하고, 뉴런과 유사하게 Ca의존적인2+ 방식으로 [6]전달물질(교질전달물질이라 불린다)을 방출한다는 것을 보여주었다.데이터는 또한 성세포가 글루타메이트[7]Ca 의존성 방출을 통해 뉴런에2+ 신호를 보낸다는 것을 시사한다.이러한 발견은 성세포를 신경과학 분야에서 중요한 연구 영역으로 만들었다.

구조.

마우스 피질 세포 배양에서 뉴런(빨간색) 맥락의 성세포(녹색)
생후 23주 된 태아 뇌 배양 인간 성상 세포
살아있는 대뇌피질의 뉴런(녹색) 중 성상세포(적황색)

성상세포는 중추신경계에 있는 신경교세포의 하위 유형이다.그들은 또한 성세포아교세포로 알려져 있다.별 모양의 많은 과정들이 뉴런에 의해 만들어진 시냅스를 감싸고 있다.인간의 경우, 하나의 성상 세포는 한 [8]번에 2백만 개의 시냅스와 상호작용할 수 있습니다.성상세포는 조직학적 분석을 사용하여 고전적으로 식별되며, 이러한 세포들 중 다수는 중간 필라멘트 글리알 섬유산성단백질(GFAP)[9]을 발현한다.중추신경계에는 섬유질(백질), 원형질(회백질), 방사상(방사상)을 포함한 여러 형태의 성세포가 존재한다.섬유아교세포는 보통 백색 물질 안에 위치하고 상대적으로 소기관 수가 적으며 분지되지 않은 긴 세포 과정을 보입니다.이 유형은 종종 세포들이 모세혈관 벽의 바깥쪽에 가까이 있을 때 물리적으로 세포를 연결하는 성상세포 끝발 과정을 가지고 있다.원형질 글리아는 가장 널리 분포하고 있으며 회백질 조직에서 발견되며, 더 많은 양의 소기관들을 가지고 있으며, 짧고 고도로 분기된 3차 과정을 보인다.방사상 글리얼 셀심실 축에 수직인 평면에 배치됩니다.그들의 과정 중 하나는 광장에 접해 있고, 다른 하나는 회백질 속에 깊이 묻혀 있다.요골아교세포는 대부분 발달 과정에서 존재하며 뉴런 이동에 역할을 한다.망막뮐러 세포와 소뇌 피질의 베르그만 글리아 세포는 성인기 동안 여전히 존재하는 예외를 나타낸다.광대에 가까이 있을 때, 세 가지 형태의 성세포는 모두 광대-아교막을 형성하기 위한 과정을 보낸다.

발전

성상세포는 빨간색으로 표시되어 있다.세포핵은 파란색으로 표시되어 있다.성상세포는 신생 생쥐의 뇌에서 얻어졌다.

성상세포는 중추신경계에 있는 대교세포이다.성상세포는 발달하는 중추신경계의 신경상피세포에 있는 이질적인 전구세포 집단으로부터 파생된다.다양한 뉴런 아형의 혈통을 규정하는 잘 알려진 유전 메커니즘과 매크로글리아 세포의 [10]혈통을 규정하는 놀라운 유사성이 있다.신경 세포 사양과 마찬가지로, 소닉 헤지호그(SH), 섬유아세포 성장인자(FGFs), WNT 및 뼈 형태유전 단백질(BMPs)과 같은 표준 신호 인자는 등-복부, 전방-후방 및 내측 축을 따라 형태소 구배를 통해 거시아세포를 발달시키는 데 위치 정보를 제공한다.그 결과 신경축을 따른 패턴화는 발달하는 척수의 다른 뉴런 유형에 대한 신경상피질을 전구 도메인(p0, p1 p2, p3, pMN)으로 분할하는 것으로 이어진다.몇 가지 연구를 바탕으로 현재 이 모델은 매크로글리아 세포 사양에도 적용되는 것으로 생각됩니다.Hochstim과 동료들에 의해 수행된 연구는 세 개의 다른 성세포 집단이 p1, p2, p3 [11]도메인에서 발생한다는 것을 보여주었다.이러한 성상세포의 아형은 서로 다른 전사인자(PAX6, NKX6.1)와 세포 표면 마커(릴린, SLIT1)의 발현에 기초하여 식별될 수 있다.확인된 성상세포 아형의 3개 집단은 1) p1 도메인에서 파생된 배쪽에 위치한 VA1 성상세포, 발현 PAX6 및 리린 2) 복부에 위치한 VA3 성상세포, 발현 NKX6.1 및 SLIT1과 3)에서 파생된 중간 백색 물질인 PA2 성상세포이다.6.1, 릴린과 SLIT1.[12]발달하는 CNS에서 성세포 특이성이 발생한 후, 성세포 전구체가 말단 분화 과정이 발생하기 전에 신경계 내에서 최종 위치로 이동하는 것으로 여겨진다.

