Qué son los astrocitos, los héroes defensores de la salud cerebral

Durante décadas, la neurociencia ignoró el papel de los astrocitos en el cerebro, relegándolos a un segundo plano frente a las neuronas. Según un artículo publicado esta semana por Nature, una nueva generación de investigaciones está transformando esa visión y revelando que estas células, que representan una cuarta parte del tejido cerebral, son mucho más que simples elementos de soporte.

Los astrocitos son las células más abundantes y misteriosas del cerebro, responsables de regular la comunicación entre neuronas y contribuir al mantenimiento de la barrera hematoencefálica, define la Universidad Johns Hopkins. Son fundamentales para la salud cerebral y forman su andamiaje. Su mal funcionamiento está vinculado a enfermedades, como el Alzheimer y el Parkinson.

La neurobióloga Nicola Allen, del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, resumió así el interés que han despertado estas células: “Las neuronas y los circuitos neuronales son las principales unidades de computación del cerebro, pero ahora está claro en qué medida los astrocitos influyen en esa computación”, afirmó en Nature. Su observación refleja un cambio de paradigma, donde los astrocitos emergen como actores clave en la salud, el comportamiento y la memoria, según los científicos.

El avance de la microscopía y las herramientas moleculares han permitido a los científicos observar la arquitectura de los astrocitos con una precisión inédita.

Estas células, lejos de limitarse a una función pasiva, presentan una estructura compleja, con ramificaciones que se extienden hacia diminutas estructuras llamadas folíolos, de apenas decenas de nanómetros de ancho. Los astrocitos reciben su nombre por su forma estrellada. De su cuerpo central se extienden varios brazos con los que se unen a las neuronas y las nutren para que puedan hacer su función.

En palabras del neurocientífico Baljit Khakh, de la Universidad de California en Los Ángeles, “En biología, la forma sigue a la función”, una premisa que su laboratorio ha explorado al desarrollar técnicas para activar o desactivar vías de señalización del calcio en los astrocitos y así desentrañar su función específica.

Su forma estrellada es esencial para todos estos procesos, y se sabe que algunas de sus funciones dependen completamente de la forma, pero esto también ha sido un problema para los investigadores. Cuando intentan cultivar los astrocitos, pierden sus brazos y se vuelven redondeados.

Recientemente, un desarrollo logrado por equipos de la Universidad Johns Hopkins y el Consejo Nacional de Investigación de Italia, publicado en la revista Advanced Science, logró que los astrocitos mantengan su forma original fuera del cuerpo humano. El avance es fundamental para la comprensión de procesos relacionados con enfermedades neurodegenerativas.

Neuronas y astrocitos, socios en la salud cerebral

El neurocientífico Hongkui Zeng, director del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en Seattle, lo explicó así en un artículo en Nature: “Las neuronas podrían transmitir las señales que impulsan la función cerebral, pero ahora está claro que los astrocitos afinan esas señales alterando el entorno que rodea las sinapsis”. Esta capacidad de ajuste fino es fundamental para comprender cómo se procesan la información y los estados cerebrales.

La investigación sobre el aprendizaje y la memoria también ha dado un giro gracias a los astrocitos. La neurocientífica Inbal Goshen y su equipo observaron que, en ratones, la actividad del calcio en los astrocitos aumentaba gradualmente cuando el animal se acercaba a una recompensa previamente aprendida, pero no cuando la recompensa se encontraba en un entorno nuevo. El resultado plantea preguntas interesantes sobre cómo los astrocitos están involucrados en la codificación de la memoria espacial.

El impacto de los astrocitos se extiende incluso a los ritmos biológicos. El biólogo circadiano Michael Hastings, del Laboratorio de Biología Molecular de Cambridge, recuerda el escepticismo inicial ante la posibilidad de que estas células participaran en el reloj biológico maestro, el núcleo supraquiasmático. “Le dije a Marco que sería una pérdida de tiempo, porque no habría”, relató Hastings, en referencia a la propuesta de su colega Marco Brancaccio de buscar glutamato en el cerebro de ratón. El hallazgo de niveles rítmicos de glutamato, cuya fuente eran los astrocitos, revolucionó la comprensión del ciclo circadiano.

El neurocientífico Jun Nagai, del Centro RIKEN para la Ciencia del Cerebro en Wako, Japón, aporta una imagen elocuente sobre la función de estas células en la consolidación de recuerdos:

“Piense en ellos como la cámara de larga exposición del cerebro: capturan el rastro de eventos significativos que de otro modo podrían desvanecerse demasiado rápido”, afirmó. Esta propiedad, derivada de la lentitud de las señales de los astrocitos en comparación con las eléctricas de las neuronas, los convierte en piezas esenciales para cerrar la brecha temporal entre el aprendizaje y el recuerdo.

A medida que se profundiza en el estudio de los astrocitos, los investigadores comienzan a preguntarse si estas células podrían estar implicadas en enfermedades tradicionalmente atribuidas solo a las neuronas.

Lo que se sabe hasta hoy de los astrocitos

Según la Clínica Universidad de Navarra el astrocito es un tipo de célula glial del sistema nervioso central (SNC), cuya función principal es proporcionar soporte estructural, metabólico y funcional a las neuronas.

¿Cuál es la diferencia entre astrocito y neurona?

La neurona es una célula especializada en la transmisión del impulso nervioso, mientras que el astrocito es una célula glial que proporciona soporte, regula el entorno y participa indirectamente en la neurotransmisión.

¿Los astrocitos tienen alguna función inmune?

Sí. Participan en la inmunovigilancia cerebral mediante la secreción de citoquinas, modulación de la inflamación y regulación de la actividad de otras células gliales como la microglía.

Los astrocitos cumplen múltiples funciones esenciales para el correcto funcionamiento del sistema nervioso central:

• Sostén estructural: proporcionan una red tridimensional que mantiene la organización del tejido nervioso.
• Regulación del entorno extracelular: controlan el equilibrio iónico y eliminan neurotransmisores sobrantes como el glutamato.
• Formación y mantenimiento de la barrera hematoencefálica: colaboran con las células endoteliales y los pericitos para preservar la homeostasis cerebral.
• Metabolismo energético: captan glucosa de los capilares y la convierten en lactato, que es entregado a las neuronas como fuente energética.
• Participación en la neurotransmisión: liberan gliotransmisores como ATP o D-serina y modulan la actividad sináptica.
• Respuesta a daño cerebral: en lesiones o patologías, sufren una transformación conocida como reactividad astrocitaria, que puede ser beneficiosa o patológica.

¿Cuál es la relación entre los astrocitos y barrera hematoencefálica?

La barrera hematoencefálica es una estructura fisiológica que regula el paso de sustancias entre la sangre y el sistema nervioso central. Los astrocitos forman parte esencial de esta barrera gracias a sus pies perivasculares, que rodean los capilares cerebrales.

Esta función es clave para:

• Proteger al encéfalo de toxinas y patógenos.
• Regular la entrada de nutrientes esenciales.
• Mantener el microambiente neuronal estable.

Los astrocitos están implicados en el desarrollo y progresión de diversas patologías del sistema nervioso:

• Epilepsia: por disfunción en la captación de glutamato o potasio.
• Esclerosis lateral amiotrófica (ELA): mediante liberación de factores tóxicos para motoneuronas.
• Enfermedad de Alzheimer: su hiperactividad puede contribuir a la inflamación neurotóxica.
• Esclerosis múltiple: participan en la desmielinización y cicatrización glial.
• Tumores cerebrales: como el astrocitoma, que deriva de estas células.