Are astrocytes executive cells within the central nervous system? / ¿Son los astrocitos células ejecutivas dentro del Sistema Nervioso Central?

ABSTRACT Experimental evidence suggests that astrocytes play a crucial role in the physiology of the central nervous system (CNS) by modulating synaptic activity and plasticity. Based on what is currently known we postulate that astrocytes are fundamental, along with neurons, for the information processing that takes place within the CNS. On the other hand, experimental findings and human observations signal that some of the primary degenerative diseases of the CNS, like frontotemporal dementia, Parkinson’s disease, Alzheimer’s dementia, Huntington’s dementia, primary cerebellar ataxias and amyotrophic lateral sclerosis, all of which affect the human species exclusively, may be due to astroglial dysfunction. This hypothesis is supported by observations that demonstrated that the killing of neurons by non-neural cells plays a major role in the pathogenesis of those diseases, at both their onset and their progression. Furthermore, recent findings suggest that astrocytes might be involved in the pathogenesis of some psychiatric disorders as well.

RESUMEN Evidencias experimentales sugieren que los astrocitos desempeñan un rol crucial en la fisiología del sistema nervioso central (SNC) modulando la actividad y plasticidad sináptica. En base a lo actualmente conocido creemos que los astrocitos participan, en pie de igualdad con las neuronas, en los procesos de información del SNC. Además, observaciones experimentales y humanas encontraron que algunas de las enfermedades degenerativas primarias del SNC: la demencia fronto-temporal; las enfermedades de Parkinson, de Alzheimer, y de Huntington, las ataxias cerebelosas primarias y la esclerosis lateral amiotrófica, que afectan solo a los humanos, pueden deberse a astroglíopatía. Esta hipótesis se sustenta en hallazgos que demostraron que la muerte neuronal que en ellas ocurre es debida al compromiso de células no-neuronales que juegan rol principal en su iniciación y desarrollo. Más aún, observaciones recientes señalan que los astrocitos podrían estar implicados en la patogenia de algunas enfermedades psiquiátricas.

Regional differences in astrocyte activation in HIV-associated dementia

Since astrogliosis is a histological marker usually observed in HIV-associated dementia (HIV-D),we decided to investigate the potential relationship between the expression of glial fibrillary acidicprotein (GFAP) and the regional distribution of cells positive (+) for this specific marker of astrocyte activation.Histological sections of brain tissues obtained at necropsy from 5 HIV-D patients and 5 age-matched controlswithout history of neuropsychiatric illness were immunostained with peroxidase. Mean numbers of GFAP(+)astrocytes were significantly increased in entorhinal cortex, hippocampus and subcortical white matter of patients,but values in frontal cortex and basal ganglia were similar to those of controls. In contrast, surface density ofimmunoreactive GFAP was significantly increased in all tested brain areas from all patients, including unusuallyaffected regions such as entorhinal cortex and hippocampus. Therefore, such consistent finding of hypertrophicastrocytes, ranging from highest cell percentajes in subcortical white matter to lowest in basal ganglia indicatesthat quantification of surface density in GFAP (+) cells appears to be a more reliable approach to score gliosisthan the counting of their cell nuclei. Because astrocyte activation involves both protective and detrimental effectson adjacent neuronal subsets, the evidence of regional differences in this reactive potential highlights theimportance of accurately defining their contribution to the neuropathogenesis not only of HIV-D, but of a widerange of neurodegenerative disorders.

Diferencias regionales en la activación astrocitaria en demencia asociada a HIV. Siendo laastrogliosis un signo histológico habitualmente presente en demencia asociada a HIV, se investigóla eventual relación entre expresión de proteína gliofibrilar ácida (GFAP) y localización regional de células positivaspara ese marcador específico de la activación astrocitaria. Por inmunoperoxidasa, se procesaron cortes histológicosde tejidos cerebrales obtenidos por necropsia de 5 pacientes y 5 controles de edades similares pero sin antecedentesneuropsiquiátricos. Según los valores de las medias registrados por conteo de astrocitos GFAP(+) en pacientes,el número fue significativamente mayor en corteza entorrinal, hipocampo y sustancia blanca subcortical, mientrasque en corteza frontal y ganglios basales no se encontraron diferencias con controles. En cambio, la densidad desuperficie del material GFAP inmunorreactivo en pacientes estuvo significativamente aumentada en todas las áreascerebrales analizadas, incluso en regiones inusualmente afectadas, como corteza entorrinal e hipocampo. Entreesos astrocitos hipertróficos, el mayor porcentaje correspondió a sustancia blanca subcortical, y el menor a gangliosbasales. Cabe concluir que el constante hallazgo de agrandamiento astrocitario señala a la medida de la superficieinmuno-reactiva como mejor índice de activación celular que el conteo de núcleos de las células marcadas. Dadoslos reconocidos efectos de la astrogliosis sobre las subpoblaciones neuronales vecinas, la comprobadaregionalización de ese potencial reactivo destaca el interés de precisar su contribución en la neuropatogenia, tantode demencia asociada a HIV como de otras enfermedades neurodegenerativas.