Nevrofilamenti: kaj so, sestavni deli in značilnosti

Nevrofilamenti so vrsta 7 nanometrskih vmesnih filamentov, ki so prisotni v citoplazmi nevronov. Sodelujejo pri vzdrževanju nevronske strukture in aksonskem transportu.

Včasih biološke strukture hranijo veliko več skrivnosti, kot sprva verjamemo. V svetu narave je znanje praktično neskončno, saj zajema plasti in morfološke plasti vse do dosežejo najosnovnejše spojine katerega koli živega bitja, aminokisline in kemične elemente, ki jih sestavljajo. Kako daleč želimo iti v tem iskanju znanja?

Na eni strani imamo nevrone z razmejenimi deli (aksoni, dendriti in soma), komunikacijo med njimi prek sinaps, nevrotransmiterje in njihove učinke na možgane. Vse te teme so bile že obširno obdelane, vendar se lahko še poglobimo. Ob tej priložnosti izkoriščamo priložnost, da vam pokažemo vse, kar morate vedeti o nevrofilamentih.

• Sorodni članek: "Kateri so deli nevrona?"

Nevrofilamenti: živčni skelet

Neverjetno je vedeti, da je okostje živih bitij sestavljeno iz celic, a tudi celice potrebujejo lastno »skeletno strukturo«, da ohranijo svojo obliko in funkcionalnost. To se pravi,

kompleksno organizacijo najdemo tudi v najbolj osnovni funkcionalni enoti, ki nam jo daje življenje.

Ker ne moremo obravnavati vloge nevrofilamentov, ne da bi najprej razumeli strukturno organizacijo celice, se bomo za trenutek posvetili citoskeletu in njegovi funkciji.

O citoskeletu

Citoskelet je opredeljen kot tridimenzionalna mreža beljakovin, ki zagotavlja notranjo podporo v celicah, ki pa sodeluje tudi pri transportu spojin, organizaciji in delitvi celic. Ustvarjanje analogije z opazljivim makroskopskim svetom, to kompleksno omrežje bi delovalo kot tramovi zgradbe, pa tudi kot dvigalo in stopnice. Neverjetno res?

Citoskelet je sestavljen iz treh glavnih spojin:

• Mikrofilamenti: sestavljeni iz dveh verig aktina, globularnega proteina. Ohranjajo obliko celice.
• Vmesni filamenti: sestavljeni iz bolj heterogene družine proteinov zagotavljajo stabilnost celičnim organelom zaradi svojih močnih povezav.
• Mikrotubuli: tvorita jih alba in beta tubulin, odgovorni so za gibanje snovi znotraj celice in njeno delitev.

Upoštevati je treba, da sta struktura in dinamika citoskeleta odvisni od tega, kako je celica povezana z zunanjost (tj. zunajcelični matriks) in obremenitve napetosti, togosti in stiskanja, ki jih doživlja skozi vse življenje. razvoj. Soočamo se z dinamičnim in nikakor togim okvirjem, ki se izjemno prilagaja procesu, ki mu je v danem trenutku podvržena celica. Kako so nevrofilamenti povezani z vsem zgoraj naštetim?

Krmarjenje v citoplazmi

Odgovor na prejšnje vprašanje je preprost, saj te strukture, ki nas danes zanimajo, niso nič drugega kot vmesni filamenti specifičnega citoskeleta nevronov.

Kot vse druge celice, nevroni imajo skelet tako strukturne kot transportne funkcije. Ta proteinski okvir je sestavljen iz treh komponent, zelo podobnih tistim, ki smo jih opisali prej, saj gre za mikrotubule (ali nevrotubule), nevrofilamente (vmesne filamente) in mikrofilamenti. Preden se izgubimo v morfologiji teh struktur, opredelimo funkcije nevronskega citoskeleta:

• Posreduje gibanje organelov med različnimi področji nevronskega telesa.
• Popravite lokacijo določenih komponent (kot so membranski kemični receptorji) na pravih mestih, da lahko delujejo.
• Določite tridimenzionalno obliko nevrona.

Kot lahko vidimo, Brez tega proteinskega ogrodja nevroni (in s tem človeška misel) ne bi mogli obstajati, kot jih poznamo. Danes. Da bi razumeli strukturo nevrofilamenta, moramo obsežno secirati njegovo morfologijo do bazalne ravni. Pojdi za to.

Najprej moramo vedeti najbolj bazalna »opeka« strukture, citokeratin. To je esencialna vlaknasta beljakovina v vmesnih filamentih epitelijskih celic, pa tudi v nohtih, laseh in perju živali. Linearna povezava niza teh proteinov povzroči nastanek monomera in dve od teh verig, oviti druga okoli druge, v dimer.

Po drugi strani dva zvita dimera povzročita debelejšo strukturo, tetramerni kompleks (tetra-štiri, saj je sestavljen iz skupno štirih monomerov). Združitev več tetramernih kompleksov tvori protofilament, dva združena protofilamenta pa protofibril. Končno, tri zvite protofibrile povzročijo iskani nevrofilament.