기능.

성세포와 뉴런[13] 간의 대사 상호작용

성상세포는 뇌의 물리적 구조를 형성하는데 도움을 주며, 신경전달물질의 분비 또는 흡수, 혈액-뇌 [14]장벽의 유지를 포함한 많은 활성 역할을 하는 것으로 생각된다.시냅스 전 요소, 시냅스 후 요소 및 글리아 [15]요소 사이의 시냅스에서 발생하는 긴밀한 관계를 언급하는 삼자 시냅스 개념이 제안되었다.

  • 구조:그들은 뇌의 물리적 구조에 관여한다.성상세포는 "별 모양"이기 때문에 이름이 붙었다.그것들은 신경 시냅스와 밀접하게 연관되어 있는 뇌에서 가장 풍부한 신경교세포입니다.그것들은 뇌 안의 전기 충격 전달을 조절한다.
  • 글리코겐 연료 비축 완충제: 성세포는 글리코겐을 포함하고 포도당 합성을 할 수 있습니다.전두피질해마의 뉴런 옆에 있는 성세포는 포도당을 저장하고 방출한다.따라서, 성상세포는 포도당 소비율이 높고 포도당이 부족한 기간 동안 뉴런에 포도당을 주입할 수 있다.쥐에 대한 최근의 연구는 이 활동과 신체 [16]운동 사이에 연관성이 있을 수 있다는 것을 암시한다.
  • 대사 지원:그들은 젖산염과 같은 영양소를 뉴런에 공급한다.
  • 포도당 감지: 보통 뉴런과 관련이 있으며, 뇌 내의 간질성 포도당 수치 검출은 성세포에 의해 통제됩니다.체외 성세포는 저포도당에 의해 활성화되고 체외 성세포[17]소화를 증가시키기 위해 위 배설을 증가시킨다.
  • 혈액-뇌 장벽:내피세포를 둘러싼 성상세포 말단은 혈액-뇌장벽의 유지에 도움이 된다고 생각되었지만, 최근 연구에 따르면 이들은 실질적인 역할을 하지 않는다. [18]대신, 장벽을 유지하는 데 가장 중요한 역할을 하는 것은 뇌내피세포의 단단한 접합부기저층이다.그러나 최근 성상세포의 활동이 뇌의 혈류와 연관되어 있으며 이것이 실제로 fMRI로 [19][20]측정되고 있는 것으로 나타났다.
  • 송신기 흡수방출:성상세포는 글루탐산, ATP, GABA를 포함한 여러 신경전달물질에 대해 글루탐산 운반체와 같은 혈장막 운반체를 발현한다.보다 최근에는 성상세포가 포상,[22] [21]Ca의존적인2+ 방식으로 글루탐산염 또는 ATP를 방출하는 것으로 나타났다(이는 해마 성상세포에 대해 논란이 되고 있다).
  • 세포외 공간의 이온 농도 조절:성상세포는 고밀도 칼륨 채널을 발현한다.뉴런이 활성화되면 칼륨을 방출하여 국소적인 세포외 농도를 증가시킨다.성상세포는 칼륨에 대한 투과성이 높기 때문에 세포외 [23]공간에 축적된 과잉을 빠르게 제거한다.이 기능이 방해되면 칼륨의 세포외 농도가 높아져 골드만 방정식에 의한 신경탈분극이 일어난다.세포외 칼륨의 비정상적인 축적은 간질성 신경 [24]활동을 일으키는 것으로 잘 알려져 있다.
  • 시냅스 전송 변조:시상하부상안핵에서는 성상세포 형태학의 급격한 변화가 [25]뉴런 사이의 이형성 전달에 영향을 미치는 것으로 나타났다.해마에서 성상세포는 엑토뉴클레오티드가수분해효소에 의해 가수분해되어 아데노신을 생성하는 ATP를 방출함으로써 시냅스 전달을 억제한다.아데노신은 신경 아데노신 수용체에 작용하여 시냅스 전달을 억제하여 LTP[26]사용 가능한 동적 범위를 증가시킨다.
  • 혈관조절:성상세포는 혈류 [27]신경 조절의 매개체 역할을 할 수 있다.
  • 올리고덴드로사이트의 미엘리제이션 활성 촉진:뉴런의 전기적 활동은 그들이 미엘린이 형성되는 데 중요한 자극 역할을 하는 ATP를 방출하게 합니다.그러나 ATP는 올리고덴드로사이트에 직접 작용하지 않는다.대신, 성상세포가 올리고덴드로사이트의 골수 활성을 촉진하는 조절 단백질인 사이토카인 백혈병 억제인자(LIF)를 분비하게 한다.이것은 성세포가 [28]뇌에서 행정적으로 조정되는 역할을 한다는 것을 암시한다.
  • 신경계 복구:중추신경계 내의 신경세포에 손상을 입었을 때, 성상세포는 글리얼 흉터를 형성하기 위해 공간을 채우고 신경 수복에 기여할 수 있다.그러나 부상 후 CNS 재생에서 성세포의 역할은 잘 알려져 있지 않다.글리아 흉터는 전통적으로 재생에 대한 불투과성 장벽으로 묘사되어 축삭 재생에 부정적인 역할을 합니다.그러나 최근 유전자 절제 연구를 통해 실제로 성상세포가 [29]재생을 위해 필요하다는 사실이 밝혀졌다.더 중요한 것은, 저자들은 성상세포 흉터가 실제로 자극받은 축삭(신경영양 보충제를 통해 성장하도록 유도된 축삭)이 손상된 [29]척수를 통해 확장되는 데 필수적이라는 것을 발견했다.반응성 표현형(GFAP 발현 상향 조절에 의해 정의되는 자궁성 아스트로글리오시스)으로 밀려난 성상세포는 [30]뉴런을 죽일 수 있는 신호를 방출하면서 실제로 뉴런에 독성이 있을 수 있다.그러나 신경계 손상에 대한 그들의 역할을 명확히 하기 위해서는 많은 노력이 남아 있다.
  • 장기 강화:과학자들은 성상세포가 해마의 학습과 기억을 통합하는지 여부를 논의한다.최근 초기 생쥐의 뇌에 인간의 글리아 전구 세포를 이식하면 세포가 성상세포로 분화한다는 것이 밝혀졌다.분화 후 이 세포들은 [31]LTP를 증가시키고 마우스에서 기억 성능을 향상시킵니다.
  • 일주기 시계: 성세포만으로도 SCN의 분자 진동과 생쥐의 일주기 행동을 유도하기에 충분하며, 따라서 복잡한 포유동물의 [32]행동을 자율적으로 시작하고 유지할 수 있습니다.
  • 신경계의 스위치:아래에 열거된 증거에 기초하여 매크로 글리아(및 특히 성세포)가 손실성 신경전달물질 캐패시터 및 신경계의 논리적 스위치로 작용한다는 것이 최근 [33]추측되었다.즉, 대식세포는 막 상태와 자극 수준에 따라 신경계를 따라 자극의 전파를 차단하거나 가능하게 한다.
그림 6 [33][34]Nossonson 등이 제안한 생물학적 신경 검출 체계에서 글루아의 추정 전환 역할.
스위치와[33][34] 글리아의 손실 캐패시터 역할을 뒷받침하는 증거
증거 유형 묘사 레퍼런스
칼슘 증거 칼슘파는 신경전달물질의 농도가 일정 이상일 경우에만 나타납니다 [35][36][37]
전기생리학적 증거 자극 수준이 특정 임계값을 넘으면 음파가 나타납니다.전기생리학적 반응의 모양이 다르고 특징적인 신경 반응에 비해 반대 극성을 가지고 있어 뉴런 이외의 세포가 관여하고 있을 가능성이 있음을 시사한다. [38][39]

