Neuronski citoskelet: dijelovi i funkcije

Citoskelet je trodimenzionalna struktura u svim eukariotskim stanicama i stoga se može naći u neuronima.

Iako se ne razlikuje puno od ostalih somatskih stanica, citoskelet neurona ima neke svoje osobine, osim što su važni kada imaju nedostatke, kao što je slučaj s Alzheimerovom bolešću.

Dalje ćemo vidjeti tri vrste filamenata koji čine ovu strukturu, njihove osobitosti u odnosu na ostatak citoskeleta i kako na njih utječe Alzheimerova bolest.

Povezani članak: "Koji su dijelovi neurona?"

Citoskelet neurona

Citoskelet je jedan od definirajućih elemenata eukariotskih stanica, odnosno one koje imaju definiranu jezgru, strukturu koja se može primijetiti u životinjskim i biljnim stanicama. Ta je struktura u osnovi unutarnja skela na kojoj su poduprte organele, koja organizira citosol i vezikule koje se u njemu nalaze, poput lizosoma.

Neuroni su eukariotske stanice specijalizirane za stvaranje veza s drugima i konstituiranje živčani sustav i, kao i bilo koja druga eukariotska stanica, neuroni posjeduju citoskelet. Citoskelet neurona, strukturno gledano, ne razlikuje se puno od bilo koje druge stanice, koja posjeduje mikrotubule, srednje niti i aktinske niti.

instagram story viewer

Ispod ćemo vidjeti svaku od ove tri vrste niti ili cijevi, precizirajući po čemu se citoskelet neurona razlikuje od ostalih somatskih stanica.

Mikrotubule

Mikrotubule neurona se ne razlikuju previše od onih koje se mogu naći u drugim stanicama tijela. Njegova glavna struktura sastoji se od polimera podjedinice tubulina od 50 kDa, koji je vijčan tako da tvori šuplju cijev promjera 25 nanometara.

Postoje dvije vrste tubulina: alfa i beta. Oboje su proteini koji se međusobno ne razlikuju, a sličnost niza je blizu 40%. Upravo ti proteini čine šuplju cijev stvaranjem protofilamenata koji se bočno spajaju, tvoreći tako mikrotubule.

Tubulin je važna tvar, budući da njegovi dimeri odgovorni su za spajanje dviju molekula gvanozin trifosfata (GTP), dimere koji imaju sposobnost enzimske aktivnosti na istim tim molekulama. Kroz ovu aktivnost GTPase ona je uključena u formiranje (sastavljanje) i rastavljanje (rastavljanje) samih mikrotubula, dajući fleksibilnost i sposobnost modificiranja citoskeletne strukture.

Axonove mikrotubule i dendriti nisu kontinuirani sa staničnim tijelom, niti su povezani s bilo kojim vidljivim MTOC-om (organizacijskim centrom za mikrotubule). Aksonske mikrotubule mogu biti duljine 100 μm, ali imaju ujednačen polaritet. Suprotno tome, mikrotubuli dendrita su kraći i predstavljaju mješovitu polarnost, a samo je 50% njihovih mikrotubula orijentirano na završetak distalno od staničnog tijela.

Iako su mikrotubule neurona sastavljene od istih komponenata koje se mogu naći u drugim stanicama, valja napomenuti da mogu predstavljati neke razlike. Mikrotubule mozga sadrže tubuline različitih izotipa i s različitim proteinima povezanim s njima. Što je više, Sastav mikrotubula varira ovisno o mjestu unutar neurona, Poput aksoni valovi dendriti. To sugerira da bi se mikrotubuli u mozgu mogli specijalizirati za različite zadatke, ovisno o jedinstvenom okruženju koje neuron pruža.

Srednji filamenti

Kao i kod mikrotubula, i intermedijarni filamenti su sastavni dio neuronske citostrukture kao i bilo koja druga stanica. Ovi filamenti igraju vrlo zanimljivu ulogu u određivanju stupnja specifičnosti stanice, osim što se koristi kao biljezi stanične diferencijacije. Izgledom ti filamenti podsjećaju na uže.

U tijelu postoji do pet vrsta srednjih filamenata, poredanih od I do V, a neki od njih su oni koji se mogu naći u neuronu:

Intermedijarni filamenti tipa I i II keratinske su prirode i mogu se naći u raznim kombinacijama s epitelnim stanicama tijela.. Suprotno tome, stanice tipa III mogu se naći u manje diferenciranim stanicama, poput glija stanica ili prekursora. neuronske stanice, premda su ih viđali i u formiranijim stanicama, poput onih koje čine glatko mišićno tkivo i u astrocitima zrela.

Intermedijarni filamenti tipa IV specifični su za neurone, predstavljajući uobičajeni obrazac između egzona i introna., koji se značajno razlikuju od onih iz tri prethodne vrste. Tip V su oni koji se nalaze u nuklearnim pločama, čineći dio koji okružuje staničnu jezgru.

