الهيكل الخلوي العصبي: الأجزاء والوظائف

الهيكل الخلوي هو هيكل ثلاثي الأبعاد في جميع الخلايا حقيقية النواة ، وبالتالي يمكن العثور عليه في الخلايا العصبية.

على الرغم من أنه لا يختلف كثيرًا عن الخلايا الجسدية الأخرى ، يمتلك الهيكل الخلوي للخلايا العصبية بعض الخصائص الخاصة به، بالإضافة إلى أهميتها عندما يكون لديهم عيوب كما هو الحال مع مرض الزهايمر.

بعد ذلك سنرى الأنواع الثلاثة من الخيوط التي تتكون منها هذه البنية ، وخصائصها فيما يتعلق ببقية الهياكل الخلوية وكيف تتأثر بمرض الزهايمر.

• مقالات لها صلة: "ما هي اجزاء العصبون؟"

الهيكل الخلوي للخلايا العصبية

الهيكل الخلوي هو أحد العناصر المحددة للخلايا حقيقية النواة، أي تلك التي لها نواة محددة ، وهي بنية يمكن ملاحظتها في الخلايا الحيوانية والنباتية. هذا الهيكل هو ، في جوهره ، السقالة الداخلية التي يتم دعم العضيات عليها ، وتنظيم العصارة الخلوية والحويصلات الموجودة فيه ، مثل الجسيمات الحالة.

الخلايا العصبية هي خلايا حقيقية النواة متخصصة في تكوين روابط مع الآخرين وتشكيل الجهاز العصبي ، وكما هو الحال مع أي خلية حقيقية النواة تمتلكها الخلايا العصبية الهيكل الخلوي. لا يختلف الهيكل الخلوي للخلايا العصبية ، من الناحية الهيكلية ، كثيرًا عن أي خلية أخرى ، حيث تمتلك الأنابيب الدقيقة والخيوط الوسيطة وخيوط الأكتين.

سنرى أدناه كل نوع من هذه الأنواع الثلاثة من الخيوط أو الأنابيب ، مع تحديد كيفية اختلاف الهيكل الخلوي للخلايا العصبية عن الخلايا الجسدية الأخرى.

أنابيب مجهرية

لا تختلف الأنابيب الدقيقة للخلايا العصبية كثيرًا عن تلك الموجودة في خلايا الجسم الأخرى. يتكون هيكلها الرئيسي من بوليمر وحدة فرعية بقدرة 50 كيلو دالتون، وهو مشدود بطريقة تشكل أنبوبًا مجوفًا بقطر 25 نانومتر.

هناك نوعان من التوبولين: ألفا وبيتا. كلاهما بروتين لا يختلف كثيرًا عن بعضهما البعض ، مع تشابه تسلسلي قريب من 40٪. هذه البروتينات هي التي تشكل الأنبوب المجوف ، من خلال تكوين خيوط أولية تتجمع بشكل جانبي ، وبالتالي تشكل الأنابيب الدقيقة.

التوبولين مادة مهمة منذ ذلك الحين ثنائياتها مسؤولة عن الانضمام إلى جزيئين من غوانوزين ثلاثي الفوسفات (GTP)، الثنائيات التي لديها القدرة على أداء النشاط الأنزيمي على هذه الجزيئات نفسها. من خلال نشاط GTPase هذا ، تشارك في التشكيل (التجميع) والتفكيك (التفكيك) الأنابيب الدقيقة نفسها ، مما يعطي المرونة والقدرة على تعديل بنية الهيكل الخلوي.

الأنابيب الدقيقة والتشعبات المحورية ليست مستمرة مع جسم الخلية، ولا ترتبط بأي MTOC مرئي (مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة). يمكن أن يكون طول الأنابيب الدقيقة المحورية 100 ميكرومتر ، ولكن لها قطبية موحدة. في المقابل ، تكون الأنابيب الدقيقة للتشعبات أقصر ، حيث تقدم قطبية مختلطة ، مع توجيه 50 ٪ فقط من الأنابيب الدقيقة الخاصة بها نحو النهاية البعيدة لجسم الخلية.