[40] [41]

정신물리학적 증거 음의 전기생리학적 반응은 모두 또는 전혀 작용하지 않습니다.지각 태스크와 같은 의식적인 논리적 결정에서 중간 정도의 부정적 전기생리학 반응이 나타납니다.강한 음파는 간질 발작과 반사 중에 나타난다. [38][41][39][40]
방사능 기반 글루탐산염 흡수 시험 글루탐산염 흡수 테스트는 성상세포가 글루탐산염을 초기에 글루탐산염 농도에 비례하는 속도로 처리하는 것을 보여준다.이것은 '누출'이 글리아의 글루타민 합성효소에 의한 글루탐산 처리인 누출 캐패시터 모델을 지원합니다.또한 동일한 테스트에서 신경전달물질의 흡수수준이 신경전달물질 농도에 비례하여 상승하는 것을 멈출 때까지의 포화수준이 나타난다.후자는 임계값의 존재를 지원합니다.이러한 특성을 보여주는 그래프를 Michaelis-Menten 그래프라고 합니다. [42]

성상세포는 갭 접합에 의해 연결되며,[43] 전기적으로 결합된 (기능적인) 신시튬을 생성한다.이웃과 소통하는 성세포의 이러한 능력 때문에, 한 성세포의 활동 변화는 원래의 성세포에서 상당히 떨어진 다른 성세포의 활동에 영향을 미칠 수 있다.

