Клетки мозга можно разделить на два основных типа:

нейрональные клетки (нейроны);
глиальные клетки (нейроглия);

Глия - это общий термин, который охватывает несколько типов клеток, которые функционируют для поддержания гомеостаза, образования миелина и обеспечения поддержки и защиты нейронов.

Астроциты - основной класс глиальных клеток, исторически рассматривались как пассивные поддерживающие клетки, но недавно было обнаружено, что астроциты участвуют в сигнальной активности взаимодействуя, как с сосудистой системой, так и с нейронами в синапсе.

Астроциты, как было показано рядом исследователей, секретируют D-серин, фактор некроза опухолей TNF-α, глутамат, предсердный натрийуретический пептид (ANP) и АТФ среди прочих других сигнальных молекул.

АТФ и его метаболиты хорошо известны как важные сигнальные молекулы, и астроциты представляют собой основной источник высвобождения АТФ в нервной системе.

Новые молекулярные и генетические инструменты недавно показали, что астроцитарное высвобождение АТФ и других сигнальных молекул оказывает значительное влияние на синаптическую трансмиссию.

Благодаря действиям в синапсе, астроциты, как теперь было показано, регулируют сложную сетевую передачу сигналов во всем организме, воздействуя на дыхание и цикл сна и бодрствования.

Справедливости ради стоит сказать, что концепция астроцитов как активных участников нейробиологических не совсем нова: в 1895 году Сантьяго Рамон--Кахаль писал о том, что астроциты способны контролировать ритм и состояние сна и бодрствования.

Кахаль предположил, что астроциты действуют как изоляторы, окружающие нейроны, чтобы облегчить сон, а затем втягиваются, чтобы позволить нейронам "общаться" способствуя бодрствованию.

Сегодня мы знаем, что астроциты имеют как структурные, так и функциональные связи с нейронами и через эти звенья способны модулировать сложное поведение, включая сон, и способствуют психическим и неврологическим расстройствам, в частности, депрессии.

Современные технологии маркировки и визуализации показали, что структура астроцитов гораздо сложнее, чем предполагалось ранее.

В сочетании со стандартным окрашиванием GFAP исследователи наполнили астроциты флуоресцентными красителями, обнаружив, что окрашивание GFAP представляет только 15% истинного объема астроцитов и что астроциты распространяют многочисленные мелкие отростки.

Эти исследования также показали, что астроциты занимают относительно изолированные " пространственные территории", и что активность одного астроцита связывается с сотнями нейрональных процессов, а астроцит с множеством тел нейронных клеток на этих территориях.

Известно, что в дополнение к контакту с нейронами астроциты выравнивают сосудистую сеть.

Такое положение между нейронами и кровеносными сосудами позволяет астроцитам опосредовать сосудисто-нервное соединение, процесс, посредством которого активность нейронов и метаболические потребности связаны с кровотоком.

Астроциты играют важную роль в гомеостазе и метаболизме энергии мозга, что опять-таки опосредуется их тесной связью с сосудистой системой, и известно, что астроциты экспрессируют механизм, необходимый для поглощения глюкозы из кровеносных сосудов.

Контролируя метаболическую и ионную среду, окружающую нейроны, астроциты могут значительно влиять на активность нейронов.

Многочисленные отростки одного астроцита связываются с десятками тысяч синапсов. А исследования различных областей мозга показали, что до 50% возбуждающих синапсов тесно связаны с процессами, протекающими в астроцитах. Эта тесная связь между синапсами и астроцитарными процессами является как структурной, так и функциональной, и была названа "трехсторонним синапсом".

Данные многих групп исследователей в настоящее время подтверждают концепцию, согласно которой астроциты выступают как «слушающие» и «говорящие» участники трехстороннего синапса по множеству регулируемых сигнальных путей.

Астроциты могут активно посылать сигналы нейронам, с которыми они связаны

Астроциты также регулируют передачу сигналов нейронов путем прямой связи через регулируемое высвобождение сигнальных молекул.

Астроциты передают сигналы через многие химические передатчики, включая пептиды, хемокины и цитокины.

Различные сигнальные системы астроцитов могут оказывать комплексное влияние на нейроны. Например, глутамат и D -серин высвобождаясь из астроцитов усиливает N - метила - d -аспартата (NMDA) рецептор-опосредованный ток и приводит к возбуждающим обратным нейронам, в то время высвобождения АТФ из астроцитов (преобразованного в внеклеточный аденозин и действующий на пресинаптическом аденозин A 1 рецепторов) в конечном итоге приводит к ингибированию синаптической передачи.

Депрессия

Терапия депривацией сна эффективна примерно у 60–70% пациентов с депрессией. Уменьшение симптомов депрессии, наблюдаемое после лишения сна, коррелирует с изменениями, которые можно наблюдать в медленной волновой активности (SWA) на базовом сне.

Сигнальные пути с участием аденозина были связаны с депрессией; однако существуют противоречия и несоответствия относительно того, действует ли аденозин (и его агонисты) антидепрессивным или, напротив, депрессивным образом.

Роль аденозина в депрессии подтверждается наблюдением, что 12-часовая депривация сна повышает уровень аденозина в лобной коре грызунов. Кроме того, у пациентов с депрессией, связанной с нарушениями сна, были выявлены полиморфизмы гена, кодирующего рецептор А1 (ADORA-1).

Исследователи показали, что астроциты регулируют количество времени, которое проводится в восстановительном сне после лишения сна. Экспрессия dnSNARE (доминантно-отрицательного SNARE-домена везикулярного белка VAMP2) избирательно в астроцитах снижает накопление внеклеточного аденозина.

Вероятно, что астроциты могут также играть определенную роль в благоприятных эффектах недосыпания у пациентов с депрессией.

Также было показано, что астроцитарный аденозин является основным игроком в гомеостазе сна. Поэтому вполне логично, что астроцит может рассматриваться как играющий ключевую роль при заболеваниях, у которых нарушение сна является отличительной чертой. Было показано, что многие гены и их рецепторные продукты связаны с нарушением регуляции аденозина и психическими расстройствами.

Достижения в области изучения глии показали, что эти клетки играют гораздо большую роль, чем просто «клей, удерживающий» серое вещество.

Будущие исследования уже направлены на манипулирование конкретными механизмами астроцитов, связанными с неврологическими и психическими расстройствами. Именно на основе этого фундаментального исследования будут достигнуты некоторые успехи в терапии нейропсихиатрических расстройств.
Причины депрессии (роль астроцитов и аденозина)