Torej, da bi razumeli strukturo tega vmesnega filamenta, si moramo predstavljati vrsto verig, ki se vijejo druga okoli druge. na sebi, da dajo "analogno" strukturo (na neverjetnih razdaljah) dvojni vijačnici DNK za vse znan. Vsakič med njimi se dodaja vedno več medsebojno povezanih verig, kar povečuje kompleksnost strukture in njeno debelino. Kot pri električnih napeljavah, več kot je verig in navitij, večja je mehanska odpornost končnega ogrodja.

Ti nevrofilamenti z vrtoglavo strukturno kompleksnostjo so razporejeni v citoplazmi nevron in premosti nevrotubule ter poveže celično membrano, mitohondrije in poliribosomi. Opozoriti je treba, da so najpogostejši sestavni deli citoskeleta, saj predstavljajo notranjo strukturno podporo nevrona.

• Morda vas zanima: "Citoskelet nevrona: deli in funkcije"

Praktični primeri

Ni vse zreducirano na mikroskopski svet, saj je sestava citoskeleta, čeprav se morda zdi presenetljiva, pogojuje odzive živih bitij na okolje in učinkovitost njihovih živčnih prenosov.

Študije so na primer raziskale številčnost nevralnih vmesnih filamentov pri glodavcih sesalcih po poškodbe možganov in kasnejša izpostavljenost nizkointenzivnim laserskim in ultrazvočnim terapijam z namenom terapija. Poškodbe živcev so povezane z zmanjšanjem nevrofilamentov v vsakem nevronu., saj ta vrsta mehanske obremenitve zmanjša kaliber aksona in "zdravje" (zaradi pomanjkanja bolj zapletenega izraza) celice, ki je bila izpostavljena travmi.

Rezultati so zgovorni, saj se je pri miših, ki so bile podvržene opisanim terapijam, povečalo število teh filamentov na celični ravni. Tovrstni poskusi to kažejo Nizkointenzivne laserske terapije (LBI) lahko igrajo bistveno vlogo pri regeneraciji poškodovanih živcev po travmi.

Onkraj mikroskopskega sveta: filamenti in Alzheimerjeva bolezen

Gremo dlje, ker poleg eksperimentalnih študij z laboratorijskimi glodalci, vpliv sestave in števila sestavnih filamentov citoskeleta pri boleznih kot npr Alzheimerjeva bolezen.

na primer koncentracija serumske nevrofilamentne svetlobe (Nfl) je povečana pri ljudeh z družinsko Alzheimerjevo boleznijo preden se sploh začnejo pojavljati simptomi bolezni. Zato bi lahko delovali kot neinvazivni bioindikatorji patologije za nadzor od najzgodnejših faz. Seveda je za utrjevanje tega znanja potrebnih še več informacij in študij, vendar so temelji že postavljeni.

Povzetek

Kot smo lahko opazili, svet nevrofilamentov ni reduciran le na strukturni proteinski okvir. Prehajamo na nanoskopske lestvice, vendar so očitni učinki obilice teh komponent bistveni elementi nevronskega citoskeleta so v živih bitjih izraženi na vedenjski in fiziološki ravni. živ.

To predstavlja dokaz pomen vsakega od elementov, ki sestavljajo naše celice. Kdo bi nam povedal, da je lahko večja številčnost določenega filamenta pokazatelj zgodnjih faz bolezni, kot je Alzheimerjeva?

Na koncu, vsaka majhna komponenta je še en kos sestavljanke, iz katere nastane prefinjen stroj, ki je človeško telo. Če eden od njih odpove, lahko učinek doseže ravni, ki so veliko večje od nekaj mikrometrov ali nanometrov, ki jih ta struktura lahko zasede v fizičnem prostoru.

Bibliografske reference:

• Chesta, C.A.A. (2006). Izolacija in analiza stopnje fosforilacije nevrofilamentov cerebrospinalne tekočine pri bolnikih s spastično paraparezo tropski (Doktorska disertacija, Oddelek za biokemijo in molekularno biologijo, Fakulteta za kemijske in farmacevtske vede Univerze v čili).
• Matamala, F., Cornejo, R., Paredes, M., Farfán, E., Garrido, O., & Alves, N. (2014). Primerjalna analiza števila nevrofilamentov v ishiadičnih živcih podgan, izpostavljenih nevropraksiji, zdravljenih z nizkointenzivnim laserjem in terapevtskim ultrazvokom. International Journal of Morphology, 32(1), 369-374.
• Neurofilament, klinika Univerze v Navarri. Zbrano 30. avgusta v https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/neurofilamento
• Neurofilament, Fleni (nevrologija, nevrokirurgija in rehabilitacija). Zbrano 30. avgusta v https://www.fleni.org.ar/patologias-tratamientos/neurofilamento/
• Weston, P. S. Serumski svetlobni nevrofilament pri družinski Alzheimerjevi bolezni.