성상세포로의2+ Ca 이온 유입은 궁극적으로 칼슘파를 생성하는 필수적인 변화이다.이 유입은 뇌로의 혈류 증가에 의해 직접 발생하기 때문에 칼슘파는 혈류역학적 반응 기능의 일종이라고 한다.세포내 칼슘 농도의 증가는 이 기능성 합성세포를 통해 외부로 전파될 수 있다.칼슘파 전파 메커니즘에는 갭 접합과 세포외 ATP 시그널링을 [44]통한 칼슘 이온 및 IP3의 확산이 포함된다.칼슘 상승은 성세포에서 알려진 활성화의 주요 축이며, 일부 유형의 성세포 글루탐산 [45]방출에 필요하고 충분하다.성세포에서 칼슘 시그널링의 중요성을 고려하여 시공간 칼슘 시그널링의 진행을 위한 엄격한 조절 메커니즘이 개발되었습니다.수학적 분석을 통해 Ca 이온의2+ 국소적 유입이 Ca [46]이온의2+ 국소적 농도를 증가시키는 것으로 나타났다.또한 세포 내2+ Ca 축적은 모든 세포 내 칼슘 플럭스에 의존하지 않으며, 세포 내 칼슘 확산2+, 세포 형상, 세포 외 칼슘 섭동 및 초기 [46]농도에 의존합니다.

삼자 시냅스

척수의 등쪽 뿔 안에서 활성화된 성상세포는 거의 모든 신경전달물질[47] 반응할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 활성화 시 글루탐산염, ATP, 일산화질소(NO), 프로스타글란딘(PG)과 같은 많은 신경활성분자를 방출하고, 이는 차례로 신경의 흥분성에 영향을 미친다.성세포와 시냅스 전 및 시냅스 후 말단 사이의 밀접한 연관성뿐만 아니라 시냅스 활성을 통합하고 신경조절제를 방출하는 그들의 능력도 삼자 [15]시냅스라고 불린다.성상세포에 의한 시냅스 변조는 이 3부분 연관성 때문에 일어난다.

임상적 의의

성상세포종

성상세포종은 성상세포에서 발생하는 두개골 내 1차 종양이다.또한 신경줄기세포가 성상세포종을 일으킬 수도 있다.이러한 종양은 뇌의 많은 부분과/또는 척수에서 발생할 수 있습니다.성상세포종은 낮은 등급(I와 II)과 높은 등급(III와 IV)의 두 가지 범주로 나뉜다.낮은 등급의 종양은 아이들에게서 더 흔하고 높은 등급의 종양은 성인들에게 더 흔하다.악성 성상세포종은 남성들 사이에서 더 흔하게 발생하며,[48] 더 나쁜 생존에 기여한다.

필모세포성 성상세포종은 1급 종양이다.그들은 양성이고 천천히 성장하는 종양으로 여겨진다.필모세포성 성상세포종은 액체로 채워진 낭포성 부분과 단단한 부분인 결절을 가지고 있는 경우가 많다.대부분은 소뇌에 있습니다.따라서 대부분의 증상은 균형이나 조정의 [48]어려움과 관련이 있다.그것들은 또한 어린이와 [49]청소년에게서 더 자주 발생한다.

섬유성 성상세포종은 2급 종양이다.그것들은 비교적 천천히 자라서 보통 양성이라고 여겨지지만, 주변의 건강한 조직으로 침투하여 악성이 될 수 있다.섬유성 성상세포종은 흔히 [49]발작을 보이는 젊은 사람들에게서 발생한다.

과민성 성상세포종은 3급 악성 종양이다.그들은 저급 종양보다 더 빨리 자란다.무지외반성 성상세포종은 주변 조직으로 전이되는 경향이 있어 수술로 [48]완전히 제거하기 어렵기 때문에 하급 종양보다 더 자주 재발한다.

교아세포종 다형종은 성세포 또는 기존 성세포종에서 발생할 수 있는 4급 암이다.모든 뇌종양의 약 50%가 교모세포종이다.교아세포종은 성상세포와 올리고덴드로사이트를 포함한 여러 종류의 아교세포를 포함할 수 있다.교아세포종은 일반적으로 가장 침습적인 유형의 교아종양으로 여겨지는데, 이는 교아세포종이 빠르게 자라고 인근 조직으로 퍼지기 때문이다.한 종류의 종양세포는 특정 치료에 반응하여 사멸할 수 있고 다른 종류의 세포는 [48]계속 증식할 수 있기 때문에 치료가 복잡할 수 있다.

신경 발달 장애

성상세포는 다양한 신경 발달 장애의 중요한 참여자로 떠올랐다. 견해는 성세포 기능 장애가 자폐 스펙트럼 장애정신 [50][5]분열증과 같은 특정 정신 질환의 기초가 되는 부적절한 신경 회로를 야기할 수 있다고 말한다.

