Astrociti vsebujejo glikogen, vir energije, ki se lahko porablja pri kratkoročno povečani potrebi po energiji v možganih. Raven glikogena je določena s sintezo in z glikogenolizo. Mnogi dejavniki, vključno z nevropeptidi, kamor sodita inzulin in inzulinu podobni rastni faktor 1 (IGF-1), lahko vplivajo na zaloge glikogena, a mehanizmi so slabo poznani. Uporabili smo glukozni nanosenzor, ki temelji na načelu Försterjevega resonančnega prenosa energije za merjenje citosolne ravni glukoze z visoko časovno resolucijo in citokemijo za določitev zalog glikogena v posamični celici. Rezultati so pokazali, da se zaloge glikogena lahko obnovijo po depleciji. Inzulin in IGF-1 pospešita obnovitev zalog glikogena. Čeprav astrociti izražajo glukozni transporter GLUT4, ki se v drugih celicah lahko premakne na plazmalemo po dodatku inzulina, pa smo ugotovili, da se hitrost transporta glukoze prek membrane v astrocitih ne spermeni, če dodamo inzulin oz. IGF-1. Stimulacija astrocitov z inzulinom, oz. IGF-1 je zmanjšala citosolno koncentracijo glukoze v astrocitih, verjetno zaradi pospešene uporabe glukoze za sintezo glikogena.
COBISS.SI-ID: 31936985
Raziskave na transgenih živalih, kjer se v astrocitih izraža negativna domena sinaptobrevina 2 (dnSNARE), so prispevale ključne dokaze za obstoj uravnavane eksocitoze v astrocitih. V raziskavi smo izvedli meritve premerov mešičkov v astrocitih, ki vsebujejo različne signalne molekule, in sicer z visokoločljivostnima mikroskopijama STED in SIM. Rezultati so pokazali, da manjši mešički vsebujejo aminokisline in peptidne signalen molekule, večji mešički pa ATP. Meritve kapacitivnosti v izolirani krpici membrane na izoliranih astrocitih so pokazale, da stimulacija poveča frekvenco prehodnih fuzijskih dogodkov manjših mešičkov in popolnih fuzij večjih mešičkov. Peptidi dnSNARE so stabilizirali ozke fuzijske pore v obeh tipih mešičkov, neodvisno od premera mešička.
COBISS.SI-ID: 32590041
Astrociti komunicirajo s sosednjimi celicami z različnimi signalnimi molekulami, kot je npr. nevrotrofični dejavnik možganskega izvora (BDNF), ki se izloči v procesu uravnavane eksocitoze. Recentne raziskave potrjujejo, da ima pomembno vlogo pri izražanju BDNF tudi anestetik in antidepresiv ketamin. Ni znano, če ketamin vpliva na izločanje BDNF iz astrocitov in kakšna je vloga kalcija pri tem procesu. Zato smo to preverili, in sicer z meritvami fluorescence BDNF-pHse pri fuziji posameznih mešikov s plazmalemo. Nadalje smo izvedli meritve znotrajcelične koncentracije prostega kalcija s Fluo-4 v izoliranih astrocitih. S konfokalno mikroskopijo smo potrdili kolokalizacijo proteinov SNARE (VAMP2, VAMP3 in synaptotagmin IV) z mešički, ki vsebujejo BDNF. Vcelicah, ki so bile trtirane s ketaminom smo izmerili značilno nižje število posameznih fuzijskih dogodkov mešičkov z BDNF s plazmalemo (prehodnih in popolnih dogodkov fuzije), ki so bili sproženi s stimulacijo z ATP. Hkrati je ketamin znižal znotrajcelično aktivnost kalcija, ki je bila izzvana z ATP. Zaključili smo, da ketamin zmanjša verjetnost z ATP sprožene, od kalcija odvisne, uravnavane eksocitoze BDNF iz astrocitov.
COBISS.SI-ID: 32520921
Med vzburjenjem se iz nevronov področja locus coeruleus, ki inrevirajo praktično celotno osrednje živčevje, sprosti noradrenalin, ki se veže na receptorje na okoliških celicah, med katerimi so tudi astrociti. Te celice nevroglije odgovorijo na simultano aktivacijo [alpha]- in [beta]-adrenergičnih receptorjev (ARs) na plazemski membranije s povečanjem citosolne ravni of Ca2+ in cAMP. Aktivacija AR uravnava številne procese v astrocitih, vključujoč presnovo homeostazo glijosignalnih molekul, ki so vmešočkih, morfologijo, transkripcijo genov in mehanizme predstavitve antigenov; za vse pa je značilna različna časovna dinamika. Iz biokemijskih študij je znano, da signali Ca2+ in cAMP med seboj interagirajo, a časovne značilnosti obeh signalov v astrocitih niso poznane. Uporabili smo konfokalno mirksokopijo za merjenje odgovorov po aktivacije tako, da smo spremljali spremembe Ca2+ in cAMP v osamljenih astrocitih z meritvami v realnem času prek spremljanja s Ca2+ indikatorjem Fluo4-AM in z nanosenzorjem FRET (fluorescence resonance energy transfer-based nanosensor A-kinase activity reporter 2 (AKAR2)), ki se odziva neposredno zaradi sprememb v koncentraciji cAMP in aktivira protein kinazo A (PKA). Rezultati so razkrili , da aktivacija [alpha]1-ARs s fenilefrinom sproži periodične (fazične) oscilacije Ca2+ znotraj 10 s, medtem, ko aktivacija [beta]-ARs z izoprenalinom vodi v 10-krat počasnejše, tonične, spremembe do stacionarnega povečanja (platoja) v aktivnosti cAMP/PKA brez zaznanih oscilacij. Torej sočasna aktivacija [alpha]- in [beta]-ARs sproži nastanek Ca2+ and cAMP sekundarnih prenašalcev v astrocitih z različno časovno dinamiko, kar verjetno vpliva na uravnavanje efektorskih mehanizmov v astrocitih v različnih časovnih domenah.
COBISS.SI-ID: 32522457
Astrociti vzdržujejo delovanje osrednjega živčnega sistema (OŽŠ) in imajo pomembno vlogo pri razvoju, homeostazi in obrambi OŽS. Pri tem komunicirajo z nevroni in drugimi celicami glije s sproščanjem signalinh molekul. Astrociti izločajo širok izbor molekul od klasičnih nevrotransmiterjev, nevromodulatorjev in hormonov, kakor tudi metabolite trofične in plastične dejavnike, vsi pa so del glijokrinega sistema. Sproščanje nevroaktivnih substanc poteka z več mehanizmi, ki vključujejo difuzijo prek kanalov v plazmalemi, prenos prek različnih prenašalcev in tudi regulirano eksocitozo. Kakor tudi v drugih evkariontskih celicah, vpleta eksocitozna sekrecija različne tipe sekretornih organelov (sinaptičnim mešičkom-podobni mikrovezikli, mešički z elektronsko gosto vsebino, lizosomi, eksosomi in ektosomi, ki se razlikujejo po velikosti, po nastanku, membranski sestavi, dinamiki in fiziološki vlogi. V tem pregledu predstavljamo lastnosti sekretornih organelov v astrocitih. Osredotočamo se na biogenezo eksocitoznega sekretornega sistema in na uravnavanje tega sistema v kontekstu nromalnih in bolezenskih stanj astrocitov.