Neurofilamenten: wat ze zijn, componenten en kenmerken

Neurofilamenten zijn een type van 7 nanometer dikke intermediaire filamenten die aanwezig zijn in het cytoplasma van neuronen. Ze zijn betrokken bij het onderhoud van de neuronale structuur en bij axonaal transport.

Soms hebben biologische structuren veel meer geheimen dan we in eerste instantie denken. In de wereld van de natuur is kennis praktisch oneindig, omdat het lagen en morfologische lagen bedekt tot bereiken de meest basale verbindingen van elk levend wezen, aminozuren en de chemische elementen waaruit ze bestaan. Hoe ver willen we gaan in deze zoektocht naar kennis?

Aan de ene kant hebben we de neuronen met hun afgebakende secties (axon, dendrieten en soma), de onderlinge communicatie via de synapsen, de neurotransmitters en hun effecten op de hersenen. Al deze onderwerpen zijn al uitgebreid aan bod gekomen, maar we kunnen nog dieper graven. Bij deze gelegenheid maken we van de gelegenheid gebruik om u te laten zien alles wat u moet weten over neurofilamenten.

• Gerelateerd artikel: "Wat zijn de delen van het neuron?"

Neurofilamenten: het neurale skelet

Het is ongelooflijk om te weten dat het skelet van levende wezens uit cellen bestaat, maar dat cellen ook hun eigen "skeletstructuur" nodig hebben om hun vorm en functionaliteit te behouden. Het is te zeggen, zelfs in de meest basale functionele eenheid die het leven ons geeft, vinden we een complexe organisatie.

Aangezien we de rol van neurofilamenten niet kunnen behandelen zonder eerst de structurele organisatie van een cel te begrijpen, gaan we even stilstaan ​​bij het cytoskelet en zijn functie.

Over het cytoskelet

Het cytoskelet wordt gedefinieerd als een driedimensionaal rooster van eiwitten dat zorgt voor interne ondersteuning in cellen, maar die ook betrokken is bij het transport van verbindingen, organisatie en celdeling. Een analoog maken met de waarneembare macroscopische wereld, dit complexe netwerk zou zich gedragen als de balken van een gebouw, maar ook als de lift en de trap. Ongelofelijk waar?

Het cytoskelet bestaat uit drie hoofdverbindingen:

• Microfilamenten: samengesteld uit twee ketens van actine, een bolvormig eiwit. Ze behouden de vorm van de cel.
• Intermediaire filamenten: samengesteld uit een meer heterogene familie van eiwitten, bieden ze stabiliteit aan celorganellen dankzij hun sterke verbindingen.
• Microtubuli: gevormd door alba- en beta-tubuline, ze zijn verantwoordelijk voor de beweging van stoffen in de cel en de deling ervan.

Opgemerkt moet worden dat de structuur en dynamiek van het cytoskelet afhangt van de manier waarop de cel gerelateerd is aan het buitenkant (dat wil zeggen, de extracellulaire matrix) en de spanningen van spanning, stijfheid en compressie die het zijn hele leven ervaart. ontwikkeling. We hebben te maken met een dynamisch en zeker niet star kader, dat past zich uitstekend aan het proces aan dat de cel op een bepaald moment ondergaat. Hoe zijn neurofilamenten nu gerelateerd aan al het bovenstaande?

Navigeren in het cytoplasma

Het antwoord op de vorige vraag is eenvoudig, aangezien deze structuren die ons vandaag aangaan niets meer zijn dan intermediaire filamenten van het specifieke cytoskelet van neuronen.

Net als alle andere cellen, neuronen hebben een skelet van zowel structurele als transportfunctie. Dit eiwitraamwerk bestaat uit drie componenten, die erg lijken op die waarmee we hebben beschreven voorheen, aangezien het de microtubuli (of neurotubuli), neurofilamenten (tussenliggende filamenten) en microfilamenten. Laten we, voordat we verdwalen in de morfologie van deze structuren, de functies van het neuronale cytoskelet definiëren:

• Bemiddelt de beweging van organellen tussen verschillende delen van het neuronale lichaam.
• Bevestig de locatie van bepaalde componenten (zoals chemische membraanreceptoren) op de juiste plaatsen zodat ze kunnen functioneren.
• Bepaal de driedimensionale vorm van het neuron.

Zoals we kunnen zien, Zonder dit eiwitraamwerk zouden neuronen (en dus het menselijk denken) niet kunnen bestaan ​​zoals wij ze kennen. Vandaag. Om de structuur van een neurofilament te begrijpen, moeten we zijn morfologie uitgebreid ontleden tot op basaal niveau. Ga ervoor.

Eerst moeten we het weten de meest basale "steen" van de structuur, cytokeratine. Dit is een essentieel vezelachtig eiwit in de intermediaire filamenten van epitheelcellen, maar ook in nagels, haar en veren van dieren. De associatie van een set van deze eiwitten op een lineaire manier geeft aanleiding tot een monomeer, en twee van deze ketens die om elkaar heen zijn gewonden, tot een dimeer.

Twee opgerolde dimeren geven op hun beurt aanleiding tot een dikkere structuur, het tetramere complex (tetra-vier, aangezien het uit in totaal vier monomeren bestaat). De vereniging van verschillende tetramere complexen vormt een protofilament en twee samengevoegde protofilamenten, een protofibril. Ten slotte geven drie opgerolde protofibrillen aanleiding tot het gewilde neurofilament.

