Astrosit Nedir? Beyinde Hangi Görevleri Vardır?

17 Ağustos 2016 Damla Uludağ

Beynimizdeki tiyatronun en önemli hücresel aktörü ünvanına sahip olan kimdir? Şüphesiz vereceğiniz yanıtlardan ilki ”nöronlar” olacaktır. Nöronlar, sinirbilimde uzun zamandan beri dikkatleri üzerine çekmiştir. Ancak astrositler bu tiyatroda önemli bir aktör olma yolunda ilerliyor. Bir astrosit nöronlar gibi sinyal taşıyamaz ama nöronları korur. Merkezi sinir sisteminin en önemli elemanlarından biridir.

Astrosit, beyin ve omurilikte en fazla bulunan glia hücrelerdir. Astrositlerin beyindeki oranı tam belli değildir. Ancak tüm glia hücrelerinin 20-40%’ını oluşturdukları bilinmektedir. Astrositlerin beyindeki görevleri çok fazladır. Beynin fizyolojik olarak şeklini almasında etkilidir. Yıldız şekilli oldukları için “astrosit” adını alırlar. Beyindeki elektrik iletimini düzenlerler. Astrositler glikojen depolarlar ve ihtiyaç halinde glikojeni glikoza çevirip nöronları beslerler. Ayrıca kan beyin bariyerini oluşturan endotelyal hücrelerin de bakımını sağlar. Astrositler kalsiyuma bağlı bir şekilde glutamat ve ATP salgılayabilirler. Beyindeki iyon dengesinin korunmasında büyük rol oynarlar. Ayrıca sinir sistemi hasar gördüğünde de tamir etmek için astrositler görev alır.

Astrosit Olmadığında Ne Olur?

Astrositler, akut lezyonlardan kronik nörodejeneratif süreçlere kadar birçok hastalıkta rol alır. Travma, felç, Alexander hastalığı, Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı, multipl skleroz ve daha nicesi. Bu hücreler psikiyatrik hastalıklara kadar her türlü beyin patolojisinde rol oynamaktadır. İşe başlarken müdürden bir görev tanımı isteriz. Sorumluluklarımız bu görev tanımına göre belirlenir. Çok sorumluluk olursa işi beğenmeme ve ayrılma ihtimali artar.

Bir astrosit de kendi DNA‘sında bir görev tanımına sahiptir. Beyinde hasarı önlemek, hasar sonrası tadilat yapmak bir astrosit için temel görevdir. Astrositler nöronları korumaktan sorumludur. Bunun yanında nöro-immün yanıt üretmede de bu hücreler görev alırlar. Araştırmalar nörodejeneratif hastalıkların erken evrelerinde astrositlerde bozulma olduğunu gösteriyor. Bu da bilişsel bozukluklar için önemli olabilir. Neticede astrositler, nörolojik hastalıkların ilerleyişini ve sonuçlarını büyük ölçüde belirlemektedirler.

Kök Hücrelerden Astrosit Türetimi

Araştırmacılar kök hücrelerden astrosit üretimine yönelik yeni bir yöntem geliştirdiler. Bu inflamatuar hastalıklarla ilgili araştırmalar için yeni kapılar açıyor. Haziran 2017 tarihli Stem Cell Reports sayısında inme gibi rahatsızlıklar için harika bir protokol yayınlandı. Alzheimer hastalığı gibi psikiyatrik bozuklukların tedavisinde devrim yaratacak bir buluş geliyor. Bilim insanları beyin araştırmaları için astrosit elde edilmesinde daha hızlı ve etkili bir yöntem sunduklarını açıklıyorlar.

Bu çalışma, bir petri kabında nörolojik bozuklukları modelleme kabiliyetimizde büyük bir adımı temsil ediyor. İnflamasyon pek çok beyin bozukluğunun nedenlerinden biridir. Hücrelerin yaşadığı huzursuzluk sonucu etraflarını rahatsız etmeleri olarak düşünübilirsiniz. Hastalıklı bölgede inflamasyon olduğu için astrositlerin ve beyindeki diğer hücrelerin etkileşimleri araştırılmalıdır. Bu etkileşimlerinin daha iyi anlaşılması, hastalıkların tedavisine dair önemli ipuçları verebilir.

Astrositler İnflamasyonu Düzenliyor

Astrositler ayrıca kan akışını ve inflamasyonu düzenleme ile ilgili işlevlere de sahiptir. Ancak beyin hücreleri üzerinde yapılan gelişimsel çalışmalar kolay değildir ve çok zaman alır. Araştırmacılar, inflamasyona hassas astrositleri ayırmak için daha etkili bir yöntem oluşturdular. Yeni yöntemde astrosit ile nöronlar laboratuvar ortamında birlikte yetiştirilecek. Bu iki önemli hücrenin arasındaki etkileşimlerin modellemesi harika bir gelişme. Bu durum dokunun hastalıklı ve sağlıklı olmasından etkilenmeyecek.

