Neuroni tsütoskelett: osad ja funktsioonid

Tsütoskelett on kõigis eukarüootsetes rakkudes kolmemõõtmeline struktuur ja seetõttu võib seda leida neuronites.

Kuigi see ei erine palju teistest somaatilistest rakkudest, neuronite tsütoskeletil on mõned oma omadused, lisaks sellele, et see on oluline defektide korral, nagu see on Alzheimeri tõve puhul.

Järgmisena näeme kolme tüüpi filamenti, mis selle struktuuri moodustavad, nende eripära ülejäänud tsütoskelettide suhtes ja kuidas see Alzheimeri tõves mõjutab.

• Seotud artikkel: "Millised on neuroni osad?"

Neuroni tsütoskelett

Tsütoskelett on üks eukarüootsete rakkude määravatest elementidest, st need, millel on määratletud tuum, struktuur, mida saab jälgida looma- ja taimerakkudes. See struktuur on sisuliselt karkass, millele organellid toetuvad, korrastades tsütosooli ja selles leiduvaid vesiikulid, näiteks lüsosoomid.

Neuronid on eukarüootsed rakud, mis on spetsialiseerunud teistega ühenduste loomisele ja nende moodustamisele närvisüsteem ja nagu kõik teised eukarüootsed rakud, on ka neuronitel tsütoskelett. Struktuuriliselt öeldes ei erine neuroni tsütoskelett eriti ühegi teise raku omast, millel on mikrotuubulid, vahepealsed ja aktiinfilamentid.

Allpool näeme kõiki neid kolme filamendi või toru tüüpi, täpsustades, kuidas neuroni tsütoskelett erineb teiste somaatiliste rakkude omast.

Mikrotuubulid

Neuroni mikrotuubulid ei erine eriti nendest, mida võib leida teistest keharakkudest. Selle põhistruktuur koosneb 50 kDa tubuliini alaühiku polümeerist, mis on keeratud nii, et see moodustab 25 nanomeetri läbimõõduga õõnes toru.

Tubuliini on kahte tüüpi: alfa ja beeta. Mõlemad on valgud, mis üksteisest väga ei erine, järjestuse sarnasus on lähedane 40% -le. Just need valgud moodustavad õõnes toru protofilamentide moodustumise kaudu, mis ühenduvad külgsuunas, moodustades seeläbi mikrotuubi.

Tubuliin on oluline aine, kuna selle dimeerid vastutavad kahe guanosiintrifosfaadi (GTP) molekuli ühendamise eest, dimeerid, millel on võime ensümaatiliselt toimida nendes samades molekulides. Selle GTPaasi tegevuse kaudu osaleb ta moodustamises (kokkupanekus) ja lahtivõtmises (lahtivõtmises) mikrotuubulitest, andes paindlikkuse ja võime tsütoskeleti struktuuri muuta.

Aksoni mikrotuubulid ja dendriidid ei ole rakukehaga pidevadega ole neid seostatud ühegi nähtava MTOC-ga (mikrotuubulite organiseerimiskeskus). Aksonaalsete mikrotuubulite pikkus võib olla 100 μm, kuid nende polaarsus on ühtlane. Seevastu dendriitide mikrotuubulid on lühemad, neil on segapolaarsus ja ainult 50% nende mikrotuubulitest on orienteeritud rakukeha suhtes distaalsele terminatsioonile.

Ehkki neuronite mikrotuubulid koosnevad samadest komponentidest, mida leidub ka teistes rakkudes, tuleb siiski märkida, et neil võib esineda mõningaid erinevusi. Aju mikrotuubulid sisaldavad erineva isotüübiga tubuliine ja nendega on seotud palju valke. Mis veel, mikrotuubulite koostis varieerub vastavalt asukohale neuronis, Nagu aksonid lained dendriidid. See viitab sellele, et aju mikrotuubulid võiksid spetsialiseeruda erinevatele ülesannetele, sõltuvalt neuroni ainulaadsetest keskkondadest.

Vahepealsed niidid

Nagu mikrotuubulite puhul, on ka vahepealsed niidid neuronaalse tsütostruktuuri komponendid sama palju kui mis tahes muu raku struktuuris. Need niidid mängida raku spetsiifilisuse määra määramisel väga huvitavat rolli, lisaks sellele, et seda kasutatakse rakkude diferentseerumise markeritena. Välimuselt meenutavad need kiud köit.

Kehas on kuni viis tüüpi vahepealseid filamente, mis on järjestatud I-st ​​V-ni ja mõned neist on neuronis leiduvad:

I ja II tüübi vahefilamendid on oma olemuselt keratiin ja neid võib leida mitmesugustes kombinatsioonides keha epiteelirakkudega.. Seevastu III tüüpi rakke võib leida vähem diferentseerunud rakkudest, näiteks gliiarakkudest või eelkäijatest. neuronirakud, ehkki neid on nähtud ka rohkem moodustunud rakkudes, näiteks silelihaskoe moodustavates rakkudes ja astrotsüütides küps.

IV tüüpi vahefilamendid on spetsiifilised neuronitele, esitades eksonite ja intronite vahel ühise mustri., mis erinevad oluliselt kolme eelneva tüübi omadest. V tüüp on need, mida leidub tuumakihtides, moodustades osa, mis ümbritseb rakutuuma.

