Antioxidative Abwehr des Gehirns: Eine Rolle für Astrozyten

Teilweise reduzierte Formen von Sauerstoff werden im Gehirn während der Zellatmung und, in beschleunigten Raten, während Hirnschädigungen produziert. Die reaktivsten Formen, wie das Hydroxylradikal, sind in der Lage, Proteine, Lipide und Nukleinsäuren zu oxidieren. Oxidative Schäden sind an degenerativen Erkrankungen, Epilepsie, Trauma und Schlaganfall beteiligt. Es handelt sich um ein Schwellenphänomen, das auftritt, nachdem die antioxidantischen Mechanismen überwältigt sind. Oxidativer Stress ist eine Diskrepanz zwischen den Raten der Produktion und Elimination von freien Radikalen. Dieses Ungleichgewicht wird durch zahlreiche Faktoren eingeleitet: Azidose; Übergangsmetalle; Amyloid-Beta-Peptid; die Neurotransmitter Dopamin, Glutamat und Stickstoffmonoxid; sowie Entkoppler des mitochondrialen Elektronentransports. Antioxidative Abwehrmechanismen umfassen die Enzyme Superoxiddismutase, Glutathionperoxidase und Katalase sowie die niedermolekularen Reduktionsmittel Alpha-Tocopherol (Vitamin E), Glutathion und Ascorbat (reduziertes Vitamin C). Astrozyten halten hohe intrazelluläre Konzentrationen bestimmter Antioxidantien aufrecht, wodurch diese Zellen im Vergleich zu Oligodendrozyten und Neuronen widerstandsfähig gegen oxidativen Stress sind. Nach reaktiver Gliosen kann die neuroprotektive Rolle der Astrozyten aufgrund von Zunahmen in einer Reihe von Aktivitäten verstärkt werden: Expression antioxidantischer Enzyme; Transport und Metabolismus von Glukose, die Reduktionsäquivalente für die Regeneration von Antioxidantien und Lactat für den neuronal Metabolismus liefert; Synthese von Glutathion; und Recycling von Vitamin C. In diesem letzten Prozess nehmen Astrozyten oxidiertes Vitamin C (Dehydroascorbinsäure, DHAA) über Transporter in der Plasmamembran auf, reduzieren es zu Ascorbat und setzen dann Ascorbat in die extrazelluläre Flüssigkeit frei, wo es zur antioxidativen Abwehr von Neuronen beitragen kann.