Neuron citoszkeleton: részek és funkciók

A citoszkeleton az összes eukarióta sejtben háromdimenziós szerkezet, ezért megtalálható az idegsejtekben.

Bár nem sokban különbözik más szomatikus sejtektől, az idegsejtek citoszkeletonja rendelkezik bizonyos sajátosságokkal, amellett, hogy fontos, ha hibáik vannak, mint az Alzheimer-kór esetében.

Ezután megnézzük a háromféle filamentumot, amelyek ezt a szerkezetet alkotják, sajátosságaikat a többi citoszkeletont illetően és azt, hogy ez hogyan hat az Alzheimer-kórra.

• Kapcsolódó cikk: "Melyek az idegsejt részei?"

Az idegsejt citoszkeletonja

A citoszkeleton az eukarióta sejtek egyik meghatározó elemevagyis azok, amelyeknek meghatározott magjuk van, az állati és növényi sejtekben megfigyelhető szerkezet. Ez a szerkezet lényegében az a belső állvány, amelyre az organellák támaszkodnak, megszervezik a citoszolt és a benne található vezikulákat, például a lizoszómákat.

A neuronok eukarióta sejtek, amelyek másokkal való kapcsolatok kialakítására és a sejtek felépítésére specializálódtak idegrendszer és, mint bármely más eukarióta sejt, az idegsejtek rendelkeznek citoszkeleton. A neuron citoszkeletonja szerkezetileg nem különbözik nagyon más sejtekétől, mikrotubulusokkal, köztes szálakkal és aktinszálakkal rendelkezik.

Az alábbiakban mindhárom filamentumot vagy csövet meg fogjuk tekinteni, meghatározva, hogy az idegsejt citoszkeletonja hogyan különbözik más szomatikus sejtekétől.

Mikrotubulusok

Az idegsejt mikrotubulusai nem nagyon különböznek azoktól, amelyek a test más sejtjeiben megtalálhatók. Fő szerkezete egy 50 kDa-os tubulin alegység polimerből áll, amelyet úgy csavarnak be, hogy 25 nanométer átmérőjű üreges csövet képezzen.

A tubulin kétféle lehet: alfa és béta. Mindkettő fehérje, amely nem nagyon különbözik egymástól, a szekvencia hasonlósága megközelíti a 40% -ot. Ezek a fehérjék alkotják az üreges csövet protofilamentumok képződésén keresztül, amelyek oldalirányban összeérnek, így alkotják a mikrotubulust.

A tubulin fontos anyag, mivel dimerjei felelősek a guanozin-trifoszfát (GTP) két molekulájának összekapcsolásáért, dimerek, amelyek képesek enzimatikus aktivitást végezni ugyanazon molekulákon. Ezen GTPase tevékenység révén vesz részt az összeállításban (összeszerelésben) és a szétszerelésben (szétszerelésben) maguk a mikrotubulusok, rugalmasságot és képességet biztosítva a citoszkeletális szerkezet módosítására.

Az Axon mikrotubulusok és a dendritek nem folytonosak a sejttesttel, és nem kapcsolódnak látható MTOC-hoz (mikrotubulus-szervező központ) sem. Az axonális mikrotubulusok hossza 100 μm lehet, de polaritásuk egyenletes. Ezzel szemben a dendritek mikrotubulusai rövidebbek, vegyes polaritásúak, és a mikrotubulusok csupán 50% -a orientálódik a sejttesttől távoli termináció felé.

Noha az idegsejtek mikrotubulusai ugyanazokból a komponensekből állnak, amelyek más sejtekben megtalálhatók, meg kell jegyezni, hogy ezek némi eltérést mutathatnak. Az agy mikrotubulusai különböző izotípusú tubulint tartalmaznak, amelyekhez különféle fehérjék társulnak. Mi több, a mikrotubulus összetétele az idegsejten belüli helytől függően változik, Mint a axonok hullámok dendritek. Ez arra utal, hogy az agy mikrotubulusai különféle feladatokra szakosodhatnak, az idegsejt által biztosított egyedi környezettől függően.

Közbenső szálak

A mikrotubulusokhoz hasonlóan a köztes szálak is ugyanolyan komponensek a neuronális citoszerkezetben, mint bármely más sejté. Ezek az izzószálak nagyon érdekes szerepet játszanak a sejt specifikusságának meghatározásában, amellett, hogy a sejtdifferenciálódás markereiként alkalmazzák. Megjelenésében ezek az izzószálak kötélre emlékeztetnek.

A testben legfeljebb ötféle köztes szál van, amelyek I-től V-ig vannak rendezve, és amelyek közül néhány megtalálható az idegsejtben:

Az I. és II. Típusú közbenső szálak keratin jellegűek, és a test hámsejtjeivel különböző kombinációkban találhatók.. Ezzel szemben a III. Típusú sejtek kevésbé differenciált sejtekben találhatók, például glia sejtekben vagy prekurzorokban. idegsejtek, bár több kialakult sejtben is megfigyelhetők, például a simaizomszövetet alkotó sejtekben és az asztrocitákban érett.

A IV. Típusú közbenső filamentumok specifikusak az idegsejtekre, közös mintázatot mutatva az exonok és az intronok között., amelyek jelentősen eltérnek a három előző típusétól. Az V. típus a magrétegekben található, amely a sejtmagot körülvevő részt alkotja.