على الرغم من أن الأنابيب الدقيقة للخلايا العصبية تتكون من نفس المكونات التي يمكن العثور عليها في الخلايا الأخرى ، تجدر الإشارة إلى أنها قد تظهر بعض الاختلافات. تحتوي الأنابيب الدقيقة في الدماغ على أنابيب من أنواع مختلفة من النظائر ومع مجموعة متنوعة من البروتينات المرتبطة بها. ما هو أكثر من ذلك ، يختلف تكوين الأنابيب الدقيقة بناءً على الموقع داخل الخلية العصبية، مثل ال محاور أمواج التشعبات. يشير هذا إلى أن الأنابيب الدقيقة في الدماغ يمكن أن تتخصص في مهام مختلفة ، اعتمادًا على البيئات الفريدة التي توفرها الخلايا العصبية.

المتوسطة الشعيرات

كما هو الحال مع الأنابيب الدقيقة ، فإن الخيوط الوسيطة هي مكونات بقدر مكونات البنية الخلوية العصبية مثل أي خلية أخرى. هذه الخيوط تلعب دورًا مثيرًا للاهتمام في تحديد درجة خصوصية الخلية، بالإضافة إلى استخدامها كعلامات لتمايز الخلايا. في المظهر ، تشبه هذه الخيوط حبلًا.

يوجد في الجسم ما يصل إلى خمسة أنواع من الخيوط الوسيطة ، مرتبة من I إلى V ، وبعضها تلك التي يمكن العثور عليها في الخلايا العصبية:

الخيوط الوسيطة من النوع الأول والثاني هي كيراتين بطبيعتها ويمكن العثور عليها في مجموعات مختلفة مع الخلايا الظهارية في الجسم.. في المقابل ، يمكن العثور على خلايا النوع الثالث في خلايا أقل تمايزًا ، مثل الخلايا الدبقية أو السلائف. الخلايا العصبية ، على الرغم من أنها شوهدت أيضًا في المزيد من الخلايا المشكلة ، مثل تلك التي تشكل الأنسجة العضلية الملساء والخلايا النجمية ناضجة.

الخيوط الوسيطة من النوع الرابع خاصة بالخلايا العصبية ، وتقدم نمطًا شائعًا بين exons و introns.، والتي تختلف اختلافًا كبيرًا عن الأنواع الثلاثة السابقة. النوع الخامس هو تلك الموجودة في الصفيحة النووية ، التي تشكل الجزء الذي يحيط بنواة الخلية.

على الرغم من أن هذه الأنواع الخمسة المختلفة من الخيوط الوسيطة خاصة إلى حد ما بخلايا معينة ، إلا أنه من الجدير بالذكر أن الجهاز العصبي يحتوي على تنوع في هذه الخلايا. على الرغم من عدم تجانسها الجزيئي ، فإن جميع الخيوط الوسيطة في الخلايا حقيقية النواة إنها تمثل ، كما ذكرنا ، أليافًا تشبه حبلًا يتراوح قطرها بين 8 و 12 نانومتر.

الشعيرات العصبية يمكن أن يصل طوله إلى مئات الميكرومترات ، بالإضافة إلى وجود نتوءات على شكل أذرع جانبية. في المقابل ، في الخلايا الجسدية الأخرى ، مثل الخلايا الدبقية والخلايا غير العصبية ، تكون هذه الخيوط أقصر ، وتفتقر إلى الأذرع الجانبية.

يتكون النوع الرئيسي من الخيوط الوسيطة التي يمكن العثور عليها في المحاور النخاعية للخلايا العصبية من ثلاث وحدات فرعية بروتينية ، وتشكل ثلاثة توائم: وحدة فرعية ذات وزن جزيئي مرتفع (NFH ، 180 إلى 200 كيلو دالتون) ، وحدة فرعية ذات وزن جزيئي متوسط ​​(NFM ، 130 إلى 170 كيلو دالتون) ووحدة فرعية منخفضة الوزن الجزيئي (NFL ، 60 إلى 70 كيلو دالتون). يتم ترميز كل وحدة بروتينية فرعية بواسطة جين منفصل. هذه البروتينات هي تلك التي تتكون منها خيوط من النوع الرابع ، والتي يتم التعبير عنها فقط في الخلايا العصبية ولها بنية مميزة.

ولكن على الرغم من أن النموذج النموذجي للجهاز العصبي هو النوع الرابع ، إلا أنه يمكن أيضًا العثور على خيوط أخرى فيه. الفيمنتين هو أحد البروتينات التي تتكون منها خيوط من النوع الثالث، موجودة في مجموعة متنوعة من الخلايا ، بما في ذلك الخلايا الليفية ، الخلايا الدبقية الصغيرة ، وخلايا العضلات الملساء. توجد أيضًا في الخلايا الجنينية ، كسلائف للخلايا الدبقية والخلايا العصبية. تحتوي الخلايا النجمية وخلايا شوان على البروتين الدبقي الليفي الحمضي ، والذي يشكل خيوط من النوع الثالث.