만성 통증

정상적인 조건에서, 통증 전도는 몇 가지 유해한 신호와 함께 시작되며, 그 후 척수의 등쪽 뿔에서 흥분성 시냅스 후 전위(EPSP)를 유도하는 침습성(통증 감지) 구심성 뉴런에 의해 전달되는 활동 전위입니다.그 메시지는 대뇌피질에 전달되어 EPSP를 고통으로 변환합니다.성상세포-뉴론의 신호가 발견된 이후, 통증의 전도에 대한 우리의 이해는 극적으로 복잡해졌다.통증 처리는 더 이상 신체에서 뇌로 신호를 반복적으로 전달하는 것이 아니라 여러 가지 다른 요인에 의해 위아래로 조절될 수 있는 복잡한 시스템으로 보입니다.최근 연구의 최전선에 있는 요소 중 하나는 척수의 등쪽 뿔에 위치한 통증 유발 시냅스와 이러한 시냅스를 캡슐화하는 성세포의 역할이다.Garison과 동료들은[51] 척수의 등쪽 뿔에 있는 성세포 비대증과 말초 신경 손상 후 통증에 대한 과민성 사이의 상관관계를 발견했을 때, 가장 먼저 연관성을 제안했는데, 이는 일반적으로 부상 후 신경교 활성화의 지표로 여겨진다.성상세포는 신경 활동을 감지하고 화학적 전달물질을 방출할 수 있으며, 이는 시냅스 [47][52][53]활동을 조절한다.과거에 과민증은 척수 등쪽 뿔의 시냅스 전 구심성 신경 말단에서 P 물질글루탐산 등의 흥분성 아미노산(EAA)의 방출에 의해 조절되는 것으로 생각되었다.이어서 AMPA(α-아미노-3-히드록시-5-메틸-4-이소옥사졸 프로피온산), NMDA(N-메틸-D-아스파르트산) 및 카이네이트 아형의 이온성 글루탐산 수용체 활성화가 이루어진다.척수의 통증 신호를 강화시키는 것은 이 수용체들의 활성화이다.이 생각은 사실이지만 통증 전달을 지나치게 단순화하는 것이다.칼시토닌유전자관련펩타이드(CGRP), 아데노신3인산(ATP), 뇌유래신경영양인자(BDNF), 소마토스타틴, 혈관활성장펩타이드(VIP), 갈라닌바소프레신 등의 다른 신경전달물질 및 신경조절제를 모두 합성하여 유해자극에 반응시킨다.이러한 각각의 조절 요인 외에도, 통증을 전달하는 뉴런과 등쪽 뿔의 다른 뉴런들 사이의 몇 가지 다른 상호작용이 통증 경로에 영향을 더했습니다.

지속적인 통증의 두 가지 상태

지속적인 말초 조직 손상 후 척추 등 뿔뿐만 아니라 손상된 조직으로부터도 여러 요인이 방출됩니다.이러한 요인들은 척추 감작이라고 불리는 후속 자극에 대한 등쪽 뿔 통증 투사 뉴런의 반응을 증가시켜 뇌에 대한 통증 충동을 증폭시킵니다.글루탐산염, 물질 P 및 칼시토닌 유전자 관련 펩타이드(CGRP)의 방출은 NMDAR 활성화를 매개하며(원래는 Mg2+에 의해 막혔기 때문에 침묵), 따라서 시냅스 후 통증전달뉴런(PTN)의 탈분극에 도움을 준다.또한 IP3 시그널링과 ERK, JNK 등의 MAPK(미토겐 활성 단백질 키나아제)의 활성화는 글루탐산수송체 기능을 변화시키는 염증인자의 합성을 증가시킨다.ERK는 또한 뉴런에서 AMPAR과 NMDAR를 더욱 활성화시킨다.ATP 및 물질 P와 각각의 수용체(PX23) 및 뉴로키닌1 수용체(NK1R)의 결합과 메타보트로픽 글루탐산 수용체의 활성화 및 BDNF 방출에 의해 노시케이션이 더욱 감작된다.시냅스에서 글루탐산염의 지속적 존재는 결국 성세포로 글루탐산염의 중요한 전달체인 GLT1GLAST의 조절 불량을 초래한다.지속적인 흥분은 또한 ERK와 JNK 활성화를 유도하여 여러 염증 인자의 방출을 초래할 수 있다.

