X.B. Gliosis
Astrocyten hebben een reactievermogen dat voornamelijk betrekking heeft op een verwonding van het CZS en vormen reactieve gliose. Hoewel er ook een geassocieerde proliferatie en reactiviteit van microgliacellen kan zijn, wordt de term gliosis klassiek in verband gebracht met astrogliosis. Deze reactie wordt gekenmerkt door hypertrofie van astrocyten, zowel cytoplasmatisch als met vergrote kernen, geassocieerd met een overvloed van lange, dikke cytoplasmatische processen. Er is ook een toename van het aantal gliofilamenten en hun bestanddeel, GFAP. De gliotische reactie kan ook bestaan uit hyperplasie, waarbij de proliferatie dicht bij een acute laesie optreedt; in andere gevallen kan de proliferatie van astrocyten discreet zijn, zelfs afwezig, en de mate waarin lijkt af te hangen van het soort laesie, de regio, en de staat van ontwikkeling van de hersenen. De proliferatie van astrocyten, wanneer deze optreedt, kan afkomstig zijn van multipotente stamcellen of gliale precursors die nog wijdverbreid aanwezig zijn in het volwassen CZS. Er kan ook sprake zijn van dedifferentiatie van rijpe astrocyten, wat de expressie of overexpressie van moleculen tijdens de eerste stadia van astrogenese zou kunnen verklaren door recapitulatie van ontogene stadia.
Er zijn twee typen reactieve astrocyten. Een daarvan is isomorfe gliose, waarbij er een regelmatig patroon is van astrocyten die parallel lopen aan degenererende axonen-bijvoorbeeld bij Walleriaanse degeneratie, waarbij de gliale vezelorganisatie een normale structuur behoudt. Dit wordt waargenomen in traag degenererende laesies of op afstand van een laesie. Er is ook een anisomorfe gliose waarbij proximale reactieve astrocyten, dicht bij een laesie, een dicht netwerk vormen zonder waarneembaar patroon. De astrocytenreactiviteit is intenser in de grijze stof dan in de witte stof, waarin reeds een hoger niveau van GFAP-expressie aanwezig is. Andere merkers van astrocyten worden ook door reactieve astrocyten tot expressie gebracht, zoals GS en S100 beta. Geactiveerde S100 beta+ astrocyten zijn dramatisch verhoogd in de hersenen van patiënten met de ziekte van Alzheimer en in de Alzheimer-achtige neuropathologische veranderingen die worden waargenomen bij het syndroom van Down. Dit zou calcium-gemedieerde gebeurtenissen in de ziekte van Alzheimer, zoals excessieve fosforylering van het tau eiwit dat aanwezig is in neurofibrillaire tangles, kunnen bevorderen, wat uiteindelijk zou kunnen resulteren in de neuronale celdood die kenmerkend is voor deze ziekte. De gelijktijdige aanzienlijke toename van GFAP, zelfs in gebieden waar de Alzheimer pathologie niet aanwezig is, kan de prominente rol weerspiegelen die astrocyten tijdens deze pathologie spelen. Interessant is dat bij de ziekte van Alzheimer de productie van β-amyloïd precursor proteïne (APP) verhoogd is in reactieve astrocyten, evenals de ApoE isovorm, die geassocieerd is met de pathofysiologie van het APP metabolisme. Op deze manier kunnen reactieve astrocyten betrokken zijn bij de verwerking van APP, wat wellicht bijdraagt aan de afzetting van β-amyloïd bij de ziekte van Alzheimer.
Gliose is ook een secundair proces dat wordt waargenomen bij veroudering en bij vele pathologische aandoeningen die neurale cellen aantasten, zoals hersentrauma, ischemie, experimentele auto-immuun encefalomyelitis (EAE), en gedemyeliniseerde gebieden van multiple sclerose. De correlatie van AIDS dementie met een hoog niveau van astrocytische expressie van adhesie proteïnen zoals VCAM-1 en ICAM-1 kan betrokken zijn bij cellulaire disfunctie. Bij myeline mutanten, zoals de jimpy muis en de md en de taiep rat, is de gliose ernstig; desondanks is de axonale groei niet aangetast.
De fysiologische rol van astrogliosis blijft controversieel met betrekking tot de gunstige of ongunstige invloed van reactieve astrocyten op herstel van het CZS. Enerzijds suggereert het zeer dichte netwerk van processen dat in het litteken wordt opgebouwd door reactieve astrocyten dat het littekenweefsel belangrijke functies kan vervullen als barrière die het intacte weefsel isoleert en beschermt tegen de laesies, waaruit toxische moleculen zouden kunnen vrijkomen. Anderzijds kunnen moleculen die tot expressie komen in de littekens van de laesie op het oppervlak van de astrogliacellen of uitgescheiden moleculen de reactieve astrocyten tot een minder gunstig substraat maken, wat remmend zou kunnen werken op de neuritische uitgroei. Proteoglycanen zoals chondroïtinesulfaat proteoglycanen kunnen als remmers van neuritische uitgroei fungeren door het potentieel voor axonverlenging af te zwakken dat zou kunnen optreden als gevolg van een gelijktijdige expressie van groeibevorderende moleculen zoals laminine in gebieden van reactieve gliose. Er lijken ook regionale verschillen te bestaan in het vermogen van de gliotische astrocyten om remmende moleculen af te scheiden.
In de gewonde hersenen kan het vrijkomen van immuunregulerende cytokines door cellen rond de plaats van de laesie een mechanisme zijn dat bijdraagt tot de inductie van gliose. Moleculaire signalering kan plaatsvinden tussen gelaedeerde neuronen, glia, ontstekingscellen, fibroblasten en hersenvliescellen. Onder deze gliose signalerende moleculen zijn macrofaag inflammatoir proteïne (MIP)-1α en MIP-1β, tumor necrose factor-α, transformerende groeifactor-β, bFGF, interleukine-1, LIF, en CNTF.