Neurofilament: vad de är, komponenter och egenskaper

Neurofilament är en typ av 7 nanometer tjocka mellanliggande filament som finns i neurons cytoplasma. De är involverade i underhållet av neuronal struktur och i axonal transport.

Ibland har biologiska strukturer många fler hemligheter än vi först tror. I naturens värld är kunskap praktiskt taget oändlig, eftersom den täcker lager och morfologiska lager tills nå de mest grundläggande föreningarna av någon levande varelse, aminosyror och de kemiska grundämnen som utgör dem. Hur långt vill vi gå i detta kunskapssökande?

Dels har vi neuronerna med sina avgränsade sektioner (axon, dendriter och soma), kommunikationen mellan dem genom synapserna, signalsubstanserna och deras effekter på hjärnan. Alla dessa ämnen har redan behandlats utförligt, men vi kan fortfarande gräva djupare. I det här tillfället passar vi på att visa dig allt du behöver veta om neurofilament.

• Relaterad artikel: "Vilka är delarna av neuronen?"

Neurofilament: nervskelettet

Det är otroligt att veta att skelettet av levande varelser består av celler, men att celler också behöver sin egen "skelettstruktur" för att behålla sin form och funktion. Det vill säga,

vi finner komplex organisation även i den mest grundläggande funktionella enhet som livet ger oss.

Eftersom vi inte kan ta itu med neurofilamentens roll utan att först förstå en cells strukturella organisation, kommer vi att uppehålla oss ett ögonblick vid cytoskelettet och dess funktion.

Om cytoskelettet

Cytoskelettet definieras som ett tredimensionellt gitter av proteiner som ger internt stöd i celler, men som också är involverad i transport av föreningar, organisation och celldelning. Att göra en analog med den observerbara makroskopiska världen, detta komplexa nätverk skulle fungera som balkar i en byggnad, men också som hissen och trappan. Otroligt sant?

Cytoskelettet består av tre huvudföreningar:

• Mikrofilament: består av två kedjor av aktin, ett globulärt protein. De bibehåller cellens form.
• Mellanliggande filament: består av en mer heterogen familj av proteiner, de ger stabilitet till cellorganeller på grund av deras starka länkar.
• Mikrotubuli: bildas av alba och beta tubulin, de är ansvariga för förflyttning av ämnen i cellen och dess delning.

Det bör noteras att cytoskelettets struktur och dynamik beror på hur cellen är relaterad till yttre (det vill säga den extracellulära matrisen) och de påfrestningar av spänning, stelhet och kompression som den upplever under hela sitt liv. utveckling. Vi står inför en dynamisk och på intet sätt stel ram, som anpassar sig utsökt till den process som cellen genomgår vid varje given tidpunkt. Nu, hur är neurofilament relaterade till allt ovanstående?

Navigerar i cytoplasman

Svaret på den föregående frågan är enkelt, eftersom dessa strukturer som berör oss idag inte är något annat än mellanliggande filament av neurons specifika cytoskelett.

Precis som alla andra celler, neuroner har ett skelett av både strukturell funktion och transportörfunktion. Detta proteinramverk består av tre komponenter, mycket lika de som vi har beskrivit med tidigare, eftersom de är mikrotubuli (eller neurotubuli), neurofilament (mellanliggande filament) och mikrofilament. Innan vi går vilse i morfologin hos dessa strukturer, låt oss definiera funktionerna hos det neuronala cytoskelettet:

• Förmedla rörelsen av organeller mellan olika områden av neuronkroppen.
• Fixa placeringen av vissa komponenter (som membrankemiska receptorer) på rätt ställen så att de kan fungera.
• Bestäm neurons tredimensionella form.

Som vi kan se, Utan detta proteinramverk skulle neuroner (och därmed mänsklig tanke) inte kunna existera som vi känner dem. I dag. För att förstå strukturen av ett neurofilament måste vi i stor utsträckning dissekera dess morfologi ner till en basal nivå. Ge järnet.

Först måste vi veta den mest basala "tegelstenen" i strukturen, cytokeratin. Detta är ett väsentligt fibröst protein i de mellanliggande filamenten i epitelceller, såväl som i naglar, hår och fjädrar hos djur. Associationen av en uppsättning av dessa proteiner på ett linjärt sätt ger upphov till en monomer, och två av dessa kedjor lindas runt varandra, till en dimer.

Två lindade dimerer ger i sin tur upphov till en tjockare struktur, det tetramera komplexet (tetra-fyra, eftersom det består av totalt fyra monomerer). Föreningen av flera tetramera komplex bildar ett protofilament och två sammanfogade protofilament, en protofibril. Slutligen ger tre lindade protofibriller upphov till det eftertraktade neurofilamentet.

