Citoschelet neuronal: părți și funcții

Citoscheletul este o structură tridimensională în toate celulele eucariote și, prin urmare, poate fi găsit în neuroni.

Deși nu diferă prea mult de celulele somatice, citoscheletul neuronilor are unele caracteristici proprii, pe lângă faptul că sunt importante atunci când au defecte, cum este cazul bolii Alzheimer.

În continuare vom vedea cele trei tipuri de filamente care alcătuiesc această structură, particularitățile lor față de restul citoscheletelor și modul în care este afectată în Alzheimer.

Articol asociat: "Care sunt părțile neuronului?"

Citoscheletul neuronului

Citoscheletul este unul dintre elementele definitorii ale celulelor eucariote, adică cele care au un nucleu definit, o structură care poate fi observată în celulele animale și vegetale. Această structură este, în esență, schela internă pe care sunt susținute organele, organizând citosolul și veziculele găsite în ea, cum ar fi lizozomii.

Neuronii sunt celule eucariote specializate în formarea conexiunilor cu alții și constituirea sistemul nervos și, la fel ca în cazul oricărei alte celule eucariote, neuronii posedă citoschelet. Citoscheletul neuronului, din punct de vedere structural, nu este foarte diferit de cel al oricărei alte celule, posedând microtubuli, filamente intermediare și filamente de actină.

instagram story viewer

Mai jos vom vedea fiecare dintre aceste trei tipuri de filamente sau tuburi, specificând modul în care citoscheletul neuronului diferă de cel al altor celule somatice.

Microtubuli

Microtubulii neuronului nu sunt foarte diferiți de cei care pot fi găsiți în alte celule ale corpului. Structura sa principală constă dintr-un polimer de subunitate tubulinică de 50 kDa, care este înșurubat în așa fel încât formează un tub gol cu diametrul de 25 nanometri.

Există două tipuri de tubulină: alfa și beta. Ambele sunt proteine care nu sunt foarte diferite unele de altele, cu o similaritate de secvență apropiată de 40%. Aceste proteine alcătuiesc tubul gol, prin formarea protofilamentelor care se reunesc lateral, formând astfel microtubulul.

Tubulina este o substanță importantă, deoarece dimerii săi sunt responsabili pentru unirea a două molecule de guanozin trifosfat (GTP), dimerii care au capacitatea de a efectua activitate enzimatică pe aceleași molecule. Prin această activitate GTPase este implicată în formare (asamblare) și dezasamblare (dezasamblare) a microtubulilor înșiși, oferind flexibilitate și capacitate de modificare a structurii citoscheletale.

Micotubulii axonici și dendritele nu sunt continue cu corpul celuleiși nici nu sunt asociate cu niciun MTOC (centru de organizare a microtubulilor) vizibil. Micotubulii axonali pot avea o lungime de 100 μm, dar au polaritate uniformă. În schimb, microtubulii dendritelor sunt mai scurți, prezentând polaritate mixtă, cu doar 50% din microtubulii lor orientați spre capătul distal de corpul celulei.

Deși microtubulii neuronilor sunt compuși din aceleași componente care pot fi găsite în alte celule, trebuie remarcat faptul că pot prezenta unele diferențe. Microtubulii creierului conțin tubuline de izotipuri diferite și cu o varietate de proteine asociate acestora. Mai mult, compoziția microtubulilor variază în funcție de localizarea în neuron, Ca axoni valuri dendrite. Acest lucru sugerează că microtubulii din creier s-ar putea specializa în diferite sarcini, în funcție de mediile unice pe care le oferă neuronul.

Filamente intermediare

Ca și în cazul microtubulilor, filamentele intermediare sunt componente la fel de mult din citostructura neuronală ca și cea a oricărei alte celule. Aceste filamente joacă un rol foarte interesant în determinarea gradului de specificitate al celulei, pe lângă faptul că este folosit ca markeri de diferențiere celulară. În aparență, aceste filamente seamănă cu o frânghie.

În corp există până la cinci tipuri de filamente intermediare, ordonate de la I la V și, unele dintre ele fiind cele care pot fi găsite în neuron:

Filamentele intermediare de tip I și II au cheratină și pot fi găsite în diverse combinații cu celule epiteliale ale corpului.. În schimb, celulele de tip III pot fi găsite în celule mai puțin diferențiate, cum ar fi celulele gliale sau precursorii. celulele neuronale, deși au fost observate și în celule mai formate, cum ar fi cele care alcătuiesc țesutul muscular neted și în astrocite matur.

Filamentele intermediare de tip IV sunt specifice neuronilor, prezentând un model comun între exoni și introni., care diferă semnificativ de cele din cele trei tipuri anterioare. Tipul V sunt cele care se găsesc în lamina nucleară, formând partea care înconjoară nucleul celulei.