Kuigi need viis erinevat tüüpi vahepealseid filamente on enam-vähem spetsiifilised teatud rakkudele, tasub mainida, et närvisüsteem sisaldab nende mitmekesisust. Hoolimata molekulaarsest heterogeensusest on kõik eukarüootsetes rakkudes olevad vahefilamendid Nad esinevad, nagu me oleme maininud, kiududena, mis sarnanevad köiega, läbimõõduga vahemikus 8 kuni 12 nanomeetrid.

Neuraalsed filamendid võib olla sadu mikromeetreid pikk, lisaks sellele, et sellel on väljaulatuvad külgharud. Seevastu teistes somaatilistes rakkudes, näiteks glia ja mitte-neuronaalsetes rakkudes, on need kiud lühemad, neil puuduvad külgmised käed.

Peamine vahefilamendi tüüp, mida võib leida neuroni müeliniseeritud aksonites, koosneb kolmest valgu alaühikust, moodustades kolmiku: suure molekulmassiga subühik (NFH, 180 kuni 200 kDa), keskmise molekulmassiga subühik (NFM, 130 kuni 170 kDa) ja madala molekulmassiga subühik (NFL, 60 kuni 70) kDa). Iga valgu alaühikut kodeerib eraldi geen. Need valgud moodustavad IV tüüpi filamendid, mis ekspresseeruvad ainult neuronites ja millel on iseloomulik struktuur.

Kuid kuigi närvisüsteemile on tüüpilised IV tüüp, võib selles leida ka muid filamente. Vimentiin on üks valkudest, mis moodustavad III tüüpi filamendid, esinevad paljudes rakkudes, sealhulgas fibroblastides, mikroglia ja silelihasrakkudes. Neid leidub ka embrüonaalsetes rakkudes, glia ja neuronite eelkäijatena. Astrotsüüdid ja Schwanni rakud sisaldavad happelist fibrillaarset gliaalvalku, mis moodustab III tüübi filamendid.

Aktiini mikrokiud

Aktiinimikrofilendid on tsütoskeleti vanimad komponendid. Need koosnevad 43 kDa aktiinmonomeeridest, mis on korraldatud nii, nagu oleksid need kaks helmeste stringid läbimõõduga 4 kuni 6 nanomeetrit.

Aktiini mikrofilamente võib leida neuronitest ja gliiarakkudest, kuid neid leidub eriti koondunud presünaptilistesse terminalidesse, dendriitilistesse okastesse ja kasvukoonustesse närviline.

Millist rolli mängib neuronaalne tsütoskelett Alzheimeri tõves?

See on leitud seos beeta-amüloidpeptiidide, Alzheimeri tõves ajus kogunevate naastude komponentide vahelja neuronaalse tsütoskeleti dünaamika kiire kadumine, eriti dendriitides, kus võetakse vastu närviimpulss. Kuna see osa on vähem dünaamiline, muutub teabe edastamine lisaks sünaptilise aktiivsuse vähenemisele vähem tõhusaks.

Tervisliku neuroni korral selle tsütoskelett koosneb aktiinifilamentidest, mis on küll ankurdatud, kuid mõnevõrra paindlikud. Nii et antakse vajalik dünaamilisus, et neuron saaks kohaneda keskkonna nõudmistega on valk, cofilin 1, mis vastutab aktiinifilamentide lõikamise ja nende eraldamise eest ühikut. Seega muudab struktuur kuju, kuid kui kofiliin 1 fosforüülitakse, see tähendab, et lisatakse fosforiaatom, lakkab see õigesti töötamast.

On näidatud, et kokkupuude beeta-amüloidpeptiididega kutsub esile kofiliini 1 suurenenud fosforüülimise. See põhjustab tsütoskeleti dünaamilisuse kaotamist, kuna aktiinfilamentid stabiliseeruvad ja struktuur kaotab paindlikkuse. Dendriitsed okkad kaotavad funktsiooni.

Üks põhjus, mis muudab kofiliin 1 fosforülaadi, on see, kui ensüüm ROCK (Rho-kinaas) sellele mõjub. See ensüüm fosforüülib molekule, indutseerides või deaktiveerides nende aktiivsuse, ja see oleks Alzheimeri tõve üks põhjusi, kuna see deaktiveerib kofiliini 1. Selle efekti vältimiseks, eriti haiguse varajases staadiumis, on ravim Fasucil, mis pärsib selle ensüümi toimet ja takistab kofiliin 1 funktsiooni kaotamist.

Bibliograafilised viited:

• Molina, Y.. (2017). Tsütoskelett ja neurotransmissioon. Vesikulaarse transpordi ja sulandumise molekulaarsed alused ning valkude koostoimed neuroendokriinses mudelis. UMH doktoriajakiri. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. Neuronaalse tsütoskeleti molekulaarsed komponendid. In: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW jt, Toimetajad. Põhiline neurokeemia: molekulaarsed, rakulised ja meditsiinilised aspektid. 6. väljaanne. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Saadaval: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Rush, T. jt (2018) Alzheimeri tõve sünaptotoksilisus hõlmas aktiini tsütoskeleti düsregulatsiooni dünaamika läbi kofiliini 1 fosforüülimise. The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018