해로운 통증이 지속되면 척추 감작성은 등쪽 뿔의 뉴런에 전사 변화를 일으켜 장기간 기능 변화를 일으킨다.내부 저장소에서 Ca의 이동은2+ 지속적인 시냅스 활성에서 비롯되며 글루탐산염, ATP, 종양괴사인자α(TNF-α), 인터류킨1β(IL-1β), IL-6, 일산화질소(NO) 및 프로스타글란딘E2(PGE2)의 방출로 이어진다.활성화된 성상세포는 또한 친IL-1β 분열을 유도하고 성상세포 활성화를 유지하는 매트릭스 메탈로프로테아제 2(MMP2)의 공급원이다.이 만성 신호 전달 경로에서 p38은 IL-1β 신호 전달의 결과로 활성화되며, 이들의 수용체를 활성화시키는 화학물질이 존재한다.신경 손상에 반응하여 열충격단백질(HSP)이 방출되어 각각의 TLR에 결합할 수 있으며, 추가적인 활성화로 이어질 수 있다.

기타 병리

성세포를 포함한 임상적으로 중요한 다른 병리학에는 아스트로글리오시스성세포증이 포함된다.그 예로는 다발성 경화증, 항AQP4+ 신경근막염 옵티카, 라스무센 뇌염, 알렉산더병, 근위축성 측삭경화증[54]있다.연구에 따르면 성상세포는 알츠하이머병,[55][56] 파킨슨병,[57] 헌팅턴병, 말더듬증[58], 근위축성 측삭경화증[59]같은 신경변성 질환과 뇌내 출혈과 외상성 [61]뇌손상과 같은 급성 뇌손상에 암시될 수 있다.

고모리 양성 성세포 및 뇌기능 장애

지난 50년 동안 노화와 관련된 병리학을 가진 성상세포의 한 종류가 기술되어 왔다.이 아형의 성상세포는 고모리의 크롬 알룸 헤마톡실린 염색에 의해 강하게 착색된 현저한 세포질 과립을 가지고 있으며, 따라서 고모리 양성(GP) 성상세포라고 불린다.그것들은 뇌 전체에 걸쳐 발견될 수 있지만, 후구, 내측 하베눌라, 해마의 치상회, 시상하부의 활 모양의 핵, 그리고 후두부 [62]바로 아래에 있는 등수질에 훨씬 많이 있습니다.

고모리 양성 세포질 과립은 리소좀에 [63]둘러싸인 손상된 미토콘드리아에서 유래한다.세포질 과립은 미토콘드리아 구조의 소화되지 않은 잔여물을 포함하고 있다.이러한 함량은 미토콘드리아 [64]효소에서 잔류하는 헴 결합 구리와 철 원자를 포함한다.이러한 화학물질은 고모리 양성 과립의 유사 산화효소 활성을 설명하며, 이러한 과립을 염색하는 데 이용될 수 있다.산화적 스트레스는 이러한 [65]성세포에 손상을 입히는 원인인 것으로 여겨진다.그러나, 이 스트레스의 정확한 성격은 불확실하다.

고모리 양성 성세포로 농축된 뇌 영역에는 지방산 결합 단백질 7(FABP7)을 합성하는 특수 성세포의 하위 집단도 포함되어 있다.실제로 FABP7을 합성하는 시상하부의 성상세포도 고모리 양성 [66]과립을 가지고 있는 것으로 나타났다.따라서 이들 2개의 글리얼피처 간의 접속은 명백합니다.최근 데이터는 뉴런이 아닌 성세포가 지방산을 대사하는 데 필요한 미토콘드리아 효소를 가지고 있으며, 이로 인한 산화적 스트레스가 미토콘드리아를 [67]손상시킬 수 있다는 것을 보여주고 있다.따라서 FABP7을 포함한 글루아에서 지방산의 흡수 및 산화가 증가하면 이러한 세포에서 미토콘드리아에 대한 산화적 스트레스 및 손상을 일으킬 수 있다.또한, FABP 단백질은 최근 미토콘드리아 [68]손상을 일으키기 위해 시뉴클레인이라고 불리는 단백질과 상호작용하는 것으로 나타났다.

병태생리학에서 가능한 역할

성상세포는 미토콘드리아를 인접한 뉴런으로 옮겨 신경 [69]기능을 향상시킬 수 있다.따라서 GP 성세포에서 보이는 성세포 미토콘드리아의 손상은 뉴런의 활동에 영향을 미칠 수 있다.

시상하부 기능은 GP 성세포와 관련이 있을 수 있는 노화의 감소를 보여준다.예를 들어, GP 성세포는 쥐와 인간의 [70]시상하부에서 도파민이라는 신경전달물질을 만드는 뉴런과 밀접하게 접촉한다.이 뉴런에 의해 생성된 도파민은 뇌하수체로부터 프로락틴이라는 호르몬의 분비를 억제하기 위해 근처 뇌하수체로 운반된다.도파민성 뉴런의 활동은 노화 동안 감소하여 유방암을 [71]유발할 수 있는 프로락틴의 혈중 수치 상승을 초래한다.성상세포 기능의 노화와 관련된 변화는 도파민 활성의 이러한 변화에 기여할 수 있다.

