Neurofilamenter: hvad de er, komponenter og egenskaber

Neurofilamenter er en type 7 nanometer tykke mellemfilamenter, der er til stede i neurons cytoplasma. De er involveret i vedligeholdelsen af ​​neuronal struktur og i aksonal transport.

Nogle gange holder biologiske strukturer på mange flere hemmeligheder, end vi først tror. I naturens verden er viden praktisk talt uendelig, da den dækker lag og morfologiske lag indtil nå de mest basale forbindelser af ethvert levende væsen, aminosyrer og de kemiske grundstoffer, der udgør dem. Hvor langt vil vi gå i denne søgen efter viden?

På den ene side har vi neuronerne med deres afgrænsede sektioner (axon, dendritter og soma), kommunikationen mellem dem gennem synapserne, neurotransmitterne og deres virkninger på hjernen. Alle disse emner er allerede blevet grundigt dækket, men vi kan stadig grave dybere. I denne mulighed benytter vi lejligheden til at vise dig alt hvad du behøver at vide om neurofilamenter.

• Relateret artikel: "Hvad er dele af neuronen?"

Neurofilamenter: det neurale skelet

Det er utroligt at vide, at skelettet af levende væsener består af celler, men at celler også har brug for deres egen "skeletstruktur" for at bevare deres form og funktionalitet. Det vil sige,

vi finder kompleks organisering selv i den mest basale funktionelle enhed, som livet giver os.

Da vi ikke kan adressere neurofilamenternes rolle uden først at forstå den strukturelle organisation af en celle, vil vi et øjeblik dvæle ved cytoskelettet og dets funktion.

Om cytoskelettet

Cytoskelettet defineres som et tredimensionelt gitter af proteiner, der giver intern støtte i celler, men som også er involveret i transport af forbindelser, organisering og celledeling. At lave en analog med den observerbare makroskopiske verden, dette komplekse netværk ville fungere som bjælker i en bygning, men også som elevatoren og trapperne. Utroligt sandt?

Cytoskelettet er sammensat af tre hovedforbindelser:

• Mikrofilamenter: sammensat af to kæder af actin, et kugleformet protein. De bevarer cellens form.
• Mellemfilamenter: sammensat af en mere heterogen familie af proteiner giver de stabilitet til celleorganeller på grund af deres stærke forbindelser.
• Mikrotubuli: dannet af alba og beta tubulin, de er ansvarlige for bevægelsen af ​​stoffer i cellen og dens deling.

Det skal bemærkes, at cytoskelettets struktur og dynamik afhænger af den måde, hvorpå cellen er relateret til ydre (det vil sige den ekstracellulære matrix) og de spændinger, stivhed og kompression, som den oplever gennem hele sit liv. udvikling. Vi står over for en dynamisk og på ingen måde stiv ramme, som tilpasser sig udsøgt til den proces, som cellen til enhver tid gennemgår. Hvordan er neurofilamenter relateret til alle ovenstående?

Navigerer i cytoplasmaet

Svaret på det foregående spørgsmål er enkelt, da disse strukturer, der bekymrer os i dag, ikke er andet end mellemfilamenter af det specifikke cytoskelet af neuroner.

Ligesom alle andre celler, neuroner har et skelet af både strukturel og transportørfunktion. Denne proteinramme består af tre komponenter, meget lig dem, vi har beskrevet med tidligere, da de er mikrotubuli (eller neurotubuli), neurofilamenter (mellemfilamenter) og mikrofilamenter. Før vi går tabt i morfologien af ​​disse strukturer, lad os definere funktionerne af det neuronale cytoskelet:

• Formidle bevægelsen af ​​organeller mellem forskellige områder af den neuronale krop.
• Fastgør placeringen af ​​visse komponenter (såsom membrankemiske receptorer) på de rigtige steder, så de kan fungere.
• Bestem den tredimensionelle form af neuronen.

Som vi kan se, Uden denne proteinramme kunne neuroner (og derfor menneskelig tanke) ikke eksistere, som vi kender dem. I dag. For at forstå strukturen af ​​et neurofilament er vi nødt til grundigt at dissekere dets morfologi ned til et basalt niveau. Gå efter det.

Først skal vi vide det den mest basale "mursten" af strukturen, cytokeratin. Dette er et essentielt fibrøst protein i de mellemliggende filamenter af epitelceller, såvel som negle, hår og fjer hos dyr. Associationen af ​​et sæt af disse proteiner på en lineær måde giver anledning til en monomer, og to af disse kæder vikles omkring hinanden til en dimer.

Til gengæld giver to spiralformede dimerer anledning til en tykkere struktur, det tetramere kompleks (tetra-fire, da det består af i alt fire monomerer). Foreningen af ​​flere tetramere komplekser danner et protofilament og to sammenføjede protofilamenter, en protofibril. Endelig giver tre oprullede protofibriller anledning til det eftertragtede neurofilament.

