Неуронски цитоскелет: делови и функције

Цитоскелет је тродимензионална структура у свим еукариотским ћелијама и зато се може наћи у неуронима.

Иако се не разликује много од осталих соматских ћелија, цитоскелет неурона има неке своје карактеристике, поред тога што су важни када имају недостатке, као што је случај са Алцхајмеровом болешћу.

Даље ћемо видети три врсте филамената који чине ову структуру, њихове особености у односу на остатак цитоскелета и како на њих утиче Алцхајмерова болест.

• Повезани чланак: "Који су делови неурона?"

Цитоскелет неурона

Цитоскелет је један од елемената који дефинишу еукариотске ћелије, односно они који имају дефинисано језгро, структуру која се може уочити у животињским и биљним ћелијама. Ова структура је у суштини унутрашња скела на којој су ослоњене органеле, организујући цитосол и везикуле које се у њему налазе, попут лизозома.

Неурони су еукариотске ћелије специјализоване за стварање веза са другима и стварање нервни систем и, као и било која друга еукариотска ћелија, неурони поседују цитоскелет. Цитоскелет неурона се, структурно говорећи, не разликује много од било које друге ћелије, која поседује микротубуле, средње нити и актинске нити.

Испод ћемо видети сваку од ове три врсте филамената или цеви, прецизирајући како се цитоскелет неурона разликује од оног код других соматских ћелија.

Микротубуле

Микротубуле неурона се не разликују много од оних које се могу наћи у другим ћелијама тела. Његова главна структура састоји се од полимера подјединице тубулина од 50 кДа, који је заврнут тако да формира шупљу цев пречника 25 нанометара.

Постоје две врсте тубулина: алфа и бета. Обоје су протеини који се међусобно не разликују, с сличношћу секвенци близу 40%. Управо ти протеини чине шупљу цев, формирајући протофиламенте који се бочно спајају, формирајући тако микротубуле.

Тубулин је важна супстанца, јер његови димери су одговорни за спајање два молекула гванозин трифосфата (ГТП), димере који имају способност да врше ензиматску активност на истим тим молекулима. Кроз ову активност ГТПасе она је укључена у формирање (склапање) и растављање (растављање) самих микротубула, дајући флексибилност и способност модификовања цитоскелетне структуре.

Акон микротубули и дендрити нису континуирани са ћелијским теломнити су повезани са било којим видљивим МТОЦ (центром за организовање микротубула). Аксонске микротубуле могу бити дужине 100 μм, али имају уједначен поларитет. Насупрот томе, микротубули дендрита су краћи и представљају мешовити поларитет, са само 50% њихових микротубула усмерених ка крају дистално од ћелијског тела.

Иако су микротубуле неурона састављене од истих компонената које се могу наћи у другим ћелијама, треба напоменути да могу представљати неке разлике. Микротубуле мозга садрже тубулине различитих изотипа и са разним протеинима повезаним са њима. Поврх тога, Састав микротубула варира у зависности од локације унутар неурона, Као аксони таласи дендрити. То сугерише да би се микротубули у мозгу могли специјализовати за различите задатке, у зависности од јединственог окружења које неурон пружа.

Средњи филаменти

Као и код микротубула, средњи филаменти су компонента неуронске цитоструктуре као и било које друге ћелије. Ови филаменти играју веома занимљиву улогу у одређивању степена специфичности ћелије, поред тога што се користи као маркер ћелијске диференцијације. По изгледу, ови филаменти подсећају на уже.

У телу постоји до пет врста средњих филамената, поређаних од И до В, а неки од њих су они који се могу наћи у неурону:

Интермедијарни филаменти типа И и ИИ су кератинске природе и могу се наћи у разним комбинацијама са епителним ћелијама тела.. Супротно томе, ћелије типа ИИИ могу се наћи у мање диференцираним ћелијама, попут глија ћелија или прекурсора. неуронским ћелијама, мада су виђене и у формиранијим ћелијама, попут оних које чине глатко мишићно ткиво и у астроцитима зрео.

Интермедијарни филаменти типа ИВ специфични су за неуроне, представљајући уобичајени образац између егзона и интрона., који се значајно разликују од оних из три претходна типа. Тип В су они који се налазе у нуклеарним плочама, чинећи део који окружује ћелијско језгро.

Иако је ових пет различитих врста средњих филамената више или мање специфично за одређене ћелије, вреди напоменути да нервни систем садржи њихову разноликост. Упркос њиховој молекуларној хетерогености, сви интермедијарни филаменти у еукариотским ћелијама јесу Они се, као што смо поменули, представљају као влакна која подсећају на уже, пречника између 8 и 12 нанометри.