FABP7+ 성상세포는 지방세포에 의해 생성되는 렙틴이라는 호르몬에 반응하는 시상하부의 활 모양의 핵에 있는 뉴런과 밀접하게 접촉한다.렙틴에 민감한 뉴런은 식욕과 체중을 조절합니다.FABP7+ 성세포는 렙틴에 대한 이들 뉴런의 반응을 조절한다.따라서 이러한 성세포의 미토콘드리아 손상은 렙틴 감수성 뉴런의 기능을 변화시킬 수 있으며 노화와 관련된 섭식과 체중 [72]조절 장애의 원인이 될 수 있다.

GP 성상세포는 또한 전체 포도당 대사의 시상하부 조절에 관여할 수 있다.최근의 데이터는 성세포가 포도당 센서로 기능하고 세포외 [73]포도당의 변화에 대한 신경 반응성에 강력한 영향을 미친다는 것을 보여준다.GP 성세포는 고용량 GLUT2형 포도당 운반 단백질을 가지고 있으며 [74]포도당에 대한 신경 반응을 조절하는 것으로 보인다.시상하부 세포는 간세포와 근육세포를 자극하는 자율회로의 입력 변화를 통해 포도당의 혈중 농도를 감시하고 혈당 수치에 영향을 미친다.

포도당 대사의 노화 관련 장애에서 성세포의 중요성은 최근 당뇨병 동물에 대한 연구에 의해 입증되었다.시상하부에 섬유아세포 성장인자-1이라고 불리는 단백질을 한 번 주입하는 것은 당뇨병 설치류에서 혈당 수치를 영구적으로 정상화하는 것으로 나타났다.당뇨병의 이 주목할 만한 치료법은 성상세포에 의해 매개된다.FGF-1 처리에 의해 활성화된 가장 두드러진 유전자는 성세포에 [75]의한 FABP6와 FABP7의 합성을 담당하는 유전자를 포함한다.이러한 데이터는 혈당 조절을 위한 FABP7+ 성세포의 중요성을 확인시켜 준다.FABP7+/고모리 양성 성상세포의 기능 장애는 당뇨병의 노화 관련 발달에 기여할 수 있다.

GP 성상세포는 또한 설치류와 인간의 [76]뇌에서 해마의 치상회에도 존재한다.해마는 알츠하이머병의 노화 동안 심각한 퇴행성 변화를 겪는다.이러한 퇴행성 변화에 대한 이유는 현재 뜨거운 논란이 되고 있다.최근의 연구는 신경단백질이 아닌 신경단백질의 수치가 알츠하이머병에서 가장 이상하다는 것을 보여주었다.가장 심각한 영향을 받는 글리알 단백질은 FABP5이다.[77]또 다른 연구에서는 FABP7을 포함하는 해마 성상세포의 100%가 FABP5도 [78]포함하고 있는 것으로 나타났다.이러한 데이터는 FABP7+/고모리 양성 성상세포가 알츠하이머병에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.이 부위의 변화된 아교 기능은 상아질 회 뉴런의 기능과 상아질 회에서 끝나는 축삭의 기능을 손상시킬 수 있습니다.이러한 축삭의 대부분은 알츠하이머병에서 퇴화를 보이는 첫 뇌 부위인 외측 장피질에서 유래한다.따라서 해마의 성상세포 병리학은 알츠하이머병의 병리학에 기여할 수 있다.

조사.

2010년 11월에 수행되어 2011년 3월에 발표된 연구는 로체스터 대학콜로라도 의과 대학의 과학자 팀에 의해 수행되었다.그들은 성체 쥐의 중추신경계에 생긴 트라우마를 신경교체세포를 교체하여 복구하는 실험을 했다.성체 쥐의 척수 손상으로 아교세포가 주입되었을 때, 인간의 아교세포 전구세포가 뼈 형태형성 단백질에 노출됨으로써 생성되었다(뼈 형태형성 단백질은 몸 전체에 조직 구조를 만드는 것으로 간주되기 때문에 중요함).그래서 뼈 단백질과 인간의 신경교 세포가 결합되면서, 그들은 의식적인 발 위치, 축삭 성장, 그리고 척수 의 신경 생존의 명백한 증가를 촉진했습니다.한편, 인간 아교 전구 세포와 이러한 세포에서 섬모 신경영양 인자와 접촉함으로써 생성된 성상 세포는 손상 [79]부위의 축삭 성장을 촉진하고 신경 생존을 촉진하는 데 실패했다.