الألياف الدقيقة الأكتين

تعتبر الألياف الدقيقة للأكتين أقدم مكونات الهيكل الخلوي. وهي مكونة من مونومرات أكتين بقدرة 43 كيلو دالتون ، والتي يتم تنظيمها كما لو كانت عبارة عن خيطين من الخرز ، بأقطار من 4 إلى 6 نانومتر.

يمكن العثور على الألياف الدقيقة في الأكتين في الخلايا العصبية والخلايا الدبقية ، ولكنها موجودة تتركز بشكل خاص في النهايات قبل المشبكية ، والعمود الفقري الشجيري ومخاريط النمو عصبي.

ما الدور الذي يلعبه الهيكل الخلوي العصبي في مرض الزهايمر؟

تم العثور عليها علاقة بين وجود ببتيدات بيتا اميلويد ، مكونات اللويحات التي تتراكم في الدماغ في مرض الزهايمر، والفقدان السريع لديناميكيات الهيكل الخلوي العصبي ، وخاصة في التشعبات ، حيث يتم تلقي النبضات العصبية. نظرًا لأن هذا الجزء أقل ديناميكية ، يصبح نقل المعلومات أقل كفاءة ، بالإضافة إلى تقليل النشاط المشبكي.

في الخلايا العصبية السليمة ، يتكون الهيكل الخلوي لها من خيوط الأكتين التي ، على الرغم من تثبيتها ، تتمتع ببعض المرونة. بحيث يتم إعطاء الديناميكية اللازمة بحيث يمكن للخلايا العصبية أن تتكيف مع متطلبات البيئة يوجد بروتين ، cofilin 1 ، مسؤول عن قطع خيوط الأكتين وفصلها الوحدات. وبالتالي ، يتغير شكل الهيكل ، ومع ذلك ، إذا تم فسفرة cofilin 1 ، أي تمت إضافة ذرة الفوسفور ، فإنه يتوقف عن العمل بشكل صحيح.

لقد ثبت أن التعرض لببتيدات بيتا أميلويد يؤدي إلى زيادة الفسفرة في الكوفيلين 1. يؤدي هذا إلى فقدان الهيكل الخلوي للديناميكية ، حيث تستقر خيوط الأكتين ، ويفقد الهيكل المرونة. العمود الفقري الشجيري يفقد وظيفته.

أحد الأسباب التي تجعل cofilin 1 phosphorylate هو عندما يعمل إنزيم ROCK (Rho-kinase) عليه. يعمل هذا الإنزيم على فسفوريلات الجزيئات ، مما يؤدي إلى تحفيز نشاطها أو تعطيله ، وسيكون أحد أسباب أعراض مرض الزهايمر ، لأنه يعطل نشاط cofilin 1. لتجنب هذا التأثير ، خاصة خلال المراحل المبكرة من المرض ، هناك عقار فاسوسيل Fasucil ، الذي يثبط عمل هذا الإنزيم ويمنع cofilin 1 من فقدان وظيفته.

المراجع الببليوغرافية:

• مولينا ، واي.. (2017). الهيكل الخلوي والنقل العصبي. القواعد الجزيئية وتفاعلات البروتين للنقل الحويصلي والاندماج في نموذج الغدد الصم العصبية. مجلة دكتوراه UMH. 2. 4. 10.21134 / Dectumh.v2i1.1263.
• كيركباتريك إل إل، شارع برادي. المكونات الجزيئية للهيكل الخلوي العصبي. في: Siegel GJ ، Agranoff BW ، Albers RW ، وآخرون ، المحررين. الكيمياء العصبية الأساسية: الجزيئية والخلوية والجوانب الطبية. الطبعة السادسة. فيلادلفيا: ليبينكوت-رافين ؛ 1999. متاح من: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• راش ، ت. وآخرون (2018) تضمنت السمية المتشابكة في مرض الزهايمر خللًا في تنظيم الهيكل الخلوي للأكتين ديناميات من خلال الفسفرة cofilin 1 مجلة علم الأعصاب دوى: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018