Noha ez az öt különböző típusú köztes szál többé-kevésbé specifikus bizonyos sejtekre, érdemes megemlíteni, hogy az idegrendszer tartalmazza ezek sokféleségét. Molekuláris heterogenitásuk ellenére az eukarióta sejtekben az összes köztes filamentum az Mint említettük, kötélre hasonlító szálakként vannak jelen, amelyek átmérője 8 és 12 között van nanométer.

Az idegszálak több száz mikrométer hosszú lehet, amellett, hogy oldalirányú karok formájában kiemelkedések vannak. Másrészről más szomatikus sejtekben, például a glia és a nem neuronális sejtekben, ezek a szálak rövidebbek, nincsenek oldalirányú karjaik.

Az idegsejt mielinált axonjaiban megtalálható köztes szálak fő típusa három fehérje alegységből áll, triplettet alkotva: nagy molekulatömegű alegység (NFH, 180-200 kDa), közepes molekulatömegű alegység (NFM, 130-170 kDa) és kis molekulatömegű alegység (NFL, 60-70 kDa) kDa). Minden fehérje alegységet külön gén kódol. Ezek a fehérjék alkotják a IV. Típusú filamentumokat, amelyek csak neuronokban expresszálódnak és jellegzetes felépítésűek.

De bár az idegrendszerre jellemző a IV. Típus, más szálak is megtalálhatók benne. A Vimentin egyike azoknak a fehérjéknek, amelyek a III. Típusú filamentumokat alkotják, sokféle sejtben vannak jelen, beleértve a fibroblasztokat, a mikrogliákat és a simaizomsejteket. Megtalálhatók az embrionális sejtekben is, a glia és a neuronok prekurzoraként. Az asztrociták és a Schwann sejtek savas fibrilláris gliafehérjét tartalmaznak, amely a III. Típusú filamentumokat alkotja.

Aktin mikroszálak

Az aktin mikrofilamentumok a citoszkeleton legrégebbi komponensei. 43 kDa-os aktin monomerekből állnak, amelyek két gyöngysorozatként vannak elrendezve, 4-6 nanométer átmérővel.

Az aktin mikrofilamentumok megtalálhatók az idegsejtekben és a glia sejtekben, de megtalálhatók különösen a preszinaptikus terminálokban, a dendrit tüskékben és a növekedési kúpokban koncentrálódik idegi.

Milyen szerepet játszik az idegsejtek citoszkeletonja az Alzheimer-kórban?

Megtalálták összefüggés a béta-amiloid peptidek, az Alzheimer-kórban az agyban felhalmozódó plakkok komponenseinek jelenléte között, valamint a neuronális citoszkeleton dinamikájának gyors elvesztése, különösen a dendritekben, ahol az idegi impulzus beérkezik. Mivel ez a rész kevésbé dinamikus, az információátvitel a szinaptikus aktivitás csökkenése mellett kevésbé hatékony.

Egy egészséges idegsejtben citoszkeletonja aktinszálakból áll, amelyek ugyan lehorgonyozva vannak, de bizonyos rugalmassággal rendelkeznek. Annak érdekében, hogy megadják a szükséges dinamizmust, hogy az idegsejt alkalmazkodni tudjon a környezet igényeihez van egy fehérje, a cofilin 1, amely felelős az aktinszálak levágásáért és elválasztásáért egységek. Így a szerkezet megváltoztatja az alakját, azonban ha az 1-es cofilin foszforilezett, azaz foszforatomot ad hozzá, akkor abbahagyja a megfelelő működését.

Kimutatták, hogy a béta-amiloid peptideknek való kitettség fokozott foszforilációt indukál a cofilin 1-ben. Ennek következtében a citoszkeleton elveszíti dinamizmusát, mivel az aktinszálak stabilizálódnak, a szerkezet pedig elveszíti rugalmasságát. A dendritikus tüskék elveszítik működésüket.

A cofilin 1 foszforilát egyik oka, amikor a ROCK (Rho-kináz) enzim hat rá. Ez az enzim foszforilálja a molekulákat, indukálva vagy deaktiválva azok aktivitását, és ez lenne az egyik oka az Alzheimer-kór tüneteinek, mivel dezaktiválja az 1. kofilin. Ennek a hatásnak a elkerülése érdekében, különösen a betegség korai szakaszában, létezik a Fasucil gyógyszer, amely gátolja ennek az enzimnek a működését, és megakadályozza, hogy a cofilin 1 elveszítse funkcióját.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Molina, Y.. (2017). Citoszkeleton és neurotranszmisszió. A vezikuláris transzport és a fúzió molekuláris bázisai és fehérje kölcsönhatásai neuroendokrin modellben. UMH Doktori Magazin. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. A neuronális citoszkeleton molekuláris komponensei. In: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW és munkatársai, szerkesztők. Alapvető neurokémia: molekuláris, sejtes és orvosi szempontok. 6. kiadás. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Elérhető ekkortól: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Rush, T. et al (2018) Az Alzheimer-kórban a szinaptotoxicitás az aktin citoszkeleton diszregulációjával járt dinamika a cofilin 1 foszforilezésén keresztül. A Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018