Büyüme faktörü olarak adlandırılan ve doğru kimyasal kokteyllerle aşamalı olarak uygulanan insan pluripotent kök hücreler vücuttaki bir hücre türüne dönüştürülebilir. Çalışmadaki yöntemle, 6 haftalık süreçte pluripotent kök hücreler önce genel sinir hücreleri haline geldi. Daha sonra bunlar astrosit öncü hücrelerine yönlendirilmiştir. Daha ileri kimyasal işlemler ile öncü hücrelerin birkaç hafta sonra astrositlere farklılaşmaları sağlanmıştır.

Bu Yöntemle İnflamasyona Duyarlı Hücrelere Daha Önce Ulaşılıyor

Araştırmanın baş yazarı: “Astrositleri farklılaştırmak için başka yöntemler var. Ancak protokolümüz inflamasyona duyarlı hücrelere daha önce ulaşıyor. Bu şekilde modelleme daha verimli ve basit oluyor.” açıklamasında bulunuyor. Bu yeni yöntemin bir diğer avantajı ise şudur. Astrosit öncü hücreleri dondurulabilir, daha sonra ihtiyaç duyuldukça büyütülebilir, farklılaştırılabilir. Dondurup daha sonra kullanılabilen hücreler her yeni deneyde yaklaşık 6 hafta tasarruf sağlıyor. Bu gerçekten harika bir haber.

Testler, uyarılan astrositlerin gerçek beyin dokusundan alınmış bir astrosit gibi işlev gördüğünü ortaya koydu. Laboratuvarda oluşturulan astrositler, doğal bir astrosit gibi glutamata ve kalsiyuma tepki verdi. Tipik astrositler gibi, laboratuvarda üretilen hücreler de kendi sitokinlerini üretmeyi başardı. Böylece bu inflamasyon moleküllerinin varlığına kuvvetli bir yanıt verdi.

Kök Hücreler Başarılı Bir Şekilde Astrositlere Dönüştürüldü

Ekip ayrıca farklı bir şey daha denedi. Astrositlere uyguladıkları yöntemi başka bir hücre topluluğuna uyguladı. Bu sefer indüklenmiş pluripotent kök hücreler (iPSC’ler) üstünde denediler. İPS hücreleri genellikle deri kaynaklı yeniden programlanabilen kök hücrelerdir. iPS hücreleri oluşturulurken önce programlama faktörleri seçilir, üretilir ve hücreye verilir. Ardından hedef hücre türü belirlenir. Organizmadan çıkarılan hedef hücre türü kültür koşullarına alınır ve sonrasında gen ifadesi sağlanır. Gen aktarımından sonra aktif genleri içeren hücre kolonileri ayrıştırılır. Böylece uyarılmış (indüklenmiş) pluripotent kök hücreler elde edilmiş olur.

iPS hücreleri, doğal astrositlerle aynı inflamasyon duyarlılığını sergileyen astrositlere dönüştü. Böylece beyin inflamasyonunun rol oynayabileceği hastalıkların araştırılması için önemli bir kaynak sağladı. Pluripotent kök hücrelerden türetilen astrositler nöronlar ile birlikte kültürlendi. Beynin farklı hücre tiplerinin işlev ve hastalıklar ile olan ilişkisini keşfetmede çok önemli bir adım atıldı.

Birçok Hastalık Tedavi Edilebilir

iPSC kullanımıyla ilgili en heyecan verici gelişme şudur. Alzheimer hastalığı veya depresyon gibi hastalıkları olan insanlardan doku örnekleri alabiliriz. Böylece astrositlerin nasıl davrandıklarını ve nöronlarla nasıl etkileşime girdiğini inceleyebiliriz.

Araştırmacıların geliştirdiği bu teknik daha önce cevaplayamadığımız birçok soruya yanıt bulabilir. Beyin gelişimi ve beyin hastalıkları ile ilgili soruların yanıtlanmaya başlamasının zamanı geldi. Nöronların sahneyi diğer aktörlerle de paylaşması ile elde edilenler, bu tiyatroyu çok daha heyecan verici bir hale getiriyor. Bir astrosit nöron kadar önemli olmayabilir ama bu onlarsız bir beyin düşünebileceğimiz anlamına gelmez.

Hazırlayan: Damla Uludağ