שלד נוירונים: חלקים ותפקודים

השלד הציטו הוא מבנה תלת מימדי בכל התאים האיקריוטים ולכן ניתן למצוא אותו בתאי עצב.

למרות שזה לא שונה בהרבה מתאים סומטיים אחרים, השלד הציטו של נוירונים הוא בעל כמה מאפיינים משלובנוסף להיותם חשובים כאשר יש להם מומים, כמו במקרה של מחלת אלצהיימר.

בהמשך נראה את שלושת סוגי החוטים המרכיבים מבנה זה, המוזרויות שלהם ביחס לשאר השלדים הציטויים וכיצד הוא מושפע מאלצהיימר.

• מאמר קשור: "מהם החלקים של הנוירון?"

השלד הציטו של הנוירון

השלד הציטו הוא אחד המרכיבים המגדירים של תאים אוקריוטיםכלומר אלה שיש להם גרעין מוגדר, מבנה שניתן לצפות בתאים של בעלי חיים וצמחים. מבנה זה הוא, בעצם, הפיגום הפנימי שעליו תומכים האברונים, מארגן את הציטוזול ואת השלפוחיות הנמצאות בו, כמו למשל ליזוזומים.

נוירונים הם תאים אוקריוטים המתמחים ביצירת קשרים עם אחרים ומהווים את מערכת העצבים וכמו בכל תא אאוקריוטי אחר יש לנוירונים שלד ציטו. השלד הציטו של הנוירון, מבחינה מבנית, אינו שונה מאוד מזה של כל תא אחר, ובו מיקרו-צינורות, חוטים בינוניים וחוטי-אקטין.

להלן נראה כל אחד משלושת הסוגים הללו של חוטים או צינורות, תוך ציון האופן שבו השלד הציטו של הנוירון שונה מזה של תאים סומטיים אחרים.

מיקרובוביות

המיקרובוביות של הנוירון אינן שונות מאוד מאלו שניתן למצוא בתאים אחרים בגוף. המבנה העיקרי שלו מורכב מפולימר תת-יחידת טובולין של 50 kDa, המוברג בצורה כזו שהוא יוצר צינור חלול בקוטר 25 ננומטר.

ישנם שני סוגים של טובולין: אלפא ובטא. שניהם חלבונים שאינם שונים מאוד זה מזה, עם דמיון רצף קרוב ל -40%. חלבונים אלה הם המהווים את הצינור החלול, דרך היווצרותם של פרוטו-פילמנטים המתאחדים לרוחב, ובכך יוצרים את צינור המיקרו.

טובולין הוא חומר חשוב, שכן הדימרים שלה אחראים להצטרפות לשתי מולקולות של גואנוזין טריפוספט (GTP), דימרים בעלי יכולת לבצע פעילות אנזימטית באותן מולקולות. באמצעות פעילות GTPase זו הוא מעורב בהתהוות (הרכבה) ופירוק (פירוק) של צינורות המיקרו עצמם, מה שמעניק גמישות ויכולת לשנות את מבנה השלד הצרדי.

צינוריות אקסון ודנדריטים אינן רציפות עם גוף התא, וגם הם אינם קשורים לאף MTOC גלוי (מרכז ארגון מיקרו-צינורות). צינוריות אקסונליות יכולות להיות באורך 100 מיקרומטר, אך יש להן קוטביות אחידה. לעומת זאת, המיקרו-צינורות של הדנדריטים קצרים יותר, מציגים קוטביות מעורבת, כאשר רק 50% ממיקרו-הצינורות שלהם מכוונים לסיום המרוחק לגוף התא.

למרות שמיקרובוביות של נוירונים מורכבות מאותם רכיבים שניתן למצוא בתאים אחרים, יש לציין שהם עשויים להציג הבדלים מסוימים. המיקרובוביות של המוח מכילות טובולינים של איזוטיפים שונים, ועם מגוון חלבונים הקשורים אליהם. מה עוד, הרכב המיקרובולה משתנה בהתאם למיקום בתוך הנוירון, כמו אקסונים גלים דנדריטים. זה מצביע על כך שמיקרו-צינורות במוח יכולים להתמחות במשימות שונות, בהתאם לסביבות הייחודיות שהנוירון מספק.

חוטים בינוניים

כמו במיקרו-צינורות, חוטים בינוניים הם מרכיבים באותה מידה של ציטו-מבנה עצבי כמו של כל תא אחר. חוטים אלה ממלאים תפקיד מעניין מאוד בקביעת מידת הספציפיות של התא, בנוסף להיותם משמשים כסמנים של בידול תאים. למראה, חוטים אלה דומים לחבל.

בגוף ישנם עד חמישה סוגים של חוטים ביניים, שהוזמנו מ- I ל- V, וחלקם כאלה שנמצאים בנוירון:

חוטים בינוניים מסוג I ו- II הם קרטין באופיים וניתן למצוא אותם בשילובים שונים עם תאי האפיתל בגוף.. לעומת זאת, ניתן למצוא תאים מסוג III בתאים פחות מובחנים, כמו תאי גליה או קודמים. תאים עצביים, אם כי הם נצפו גם בתאים שנוצרו יותר, כמו אלה המרכיבים רקמת שריר חלק ובאסטרוציטים בּוֹגֵר.

חוטים ביניים מסוג IV הם ספציפיים לנוירונים, ומציגים דפוס משותף בין אקסונים לאינטרונים., אשר נבדלים משמעותית מאלו משלושת הסוגים הקודמים. סוג V הם אלה שנמצאים במיני הדק הגרעיני, ויוצרים את החלק המקיף את גרעין התא.

