Neurofilamenty: czym są, składniki i właściwości

Neurofilamenty to rodzaj włókien pośrednich o grubości 7 nanometrów obecnych w cytoplazmie neuronów. Biorą udział w utrzymaniu struktury neuronów oraz w transporcie aksonalnym.

Czasami struktury biologiczne skrywają o wiele więcej tajemnic, niż początkowo sądziliśmy. W świecie przyrody wiedza jest praktycznie nieskończona, gdyż obejmuje warstwy i warstwy morfologiczne aż do dotrzeć do najbardziej podstawowych związków każdej żywej istoty, aminokwasów i pierwiastków chemicznych, które je tworzą. Jak daleko chcemy się posunąć w tym poszukiwaniu wiedzy?

Z jednej strony mamy neurony z ich wydzielonymi sekcjami (akson, dendryty i soma), komunikację między nimi poprzez synapsy, neuroprzekaźniki i ich wpływ na mózg. Wszystkie te tematy zostały już obszernie omówione, ale wciąż możemy kopać głębiej. Przy tej okazji korzystamy z okazji, aby ci pokazać wszystko, co musisz wiedzieć o neurofilamentach.

• Powiązany artykuł: „Jakie są części neuronu?”

Neurofilamenty: szkielet nerwowy

Niewiarygodne jest wiedzieć, że szkielet żywych istot składa się z komórek, ale komórki również potrzebują własnej „struktury szkieletowej”, aby zachować swój kształt i funkcjonalność. To jest do powiedzenia,

odnajdujemy złożoną organizację nawet w najbardziej podstawowej jednostce funkcjonalnej, jaką daje nam życie.

Ponieważ nie możemy zająć się rolą neurofilamentów bez uprzedniego zrozumienia strukturalnej organizacji komórki, zatrzymamy się przez chwilę na cytoszkielecie i jego funkcji.

O cytoszkielecie

Cytoszkielet jest zdefiniowany jako trójwymiarowa siatka białek, która zapewnia wewnętrzne wsparcie w komórkach, ale który bierze również udział w transporcie związków, organizacji i podziale komórki. Dokonywanie analogii z obserwowalnym makroskopowym światem, ta złożona sieć działałaby jak belki budynku, ale także jak winda i schody. Niesamowita prawda?

Cytoszkielet składa się z trzech głównych związków:

• Mikrofilamenty: składają się z dwóch łańcuchów aktyny, kulistego białka. Utrzymują kształt komórki.
• Filamenty pośrednie: złożone z bardziej heterogenicznej rodziny białek, zapewniają stabilność organelli komórkowych dzięki silnym powiązaniom.
• Mikrotubule: utworzone przez tubulinę białą i beta, są odpowiedzialne za ruch substancji w komórce i jej podział.

Należy zauważyć, że budowa i dynamika cytoszkieletu zależy od sposobu, w jaki komórka jest powiązana z na zewnątrz (to jest macierz pozakomórkowa) oraz naprężenia związane z napięciem, sztywnością i kompresją, których doświadcza przez całe życie. rozwój. Stoimy w obliczu dynamicznych i bynajmniej nie sztywnych ram, które znakomicie dostosowuje się do procesu, któremu podlega komórka w danym momencie. W jaki sposób neurofilamenty są powiązane ze wszystkimi powyższymi?

Nawigacja w cytoplazmie

Odpowiedź na poprzednie pytanie jest prosta, ponieważ te struktury, które nas dzisiaj dotyczą, to nic innego jak włókna pośrednie specyficznego cytoszkieletu neuronów.

Podobnie jak wszystkie inne komórki, neurony mają szkielet zarówno funkcji strukturalnej, jak i transportowej. Ten szkielet białkowy składa się z trzech komponentów, bardzo podobnych do tych, które opisaliśmy wcześniej, ponieważ są to mikrotubule (lub neurotubule), neurofilamenty (filamenty pośrednie) i mikrofilamenty. Zanim zgubimy się w morfologii tych struktur, zdefiniujmy funkcje cytoszkieletu neuronalnego:

• Pośredniczą w ruchu organelli między różnymi obszarami ciała neuronalnego.
• Napraw lokalizację niektórych elementów (takich jak błonowe receptory chemiczne) we właściwych miejscach, aby mogły funkcjonować.
• Określ trójwymiarowy kształt neuronu.

Jak możemy zobaczyć, Bez tego szkieletu białkowego neurony (a tym samym ludzka myśl) nie mogłyby istnieć w takiej postaci, w jakiej je znamy. Dzisiaj. Aby zrozumieć strukturę neurofilamentu, musimy dokładnie przeanalizować jego morfologię aż do poziomu podstawowego. Idź po to.

Najpierw musimy wiedzieć najbardziej podstawowa „cegła” struktury, cytokeratyna. Jest to niezbędne białko włókniste we włóknach pośrednich komórek nabłonka, a także w paznokciach, sierści i piórach zwierząt. Asocjacja zestawu tych białek w sposób liniowy prowadzi do powstania monomeru, a dwa z tych łańcuchów są owinięte wokół siebie, tworząc dimer.

Z kolei dwa zwinięte dimery dają początek grubszej strukturze, kompleksowi tetramerycznemu (tetra-cztery, ponieważ składa się w sumie z czterech monomerów). Połączenie kilku kompleksów tetramerycznych tworzy protofilament, a dwóch połączonych protofilamentów tworzy protofibryle. Wreszcie trzy zwinięte protofibryle dają początek poszukiwanemu neurofilamentowi.