Deși aceste cinci tipuri diferite de filamente intermediare sunt mai mult sau mai puțin specifice anumitor celule, merită menționat faptul că sistemul nervos conține diversitatea acestora. În ciuda eterogenității lor moleculare, toate filamentele intermediare din celulele eucariote sunt Se prezintă, așa cum am menționat, ca fibre care seamănă cu o frânghie, cu un diametru cuprins între 8 și 12 nanometri.

Filamentele neuronale poate avea o lungime de sute de micrometri, pe lângă faptul că are proiecții sub formă de brațe laterale. În schimb, în alte celule somatice, cum ar fi cele ale gliei și celulelor non-neuronale, aceste filamente sunt mai scurte, lipsite de brațe laterale.

Principalul tip de filament intermediar care poate fi găsit în axonii mielinizați ai neuronului este alcătuit din trei subunități proteice, formând un triplet: o subunitate cu greutate moleculară mare (NFH, 180 până la 200 kDa), o subunitate cu greutate moleculară medie (NFM, 130 până la 170 kDa) și o subunitate cu greutate moleculară mică (NFL, 60 până la 70 kDa). Fiecare subunitate proteică este codificată de o genă separată. Aceste proteine sunt cele care alcătuiesc filamente de tip IV, care sunt exprimate numai în neuroni și au o structură caracteristică.

Dar, deși tipicele sistemului nervos sunt de tip IV, alte filamente pot fi găsite și în acesta. Vimentina este una dintre proteinele care alcătuiesc filamentele de tip III, prezent într-o mare varietate de celule, inclusiv fibroblaste, microglie și celule musculare netede. Se găsesc și în celulele embrionare, ca precursori ai gliei și neuronilor. Astrocitele și celulele Schwann conțin proteine gliale fibrilare acide, care constituie filamente de tip III.

Microfilamente de actină

Microfilamentele de actină sunt cele mai vechi componente ale citoscheletului. Acestea sunt formate din monomeri de actină de 43 kDa, care sunt organizați ca și cum ar fi două șiruri de margele, cu diametre de 4 până la 6 nanometri.

Microfilamentele de actină pot fi găsite în neuroni și celule gliale, dar se găsesc concentrat mai ales în terminalele presinaptice, coloane dendritice și conuri de creștere neuronale.

Ce rol joacă citoscheletul neuronal în Alzheimer?

a fost gasit o relație între prezența peptidelor beta-amiloide, componente ale plăcilor care se acumulează în creier în boala Alzheimerși pierderea rapidă a dinamicii citoscheletului neuronal, în special în dendrite, unde este primit impulsul nervos. Deoarece această parte este mai puțin dinamică, transmiterea informațiilor devine mai puțin eficientă, pe lângă scăderea activității sinaptice.

Într-un neuron sănătos, citoscheletul său este alcătuit din filamente de actină care, deși ancorate, au o oarecare flexibilitate. Astfel încât să se dea dinamismul necesar, astfel încât neuronul să se poată adapta la cerințele mediului există o proteină, cofilina 1, care este responsabilă pentru tăierea filamentelor de actină și separarea lor unități. Astfel, structura își schimbă forma, totuși, dacă cofilina 1 este fosforilată, adică se adaugă un atom de fosfor, aceasta nu mai funcționează corect.

S-a demonstrat că expunerea la peptide beta-amiloide induce fosforilarea crescută a cofilinei 1. Acest lucru determină pierderea dinamismului citoscheletului, deoarece filamentele de actină se stabilizează, iar structura își pierde flexibilitatea. Spinele dendritice își pierd funcția.

Una dintre cauzele care produc fosforilatul de cofilină 1 este atunci când enzima ROCK (Rho-kinaza) acționează asupra ei. Această enzimă fosforilează moleculele, inducând sau dezactivând activitatea lor și ar fi una dintre cauzele simptomelor Alzheimer, deoarece dezactivează cofilina 1. Pentru a evita acest efect, mai ales în primele etape ale bolii, există medicamentul Fasucil, care inhibă acțiunea acestei enzime și previne pierderea funcției cofilinei 1.

Referințe bibliografice:

Molina, Y.. (2017). Citoschelet și neurotransmisie. Bazele moleculare și interacțiunile proteice ale transportului și fuziunii veziculare într-un model neuroendocrin. Revista de doctorat UMH. 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
Kirkpatrick LL, Brady ST. Componentele moleculare ale citoscheletului neuronal. În: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW și colab., Editori. Neurochimie de bază: aspecte moleculare, celulare și medicale. Ediția a 6-a. Philadelphia: Lippincott-Raven; 1999. Disponibil de la: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
Rush, T. et al (2018) Sinaptotoxicitatea în boala Alzheimer a implicat o dereglare a citoscheletului actinic dinamica prin fosforilarea cofilinei 1 The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018