โครงร่างเซลล์ประสาท: ส่วนและหน้าที่

โครงร่างเซลล์เป็นโครงสร้างสามมิติในเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมด ดังนั้นจึงสามารถพบได้ในเซลล์ประสาท

แม้ว่าจะไม่ได้แตกต่างจากเซลล์โซมาติกอื่นมากนัก โครงร่างเซลล์ของเซลล์ประสาทมีลักษณะบางอย่างของมันเองนอกจากจะมีความสำคัญเมื่อมีอาการผิดปกติเช่นโรคอัลไซเมอร์แล้ว

ต่อไปเราจะเห็นเส้นใยสามประเภทที่ประกอบกันเป็นโครงสร้างนี้ ลักษณะเฉพาะของพวกมันเทียบกับโครงร่างของเซลล์ที่เหลือ และผลกระทบของมันในโรคอัลไซเมอร์

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "ส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ประสาทคืออะไร?"

โครงร่างเซลล์ของเซลล์ประสาท

โครงร่างเซลล์เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่กำหนดของเซลล์ยูคาริโอตกล่าวคือเซลล์ที่มีนิวเคลียสที่กำหนดไว้ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่สามารถสังเกตได้ในเซลล์สัตว์และพืช โดยพื้นฐานแล้วโครงสร้างนี้คือโครงภายในที่รองรับออร์แกเนลล์ จัดระเบียบไซโตซอลและถุงน้ำที่พบในนั้น เช่น ไลโซโซม

เซลล์ประสาทเป็นเซลล์ยูคาริโอตที่เชี่ยวชาญในการสร้างความสัมพันธ์กับผู้อื่นและประกอบเป็น ระบบประสาทและเช่นเดียวกับเซลล์ยูคาริโอตอื่น ๆ เซลล์ประสาทมี โครงร่างเซลล์ โครงร่างไซโตสเกเลตันของเซลล์ประสาทซึ่งกล่าวในเชิงโครงสร้างนั้นไม่แตกต่างจากเซลล์อื่นมากนัก ซึ่งมีไมโครทูบูล เส้นใยกลาง และเส้นใยแอคติน

ด้านล่าง เราจะเห็นเส้นใยหรือหลอดทั้งสามประเภทนี้ ซึ่งระบุว่าโครงร่างโครงร่างของเซลล์ประสาทแตกต่างจากเซลล์ร่างกายอื่นๆ อย่างไร

ไมโครทูบูล

ไมโครทูบูลของเซลล์ประสาทนั้นไม่แตกต่างจากเซลล์ประสาทที่พบในเซลล์อื่นๆ ของร่างกายมากนัก โครงสร้างหลักประกอบด้วยพอลิเมอร์หน่วยย่อยของ tubulin 50-kDaซึ่งถูกขันให้มีลักษณะเป็นท่อกลวงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 นาโนเมตร

ทูบูลินมีสองประเภท: อัลฟาและเบต้า ทั้งสองเป็นโปรตีนที่ไม่แตกต่างกันมากนัก โดยมีความคล้ายคลึงกันของลำดับเกือบ 40% มันคือโปรตีนเหล่านี้ที่ประกอบเป็นหลอดกลวง ผ่านการก่อตัวของโปรโตฟิลาเมนต์ที่มารวมกันด้านข้าง จึงก่อตัวเป็นไมโครทูบูล

Tubulin เป็นสารสำคัญตั้งแต่ ไดเมอร์ของมันมีหน้าที่ในการรวมสองโมเลกุลของ guanosine triphosphate (GTP), ไดเมอร์ซึ่งมีความสามารถในการทำกิจกรรมของเอนไซม์กับโมเลกุลเดียวกันนี้ ผ่านกิจกรรม GTPase นี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับการก่อตัว (การประกอบ) และการถอดประกอบ (การถอดประกอบ) ของไมโครทูบูลเอง ทำให้มีความยืดหยุ่นและความสามารถในการปรับเปลี่ยนโครงสร้างโครงร่างโครงร่าง

แอกซอนไมโครทูบูลและเดนไดรต์ไม่ต่อเนื่องกับร่างกายของเซลล์และไม่เกี่ยวข้องกับ MTOC (ศูนย์จัดระเบียบ microtubule) ที่มองเห็นได้ ไมโครทูบูลแอกซอนสามารถมีความยาวได้ 100 ไมโครเมตร แต่มีขั้วที่สม่ำเสมอ ในทางตรงกันข้าม ไมโครทูบูลของเดนไดรต์จะสั้นกว่า แสดงขั้วแบบผสม โดยมีเพียง 50% ของไมโครทูบูลของพวกมันที่มุ่งไปยังส่วนปลายสุดของตัวเซลล์