למרות שחמשת הסוגים השונים של חוטים ביניים ספציפיים פחות או יותר לתאים מסוימים, ראוי להזכיר שמערכת העצבים מכילה מגוון כזה. למרות ההטרוגניות המולקולרית שלהם, כל חוטי הביניים בתאים אוקריוטיים הם הם מציגים, כפי שהזכרנו, כסיבים הדומים לחבל, בקוטר שבין 8 ל -12 ננומטרים.

החוטים העצביים יכול להיות באורך של מאות מיקרומטר, בנוסף להיות בעל השלכות בצורה של זרועות רוחביות. לעומת זאת, בתאים סומטיים אחרים, כמו אלה של הגליה והתאים הלא עצביים, חוטים אלה קצרים יותר, חסרי זרועות רוחביות.

הסוג העיקרי של נימת הביניים שנמצא באקסונים המיאליניים של הנוירון מורכב משלוש יחידות משנה חלבוניות, ויוצרות שלישייה: יחידת משנה בעלת משקל מולקולרי גבוה (NFH, 180 עד 200 kDa), יחידת משנה עם משקל מולקולרי בינוני (NFM, 130 עד 170 kDa) ותת יחידת משקל מולקולרית נמוכה (NFL, 60 עד 70 kDa). כל יחידת משנה חלבון מקודדת על ידי גן נפרד. חלבונים אלה הם אלה המרכיבים חוטים מסוג IV, המתבטאים רק בתאי עצב ובעלי מבנה אופייני.

אך למרות שהאופייני למערכת העצבים הם סוג IV, ניתן למצוא בה גם נימים אחרים. Vimentin הוא אחד החלבונים המרכיבים חוטים מסוג III, נמצאים במגוון רחב של תאים, כולל פיברובלסטים, מיקרוגלייה ותאי שריר חלק. הם נמצאים גם בתאים עובריים, כמבשרים לגליה ונוירונים. תאי האסטרוציטים ותאי שוואן מכילים חלבון גליה סיבי חומצי, המהווה חוטים מסוג III.

מיקרופילמנטים אקטין

מיקרופילמנטים של אקטין הם המרכיבים העתיקים ביותר של השלד הציטו. הם מורכבים ממונומרים אקטין של 43 kDa, המאורגנים כאילו היו שני מחרוזות חרוזים, בקוטר של 4 עד 6 ננומטר.

ניתן למצוא מיקרופילמנטים של אקטין בתאי עצב ובתאי גליה, אך הם נמצאים מרוכז במיוחד במסופים פרה-סינפטיים, בקוצים דנדריטים ובחרוטי גדילה עֲצַבִּי.

איזה תפקיד ממלא השלד העצבי העצבי באלצהיימר?

זה נמצא קשר בין קיומם של פפטידים בטא-עמילואידים, רכיבי פלאק המצטברים במוח במחלת האלצהיימר, ואובדן מהיר של דינמיקה של השלד הציבורי העצבי, במיוחד בדנדריטים, שם מתקבל דחף העצב. מכיוון שחלק זה פחות דינמי, העברת המידע הופכת ליעילה פחות, בנוסף לירידה בפעילות הסינפטית.

בתאי עצב בריאים, שלד הציטו שלו מורכב מחוטי אקטין שלמרות שהם מעוגנים, יש להם גמישות מסוימת. כדי שהדינמיות הדרושה תינתן כדי שהנוירון יוכל להסתגל לדרישות הסביבה יש חלבון, קופילין 1, האחראי על חיתוך חוטים של אקטין והפרדתם יחידות. לפיכך, המבנה משנה את צורתו, אולם אם קופילין 1 זרחן, כלומר נוסף אטום זרחני, הוא מפסיק לעבוד כראוי.

הוכח כי חשיפה לפפטידים בטא-עמילואידים גורמת לזרחן מוגבר של קופילין 1. זה גורם לשלד הציטוורדים לאבד את הדינמיות, מכיוון שחוטי האקטין מתייצבים והמבנה מאבד גמישות. קוצים דנדריטים מאבדים תפקוד.

אחד הגורמים ליצירת פוספורילט של קופילין 1 הוא כאשר האנזים ROCK (Rho-kinase) פועל עליו. אנזים זה זרחן מולקולות, גורם או מנטרל את פעילותן, ויהיה אחד הגורמים לתסמיני אלצהיימר, מכיוון שהוא משבית את הקופילין 1. כדי למנוע השפעה זו, במיוחד בשלבים המוקדמים של המחלה, קיימת התרופה Fasucil, המעכבת את פעולתו של אנזים זה ומונעת מקופילין 1 לאבד את תפקודו.

הפניות ביבליוגרפיות:

• מולינה, י.. (2017). שלד עצבי והעברה עצבית. בסיסים מולקולריים ואינטראקציות בין חלבונים של הובלה והתמזגות שלפוחית ​​במודל נוירואנדוקריני. מגזין הדוקטורט של UMH. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• Kirkpatrick LL, Brady ST. רכיבים מולקולריים של השלד העצבי העצבי. בתוך: סיגל GJ, אגרנוף BW, Albers RW, et al., עורכים. נוירוכימיה בסיסית: היבטים מולקולריים, תאיים ורפואיים. מהדורה 6. פילדלפיה: ליפינקוט-רייבן; 1999. זמין מ: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Rush, T. et al (2018) רעילות סינפטוטו במחלת אלצהיימר כללה הפרעה בוויסות השלד של אקטין דינמיקה באמצעות זרחון קופילין 1 כתב העת למדעי המוח: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018