상하이에서 실시된 한 연구는 두 가지 유형의 해마 신경 배양에 관한 것이었다.한 배양에서 뉴런은 성상세포 층에서 성장했고 다른 배양물은 성상세포와 접촉하지 않았지만 대부분의 경우 쥐의 뇌에서 배양된 성상세포의 빠른 성장을 억제하는 GCM(glial conditioned media)을 공급받았다.그 결과 성상세포는 GCM [80]배양에서는 아니지만 혼합 배양(성상세포 층에서 성장한 배양)을 통한 장기 증강에는 직접적인 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.

연구에 따르면 성상세포는 신경줄기세포의 조절에 중요한 역할을 한다.하버드 쉐펜스 아이 연구소의 연구는 인간의 뇌가 성세포로부터의 화학적 신호(에프린-A2와 에프린-A3)에 의해 휴면 상태에 있는 신경 줄기세포가 풍부하다는 것을 보여준다.성상세포는 에프린-A2에프린-A3[81]방출을 감소시킴으로써 줄기세포가 작동하는 뉴런으로 전환되도록 활성화시킬 수 있다.

Nature[82] Biotechnology의 2011년호에 게재된 연구에서 위스콘신 대학의 연구진은 배아줄기세포를 유도하여 성상세포로 만들 수 있었다고 보고했다.

단기 기억력에 대한 마리화나의 영향에 대한 2012년[83] 연구는 THC가 성세포의 CB1 수용체를 활성화하여 관련 뉴런의 막에서 AMPA 수용체를 제거하는 것을 발견했다.

분류

성세포를 분류하는 몇 가지 다른 방법이 있다.

혈통 및 항원 표현형

이것들은 Raff 등의 Rat 시신경에 대한 1980년대 초 고전적인 연구에 의해 확립되었다.

  • 유형 1: 항원적으로+ Ran2, GFAP+, FGFR3+, A2B5로, 산후 7일째 쥐 시신경의 "타입 1 성세포"와 유사하다.이것들은 3전위 글리아 제한 전구 세포(GRP)에서 발생할 수 있지만, 2전위 O2A/OPC(올리고덴드로사이트, 타입 2 성세포 전구 세포, 올리고덴드로사이트 전구 세포라고도 함) 세포에서는 발생할 수 없다.
  • 유형 2: 항원 A2B5+, GFAP+, FGFR3, Ran 2.이러한 세포는 삼각전위 GRP(아마도 O2A 단계를 통해) 또는 이원전위 O2A 세포(일부 사람들은 GRP에서 파생되었다고 생각함)[84] 또는 이러한 전구 세포가 병변 부위로 이식될 때 체외에서 발달할 수 있다(그러나 적어도 쥐 신경에서는 정상적인 발달이 아닐 수 있음).제2형 성상세포는 태아 송아지 혈청의 존재 하에서 성장한 O2A 세포에 의해 생성되지만 [85]체내에 존재하는 것으로 생각되지 않는 산후 시신경 배양물의 주요 성분이다.

해부학적 분류

  • 원형질: 회백질에서 발견되며 끝발이 시냅스를 감싸는 많은 가지치기 과정을 가지고 있습니다.일부 원형질 성상세포는 다능성 심실하대 전구세포에 [86][87]의해 생성된다.
  • 괴뫼리 양성 성세포이들은 수많은 세포질 포함물 또는 과립을 포함하는 원형질 성상세포의 서브셋으로, 괴뫼리의 크롬 알룸 헤마톡실린 염색으로 긍정적으로 염색된다.이 과립들은 리소좀에 [88]휩싸인 퇴화한 미토콘드리아의 잔재로부터 형성되는 것으로 알려져 있으며, 어떤 종류의 산화적 스트레스는 이러한 특화된 성세포 내의 미토콘드리아 손상에 책임이 있는 것으로 보인다.괴뫼리 양성 성상세포는 시상하부의 활 모양의 핵과 해마에 다른 뇌 영역보다 훨씬 더 풍부하다.그들은 [89][90]포도당에 대한 시상하부의 반응을 조절하는 역할을 할 수 있다.
  • 섬유질: 백질에서 발견되며, 길고 가늘고 가지 없는 과정을 가지고 있으며, 그 끝부분은 랑비에르의 외피절입니다.일부 섬유성 성상세포는 방사상 글리아에 [91][92][93][94][95]의해 생성된다.

운반체/수용체 분류

  • GluT형 : 글루탐산 트랜스포터(EAAT1/SLC1A3, EAAT2/SLC1A2)를 발현하고 트랜스포터 전류에 의한 글루탐산 시냅스 방출에 반응한다.EAAT2의 기능과 가용성은 인간 성세포의 [96]세포내 수용체인 TAAR1에 의해 조절된다.
  • GluR형: 이들은 글루탐산 수용체(대부분 mGluR형 AMPA형)를 발현하고 채널 매개 전류 및 IP3 의존성2+ Ca 과도현상에 의한 글루탐산 시냅스 방출에 반응한다.

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