Неуралне нити може бити дугачак стотине микрометара, поред тога што има избочине у облику бочних кракова. С друге стране, у другим соматским ћелијама, попут оне глије и не-неуронских ћелија, ови филаменти су краћи, без бочних кракова.

Главна врста интермедијарне нити која се може наћи у мијелинизованим аксонима неурона састоји се од три протеинске подјединице, формирајући триплет: подјединица велике молекулске тежине (НФХ, 180 до 200 кДа), подјединица средње молекуларне тежине (НФМ, 130 до 170 кДа) и подјединица мале молекулске тежине (НФЛ, 60 до 70 кДа). Свака протеинска подјединица је кодирана одвојеним геном. Ови протеини су они који чине филаменте типа ИВ, који се изражавају само у неуронима и имају карактеристичну структуру.

Али иако су типични за нервни систем тип ИВ, у њему се могу наћи и други филаменти. Виментин је један од протеина који чине филаменте типа ИИИ, присутан у широком спектру ћелија, укључујући фибробласте, микроглију и ћелије глатких мишића. Такође се налазе у ембрионалним ћелијама, као претече глија и неурона. Астроцити и Сцхваннове ћелије садрже кисели фибриларни глијални протеин, који чини филаменте типа ИИИ.

Актински микрофиламенти

Актински микрофиламенти су најстарије компоненте цитоскелета. Састоје се од 43-кДа актинских мономера, који су поређани попут две жице перли, пречника 4 до 6 нанометара.

Актински микрофиламенти се могу наћи у неуронима и глијалним ћелијама, али се налазе посебно концентрисан у пресинаптичким терминалима, дендритичним бодљама и чуњевима раста неурални.

Какву улогу игра неуронски цитоскелет код Алзхеимерове болести?

Нађено је однос између присуства бета-амилоидних пептида, компонената плакова који се акумулирају у мозгу код Алзхеимерове болести, и брз губитак динамике неуронског цитоскелета, посебно у дендритима, где се прима нервни импулс. Како је овај део мање динамичан, пренос информација постаје мање ефикасан, уз смањење синаптичке активности.

У здравом неурону, његов цитоскелет чине актински филаменти који, иако усидрени, имају одређену флексибилност. Тако да се добије потребна динамичност како би се неурон могао прилагодити захтевима околине постоји протеин, кофилин 1, који је одговоран за резање актинских филамената и њихово раздвајање јединице. Дакле, структура мења облик, међутим, ако је кофилин 1 фосфорилисан, односно додан је фосфорни атом, он престаје да ради исправно.

Показало се да излагање бета-амилоидним пептидима индукује повећану фосфорилацију кофилина 1. То доводи до губитка динамичности цитоскелета, јер се актински филаменти стабилизирају, а структура губи флексибилност. Дендритичне кичме губе функцију.

Један од узрока који чине кофилин 1 фосфорилат је када ензим РОЦК (Рхо-киназа) делује на њега. Овај ензим фосфорилира молекуле, индукујући или деактивирајући њихову активност, и био би један од узрока Алзхеимерових симптома, јер деактивира кофилин 1. Да би се избегао овај ефекат, посебно током раних стадијума болести, постоји лек Фасуцил, који инхибира деловање овог ензима и спречава да кофилин 1 изгуби своју функцију.

Библиографске референце:

• Молина, И.. (2017). Цитоскелет и неуротрансмисија. Молекуларне базе и интеракције протеина везикуларног транспорта и фузије у неуроендокрином моделу. Часопис за докторат УМХ. 2. 4. 10.21134 / доцтумх.в2и1.1263.
• Киркпатрицк ЛЛ, Бради СТ. Молекуларне компоненте неуронског цитоскелета. У: Сиегел ГЈ, Агранофф БВ, Алберс РВ, ет ал., Уредници. Основна неурохемија: молекуларни, ћелијски и медицински аспекти. 6. издање. Филаделфија: Липпинцотт-Равен; 1999. Доступно од: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• Русх, Т. и сар (2018) Синаптотоксичност код Алзхеимерове болести подразумевала је поремећај регулације актинског цитоскелета динамика кроз фосфорилацију кофилина 1 Тхе Јоурнал оф Неуросциенце дои: 10.1523 / ЈНЕУРОСЦИ.1409-18.2018