Dus om de structuur van dit intermediaire filament te begrijpen, moeten we ons een reeks kettingen voorstellen die om elkaar heen kronkelen. op zichzelf om een ​​"analoge" structuur te geven (over de ongelooflijke afstanden) aan de dubbele helix van DNA voor iedereen bekend. Elke keer er worden steeds meer onderling verbonden kettingen tussen toegevoegd, waardoor de complexiteit van de structuur en de dikte ervan toenemen. Net als bij elektrische bedrading, hoe meer kettingen en wikkelingen, hoe groter de mechanische weerstand van het uiteindelijke raamwerk.

Deze neurofilamenten, met een duizelingwekkende structurele complexiteit, zijn verdeeld in het cytoplasma van de neuron en overbrug de neurotubuli en verbind het celmembraan, mitochondriën en polyribosomen. Opgemerkt moet worden dat ze de meest voorkomende componenten van het cytoskelet zijn, omdat ze de interne structurele ondersteuning van het neuron vertegenwoordigen.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "Cytoskelet van het neuron: onderdelen en functies"

Praktische gevallen

Niet alles is teruggebracht tot een microscopische wereld, aangezien de samenstelling van het cytoskelet, hoe verrassend het ook mag lijken, bepaalt de reacties van levende wezens op de omgeving en de efficiëntie van hun zenuwtransmissies.

Studies hebben bijvoorbeeld de overvloed aan neurale intermediaire filamenten bij knaagdieren van zoogdieren daarna onderzocht hersenlaesies en daaropvolgende blootstelling aan lage-intensiteit laser- en ultrageluidtherapieën met als doel behandeling. Zenuwbeschadiging is gecorreleerd met een afname van neurofilamenten binnen elk neuron., omdat dit soort mechanische stress het kaliber van het axon en de "gezondheid" (bij gebrek aan een complexere term) van de cel die aan trauma is blootgesteld, vermindert.

De resultaten zijn onthullend, aangezien de muizen die werden onderworpen aan de beschreven therapieën het aantal van deze filamenten op cellulair niveau verhoogden. Dit soort experimenten laten dat zien Lasertherapieën met lage intensiteit (LBI) kunnen een essentiële rol spelen bij de regeneratie van beschadigde zenuwen na een trauma.

Voorbij de microscopische wereld: filamenten en de ziekte van Alzheimer

We gaan verder, want buiten de experimentele studies met laboratorium knaagdieren, de effect van de samenstelling en het aantal samenstellende filamenten van het cytoskelet bij ziekten zoals alzheimer.

Bijvoorbeeld, serum neurofilament light (Nfl) -concentratie is verhoogd bij mensen met familiale alzheimer voordat de symptomen van de ziekte zelfs beginnen te verschijnen. Daarom zouden deze kunnen fungeren als niet-invasieve bio-indicatoren van de pathologie om deze vanaf de vroegste stadia te beheersen. Natuurlijk zijn er nog meer informatie en studies nodig om deze kennis te versterken, maar de basis is al gelegd.

Samenvatting

Zoals we hebben kunnen waarnemen, is de wereld van neurofilamenten niet alleen gereduceerd tot een structureel eiwitraamwerk. We gaan naar nanoscopische schalen, maar duidelijk de effecten van de overvloed van deze componenten essentiële elementen van het neuronale cytoskelet komen tot uiting op gedrags- en fysiologisch niveau in levende wezens. in leven.

Dit levert bewijs op het belang van elk van de elementen waaruit onze cellen bestaan. Wie ging ons vertellen dat een grotere hoeveelheid van een specifiek filament een indicator zou kunnen zijn voor de vroege stadia van een ziekte als de ziekte van Alzheimer?

Uiteindelijk, elk klein onderdeel is nog een stukje van de puzzel die aanleiding geeft tot de geavanceerde machine die het menselijk lichaam is. Als een van hen faalt, kan het effect niveaus bereiken die veel groter zijn dan de paar micrometers of nanometers die deze structuur in een fysieke ruimte kan innemen.

Bibliografische referenties:

• Chesta, CAA (2006). Isolatie en analyse van de mate van fosforylering van cerebrospinale vloeistof neurofilamenten van patiënten met spastische paraparese tropical (Proefschrift, Afdeling Biochemie en Moleculaire Biologie, Faculteit Chemische en Farmaceutische Wetenschappen, Universiteit van Chili).
• Matamala, F., Cornejo, R., Paredes, M., Farfán, E., Garrido, O., & Alves, N. (2014). Vergelijkende analyse van het aantal neurofilamenten in heupzenuwen van ratten onderworpen aan neuropraxie behandeld met laser met lage intensiteit en therapeutische echografie. Internationaal tijdschrift voor morfologie, 32(1), 369-374.
• Neurofilament, Universiteit van Navarra Clinic. Verzameld op 30 augustus in https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/neurofilamento
• Neurofilament, Fleni (Neurologie, neurochirurgie en revalidatie). Verzameld op 30 augustus in https://www.fleni.org.ar/patologias-tratamientos/neurofilamento/
• Weston, P. S. Serum licht neurofilament bij familiale ziekte van Alzheimer.