Tak więc, aby zrozumieć strukturę tego włókna pośredniego, musimy wyobrazić sobie serię łańcuchów owijających się wokół siebie. na sobie, aby nadać „analogiczną” strukturę (na niewiarygodne odległości) podwójnej helisie DNA dla wszystkich znany. Za każdym razem między nimi dodaje się coraz więcej połączonych ze sobą łańcuchów, zwiększając złożoność struktury i jej grubość. Podobnie jak w przypadku okablowania elektrycznego, im więcej łańcuchów i zwojów, tym większa wytrzymałość mechaniczna ostatecznej ramy.

Te neurofilamenty, o oszałamiającej złożoności strukturalnej, są rozmieszczone w cytoplazmie neuron i mostkuje neurotubule oraz łączy błonę komórkową, mitochondria i polirybosomy. Należy zauważyć, że są to najobficiej występujące składniki cytoszkieletu, ponieważ stanowią wewnętrzne wsparcie strukturalne neuronu.

• Możesz być zainteresowany: „Cytoszkielet neuronu: części i funkcje”

Praktyczne przypadki

Nie wszystko sprowadza się do mikroskopijnego świata, ponieważ skład cytoszkieletu, jakkolwiek może się to wydawać zaskakujące, warunkuje reakcje istot żywych na środowisko oraz sprawność ich przekaźnictwa nerwowego.

Na przykład w badaniach zbadano obfitość włókien nerwowych pośrednich u gryzoni ssaków po uszkodzenia mózgu i późniejsza ekspozycja na terapie laserowe i ultradźwiękowe o niskim natężeniu w celu terapia. Uszkodzenie nerwów jest skorelowane ze spadkiem liczby neurofilamentów w każdym neuronie., ponieważ ten rodzaj obciążenia mechanicznego zmniejsza kaliber aksonu i „zdrowie” (z braku bardziej złożonego terminu) komórki poddanej urazowi.

Wyniki są odkrywcze, ponieważ myszy poddane opisanym terapiom zwiększyły liczbę tych włókien na poziomie komórkowym. Pokazują to tego typu eksperymenty Terapie laserowe o niskiej intensywności (LBI) mogą odgrywać istotną rolę w regeneracji uszkodzonych nerwów po traumie.

Poza mikroskopijnym światem: włókna i choroba Alzheimera

Idziemy dalej, bo poza badaniami eksperymentalnymi na gryzoniach laboratoryjnych, wpływ składu i liczby włókien składowych cytoszkieletu w chorobach takich jak: choroba Alzheimera.

Na przykład, stężenie światła neurofilamentów w surowicy (Nfl) jest zwiększone u osób z rodzinną chorobą Alzheimera zanim pojawią się objawy choroby. Dlatego mogą one działać jako nieinwazyjne bioindykatory patologii, aby kontrolować ją od najwcześniejszych etapów. Oczywiście potrzeba więcej informacji i badań, aby ugruntować tę wiedzę, ale podstawy zostały już położone.

Streszczenie

Jak udało nam się zaobserwować, świat neurofilamentów nie ogranicza się jedynie do strukturalnej struktury białkowej. Przechodzimy do skali nanoskopowych, ale wyraźnie efekty obfitości tych składników podstawowe elementy cytoszkieletu neuronów są wyrażane na poziomie behawioralnym i fizjologicznym w istotach żywych. żywy.

To stawia dowody znaczenie każdego z elementów, z których składają się nasze komórki. Kto miał nam powiedzieć, że większa obfitość określonego włókna może być wskaźnikiem wczesnych stadiów choroby, takiej jak choroba Alzheimera?

Na końcu, każdy mały element to jeszcze jeden element układanki, z której powstaje wyrafinowana maszyna, jaką jest ludzkie ciało. Jeśli jeden z nich zawiedzie, efekt może osiągnąć poziom znacznie większy niż kilka mikrometrów lub nanometrów, które ta struktura może zajmować w przestrzeni fizycznej.

Odniesienia bibliograficzne:

• Chesta, C.A.A. (2006). Izolacja i analiza stopnia fosforylacji neurofilamentów płynu mózgowo-rdzeniowego pacjentów z niedowładem spastycznym tropikalny (rozprawa doktorska, Katedra Biochemii i Biologii Molekularnej, Wydział Nauk Chemicznych i Farmaceutycznych, Uniwersytet im. Czerwony pieprz).
• Matamala, F., Cornejo, R., Paredes, M., Farfán, E., Garrido, O., & Alves, N. (2014). Analiza porównawcza liczby neurofilamentów w nerwach kulszowych szczurów poddanych neuropraksji leczonych laserem o niskim natężeniu i ultradźwiękami terapeutycznymi. International Journal of Morphology, 32(1), 369-374.
• Neurofilament, Klinika Uniwersytetu Nawarry. Zebrane 30 sierpnia o godz https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/neurofilamento
• Neurofilament, Fleni (Neurologia, neurochirurgia i rehabilitacja). Zebrane 30 sierpnia o godz https://www.fleni.org.ar/patologias-tratamientos/neurofilamento/
• Weston, P. S. Lekkie neurofilamenty w surowicy w rodzinnej chorobie Alzheimera.