Så för att förstå strukturen av detta mellanliggande filament måste vi föreställa oss en serie kedjor som slingrar sig runt varandra. på sig själva för att ge en "analog" struktur (över de otroliga avstånden) till den dubbla helixen av DNA för alla känd. Varje gång fler och fler sammankopplade kedjor läggs till mellan dem, vilket ökar strukturens komplexitet och tjockleken på den. Precis som med elektriska ledningar, ju fler kedjor och lindningar, desto större blir det slutliga ramverkets mekaniska motstånd.

Dessa neurofilament, med en svindlande strukturell komplexitet, är fördelade i cytoplasman i neuron och överbrygga neurotubuli och koppla ihop cellmembranet, mitokondrier och polyribosomer. Det bör noteras att de är de vanligaste komponenterna i cytoskelettet, eftersom de representerar neurons inre strukturella stöd.

• Du kanske är intresserad av: "Cytoskelett av neuron: delar och funktioner"

Praktiska fall

Allt är inte reducerat till en mikroskopisk värld, eftersom cytoskelettets sammansättning, hur överraskande det kan tyckas, villkorar levande varelsers reaktioner på miljön och effektiviteten av deras nervöverföringar.

Till exempel har studier undersökt förekomsten av neurala mellanliggande filament hos däggdjursgnagare efter hjärnskador och efterföljande exponering för lågintensiva laser- och ultraljudsterapier i syfte att terapi. Nervskada är korrelerad med en minskning av neurofilament inom varje neuron., eftersom denna typ av mekanisk stress minskar axonets kaliber och "hälsa" (i brist på en mer komplex term) hos cellen som utsätts för trauma.

Resultaten är avslöjande, eftersom mössen som utsattes för de beskrivna terapierna ökade antalet av dessa filament på cellnivå. Den här typen av experiment visar det Lågintensitetslaserterapier (LBI) kan spela en viktig roll i regenereringen av skadade nerver efter trauma.

Bortom den mikroskopiska världen: filament och Alzheimers

Vi går längre, eftersom bortom de experimentella studierna med laboratoriegnagare effekt av sammansättningen och antalet komponentfilament i cytoskelettet vid sjukdomar som t.ex alzheimer.

Till exempel, serum neurofilament light (Nfl) koncentrationen ökar hos personer med familjär Alzheimers innan symtomen på sjukdomen ens börjar dyka upp. Därför kan dessa fungera som icke-invasiva bioindikatorer för patologin för att kontrollera den från de tidigaste stadierna. Naturligtvis krävs fortfarande mer information och studier för att cementera denna kunskap, men grunderna är redan lagda.

Sammanfattning

Som vi har kunnat observera är neurofilamentens värld inte bara reducerad till ett strukturellt proteinramverk. Vi går till nanoskopiska skalor, men helt klart effekterna av överflöd av dessa komponenter väsentliga delar av det neuronala cytoskelettet uttrycks på beteendemässig och fysiologisk nivå i levande varelser. Levande.

Detta ger bevis betydelsen av vart och ett av de element som utgör våra celler. Vem skulle berätta för oss att ett större överflöd av en specifik filament kan vara en indikator på de tidiga stadierna av en sjukdom som Alzheimers?

I slutet, varje liten komponent är ytterligare en pusselbit som ger upphov till den sofistikerade maskinen som är människokroppen. Om en av dem misslyckas kan effekten nå nivåer som är mycket större än de få mikrometer eller nanometer som denna struktur kan uppta i ett fysiskt utrymme.

Bibliografiska referenser:

• Chesta, C.A.A. (2006). Isolering och analys av graden av fosforylering av cerebrospinalvätskans neurofilament från patienter med spastisk parapares tropisk (Doktorsavhandling, Institutionen för biokemi och molekylärbiologi, Fakulteten för kemi- och farmaceutiska vetenskaper, University of Chili).
• Matamala, F., Cornejo, R., Paredes, M., Farfán, E., Garrido, O., & Alves, N. (2014). Jämförande analys av antalet neurofilament i ischiasnerver hos råttor som utsätts för neuropraxi behandlade med lågintensiv laser och terapeutiskt ultraljud. International Journal of Morphology, 32(1), 369-374.
• Neurofilament, University of Navarra Clinic. Insamlad den 30 augusti in https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/neurofilamento
• Neurofilament, Fleni (Neurologi, neurokirurgi och rehabilitering). Insamlad den 30 augusti in https://www.fleni.org.ar/patologias-tratamientos/neurofilamento/
• Weston, P. S. Serum lätt neurofilament vid familjär Alzheimers sjukdom.