Iako je ovih pet različitih vrsta intermedijarnih filamenata više ili manje specifično za određene stanice, vrijedi spomenuti da živčani sustav sadrži njihovu raznolikost. Unatoč njihovoj molekularnoj heterogenosti, svi intermedijarni filamenti u eukariotskim stanicama jesu Oni se predstavljaju, kao što smo spomenuli, kao vlakna koja nalikuju užetu, promjera između 8 i 12 nanometri.

Živčani filamenti može biti dugačak stotine mikrometara, osim što ima izbočenja u obliku bočnih krakova. Suprotno tome, u drugim somatskim stanicama, poput onih glije i ne-neuronskih stanica, ti su filamenti kraći, nedostaju im bočni krakovi.

Glavna vrsta intermedijarne niti koja se može naći u mijeliniziranim aksonima neurona sastoji se od tri proteinske podjedinice, čineći triplet: podjedinica velike molekulske mase (NFH, 180 do 200 kDa), podjedinica srednje molekularne težine (NFM, 130 do 170 kDa) i podjedinica male molekulske mase (NFL, 60 do 70 kDa). Svaka proteinska podjedinica kodirana je zasebnim genom. Ti su proteini oni koji čine filamente tipa IV, koji se izražavaju samo u neuronima i imaju karakterističnu strukturu.

No iako su tipični za živčani sustav tip IV, u njemu se mogu naći i drugi filamenti. Vimentin je jedan od proteina koji čine niti III tipa, prisutan u širokom spektru stanica, uključujući fibroblaste, mikrogliju i stanice glatkih mišića. Također se nalaze u embrionalnim stanicama, kao preteča gliji i neuronima. Astrociti i Schwannove stanice sadrže kiseli fibrilarni glijalni protein, koji čini filamente tipa III.

Aktinski mikrofilamenti

Aktinski mikrofilamenti najstarije su komponente citoskeleta. Sastoje se od 43-kDa aktinskih monomera, koji su organizirani kao da su to dvije žice zrna, promjera 4 do 6 nanometara.

Aktinski mikrofilamenti mogu se naći u neuronima i glijalnim stanicama, ali se nalaze posebno koncentriran u presinaptičkim terminalima, dendritičkim bodljama i čunjevima rasta neuralni.

Kakvu ulogu igra neuronski citoskelet kod Alzheimerove bolesti?

Pronađena je odnos između prisutnosti beta-amiloidnih peptida, komponenata plakova koji se nakupljaju u mozgu kod Alzheimerove bolestii brzi gubitak dinamike neuronskog citoskeleta, posebno u dendritima, gdje se prima živčani impuls. Kako je ovaj dio manje dinamičan, prijenos informacija postaje manje učinkovit, uz smanjenje sinaptičke aktivnosti.

U zdravom neuronu, njegov citoskelet čine aktinski filamenti koji, iako usidreni, imaju određenu fleksibilnost. Tako da se dobije potrebna dinamičnost kako bi se neuron mogao prilagoditi zahtjevima okoline postoji protein, kofilin 1, koji je odgovoran za rezanje aktinskih niti i njihovo odvajanje jedinice. Dakle, struktura mijenja oblik, međutim, ako je kofilin 1 fosforiliran, odnosno dodan je fosforni atom, on prestaje ispravno raditi.

Pokazalo se da izloženost beta-amiloidnim peptidima potiče povećanu fosforilaciju kofilina 1. To uzrokuje da citoskelet gubi dinamičnost, budući da se aktinski filamenti stabiliziraju, a struktura gubi fleksibilnost. Dendritičke bodlje gube funkciju.

Jedan od uzroka koji stvaraju kofilin 1 fosforilat je kada na njega djeluje enzim ROCK (Rho-kinaza). Ovaj enzim fosforilira molekule, inducirajući ili deaktivirajući njihovu aktivnost, i bio bi jedan od uzroka Alzheimerovih simptoma, jer deaktivira kofilin 1. Da bi se izbjegao ovaj učinak, posebno tijekom ranih stadija bolesti, postoji lijek Fasucil koji inhibira djelovanje ovog enzima i sprječava gubitak funkcije kofilina 1.

Bibliografske reference:

Molina, Y.. (2017). Citoskelet i neurotransmisija. Molekularne baze i interakcije proteina vezikularnog transporta i fuzije u neuroendokrinom modelu. Časopis za doktorat UMH. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
Kirkpatrick LL, Brady ST. Molekularne komponente neuronskog citoskeleta. U: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, et al., Urednici. Osnovna neurokemija: molekularni, stanični i medicinski aspekti. 6. izdanje. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Dostupno od: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
Rush, T. i suradnici (2018) Sinaptotoksičnost kod Alzheimerove bolesti uključuje poremećaj regulacije aktinskog citoskeleta dinamika kroz fosforilaciju kofilina 1 The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018