Så for at forstå strukturen af ​​denne mellemfilament, er vi nødt til at forestille os en række kæder, der snor sig rundt om hinanden. på sig selv for at give en "analog" struktur (over de utrolige afstande) til den dobbelte helix af DNA for alle kendt. Hver gang flere og flere indbyrdes forbundne kæder tilføjes mellem dem, hvilket øger kompleksiteten af ​​strukturen og tykkelsen af ​​den. Som med elektriske ledninger, jo flere kæder og viklinger, jo større er den mekaniske modstand af den endelige ramme.

Disse neurofilamenter, med en svimlende strukturel kompleksitet, er fordelt i cytoplasmaet i neuron og bygge bro over neurotubuli og forbinde cellemembranen, mitokondrier og polyribosomer. Det skal bemærkes, at de er de mest udbredte komponenter i cytoskelettet, da de repræsenterer den interne strukturelle støtte af neuronen.

• Du kan være interesseret i: "Cytoskelet af neuron: dele og funktioner"

Praktiske cases

Ikke alt er reduceret til en mikroskopisk verden, da sammensætningen af ​​cytoskelettet, hvor overraskende det kan synes, betinger levende væseners reaktioner på miljøet og effektiviteten af ​​deres nervetransmissioner.

For eksempel har undersøgelser undersøgt mængden af ​​neurale mellemfilamenter i pattedyrgnavere efter hjernelæsioner og efterfølgende udsættelse for lavintensive laser- og ultralydsbehandlinger med henblik på terapi. Nerveskade er korreleret med et fald i neurofilamenter inden for hver neuron., da denne type mekanisk stress nedsætter axonens kaliber og "sundheden" (i mangel på et mere komplekst udtryk) af den celle, der er udsat for traumer.

Resultaterne er afslørende, eftersom de mus, der blev udsat for de beskrevne terapier, øgede antallet af disse filamenter på cellulært niveau. Det viser disse typer eksperimenter Laserterapi med lav intensitet (LBI) kan spille en væsentlig rolle i regenereringen af ​​skadede nerver efter traumer.

Ud over den mikroskopiske verden: filamenter og Alzheimers

Vi går længere, fordi ud over de eksperimentelle undersøgelser med laboratoriegnavere virkning af sammensætningen og antallet af komponentfilamenter i cytoskelettet ved sygdomme som f.eks alzheimer.

For eksempel, serum neurofilament lys (Nfl) koncentration er øget hos mennesker med familiær Alzheimers før symptomerne på sygdommen overhovedet begynder at vise sig. Derfor kunne disse fungere som ikke-invasive bioindikatorer for patologien for at kontrollere den fra de tidligste stadier. Selvfølgelig kræves der stadig mere information og undersøgelser for at cementere denne viden, men grundlaget er allerede lagt.

Resumé

Som vi har været i stand til at observere, er neurofilamenternes verden ikke kun reduceret til en strukturel proteinramme. Vi bevæger os til nanoskopiske skalaer, men klart virkningerne af overfloden af ​​disse komponenter essentielle elementer i det neuronale cytoskelet udtrykkes på det adfærdsmæssige og fysiologiske niveau i levende væsener. i live.

Dette lægger bevis betydningen af ​​hvert af de elementer, der udgør vores celler. Hvem skulle fortælle os, at en større overflod af et specifikt filament kunne være en indikator for de tidlige stadier af en sygdom som Alzheimers?

Til sidst, hver lille komponent er endnu en brik i puslespillet, der giver anledning til den sofistikerede maskine, som er den menneskelige krop. Hvis en af ​​dem fejler, kan effekten nå niveauer, der er meget større end de få mikrometer eller nanometer, som denne struktur kan optage i et fysisk rum.

Bibliografiske referencer:

• Chesta, C.A.A. (2006). Isolering og analyse af graden af ​​fosforylering af cerebrospinalvæske neurofilamenter fra patienter med spastisk paraparese tropisk (doktorafhandling, Institut for Biokemi og Molekylærbiologi, Fakultetet for Kemi- og Farmaceutiske Videnskaber, Universitetet i chili).
• Matamala, F., Cornejo, R., Paredes, M., Farfán, E., Garrido, O., & Alves, N. (2014). Sammenlignende analyse af antallet af neurofilamenter i iskiasnerverne hos rotter, der er udsat for neuropraxi, behandlet med lavintensiv laser og terapeutisk ultralyd. International Journal of Morphology, 32(1), 369-374.
• Neurofilament, University of Navarra Clinic. Afhentet 30. august i https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/neurofilamento
• Neurofilament, Fleni (Neurologi, neurokirurgi og rehabilitering). Afhentet 30. august i https://www.fleni.org.ar/patologias-tratamientos/neurofilamento/
• Weston, P. S. Serum let neurofilament i familiær Alzheimers sygdom.