Astrocyte volume regulation during aging

Abstract

Astrocyty, ako jeden z druhov gliových buniek, hrajú dôležitú úlohu v zdravo fungujúcej centrálnej nervovej sústave, ale takisto aj v jej patológii. Keďže jedna z ich funkcií je udržiavanie iónovej, neurotransmiterovej a vodnej homeostázy, astrocyty majú schopnosť regulovať svoj objem. Hypo- a hyperosmotický stres môže byť spúšťačom regulatórneho poklesu alebo regulatórneho zväčšenia objemu, vďaka čomu udržujú astrocyty svoj objem stabilný. Počas starnutia prechádzajú astrocyty spolu so zvyškom mozgu rôznymy zmenami. Aby sme určili, či sa tieto zmeny týkajú aj mechanizmov regulujúcich objem, použili sme trojdimenzionálnu morfometriu, ktorá zahŕňa skenovanie fluorescenčne značených astrocytov v mozgových rezoch z EGFP/GFAP myší pomocou konfokálnej mikroskopie a kvantifikáciu ich objemu počas aplikácie rôznych patologických stimulov. Časovo závislé zmeny objemu u hipokampálnych astrocytov boli zaznamenané počas aplikácie hypoosmotického roztoku a roztoku s vysokou koncentráciou draslíka. U štyroch skúmaných vekových skupín boli objavené niekoľké rozdiely v objemových zmenách, spoločne s pár rozdielmi v objeme astrocytov medzi pohlaviami. Podobne ako v predošlých štúdiách, pri použití hypoosmotického roztoku boli identifikované dve subpopulácie astrocytov: astrocyty s nízkou odpoveďou, ktorých objem...

Astrocytes, as one of the glial cell types, have many important functions in healthy functioning of the central nervous system (CNS) but also in its pathology. Since they play a key role in maintenance of ionic, neurotransmitter and water homeostasis in CNS, they possess the ability to regulate their volume. Hypo- or hyperosmotic stress can trigger regulatory volume decrease or increase in astrocytes in order to stabilize their volume. During aging, astrocytes undergo many changes together with the rest of the brain. In order to determine whether these alterations involve also regulatory volume mechanisms, we employed three dimensional morphometry, which comprises confocal microscope scanning of fluorescently labelled astrocytes in brain slices of EGFP/GFAP mice and quantification of astrocyte volume during different pathological stimuli. Time-dependent volume changes of hippocampal astrocytes were recorded while applying either hypoosmotic solution or solution with high extracellular potassium concentration. In the four different age groups studied in the experiment, several differences in volume changes were discovered together with some sex-dependent alterations in astrocyte volume. Additionally, in accordance with previous studies, two subpopulation of astrocytes were identified using...