แม้ว่า microtubules ของเซลล์ประสาทจะประกอบด้วยส่วนประกอบเดียวกันที่สามารถพบได้ในเซลล์อื่น แต่ควรสังเกตว่าพวกมันอาจมีความแตกต่างกันบ้าง ไมโครทูบูลของสมองประกอบด้วยทูบูลินที่มีไอโซไทป์ต่างกันและมีโปรตีนหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกัน มีอะไรอีก, องค์ประกอบของไมโครทูบูลแตกต่างกันไปตามตำแหน่งภายในเซลล์ประสาท, ชอบ ซอน คลื่น เดนไดรต์. นี่แสดงให้เห็นว่าไมโครทูบูลในสมองสามารถเชี่ยวชาญในงานที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมเฉพาะที่เซลล์ประสาทมีให้

เส้นใยระดับกลาง

เช่นเดียวกับไมโครทูบูล ฟิลาเมนต์ขั้นกลางเป็นส่วนประกอบของโครงสร้างเซลล์ประสาทมากพอๆ กับเซลล์อื่นๆ เส้นใยเหล่านี้ มีบทบาทที่น่าสนใจมากในการกำหนดระดับความจำเพาะของเซลล์นอกจากจะใช้เป็นเครื่องหมายของการสร้างความแตกต่างของเซลล์แล้ว ในลักษณะที่ปรากฏ เส้นใยเหล่านี้มีลักษณะคล้ายเชือก

ในร่างกายมีเส้นใยระดับกลางถึงห้าประเภท โดยเรียงลำดับจาก I ถึง V และบางส่วนเป็นเส้นใยที่สามารถพบได้ในเซลล์ประสาท:

ฟิลาเมนต์ขั้นกลาง Type I และ II เป็นเคราตินในธรรมชาติ และสามารถพบได้ในการผสมผสานต่างๆ กับเซลล์เยื่อบุผิวของร่างกาย. ในทางตรงกันข้าม เซลล์ประเภท III สามารถพบได้ในเซลล์ที่มีความแตกต่างน้อยกว่า เช่น เซลล์เกลียหรือสารตั้งต้น เซลล์ประสาท แม้ว่าจะพบเห็นได้ในเซลล์ที่มีรูปแบบมากขึ้น เช่น เซลล์ที่สร้างเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อเรียบและในแอสโตรไซต์ เป็นผู้ใหญ่

ฟิลาเมนต์ระดับกลาง Type IV นั้นจำเพาะต่อเซลล์ประสาท โดยนำเสนอรูปแบบร่วมกันระหว่างเอ็กซอนและอินตรอนซึ่งแตกต่างอย่างมากจากทั้งสามประเภทก่อนหน้านี้ Type V คือสิ่งที่พบในแผ่นเคลือบนิวเคลียร์ซึ่งสร้างส่วนที่ล้อมรอบนิวเคลียสของเซลล์

แม้ว่าฟิลาเมนต์กลางทั้งห้าประเภทนี้จะมีความเฉพาะเจาะจงไม่มากก็น้อยสำหรับเซลล์บางเซลล์ แต่ก็ควรค่าแก่การกล่าวขวัญว่าระบบประสาทมีความหลากหลายของสิ่งเหล่านี้ แม้จะมีโมเลกุลต่างกัน แต่เส้นใยกลางทั้งหมดในเซลล์ยูคาริโอตก็ยังเป็น ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วว่าเป็นเส้นใยที่มีลักษณะคล้ายเชือกซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 8 ถึง 12 นาโนเมตร

เส้นใยประสาท ยาวได้หลายร้อยไมโครเมตร นอกจากจะยื่นออกมาในรูปแขนข้างแล้ว. ในทางกลับกัน ในเซลล์ร่างกายอื่นๆ เช่น เซลล์เกลียและเซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาท เส้นใยเหล่านี้จะสั้นกว่าและไม่มีแขนด้านข้าง

ฟิลาเมนต์กลางชนิดหลักที่สามารถพบได้ในแอกซอนที่มีเยื่อไมอีลิเนตของเซลล์ประสาทประกอบด้วยหน่วยย่อยของโปรตีนสามหน่วย ก่อตัวเป็นแฝดสาม หน่วยย่อยที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (NFH, 180 ถึง 200 kDa), หน่วยย่อยที่มีน้ำหนักโมเลกุลปานกลาง (NFM, 130 ถึง 170 kDa) และหน่วยย่อยที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (NFL, 60 ถึง 70 กิโลดา). หน่วยย่อยโปรตีนแต่ละหน่วยถูกเข้ารหัสโดยยีนที่แยกจากกัน โปรตีนเหล่านี้เป็นโปรตีนที่ประกอบเป็นเส้นใยชนิด IV ซึ่งแสดงออกเฉพาะในเซลล์ประสาทและมีโครงสร้างเฉพาะ

แต่ถึงแม้ระบบประสาททั่วไปจะเป็นแบบที่ 4 แต่ก็สามารถพบเส้นใยอื่นๆ ได้ Vimentin เป็นหนึ่งในโปรตีนที่ประกอบเป็นเส้นใยประเภท IIIมีอยู่ในเซลล์ที่หลากหลาย รวมทั้งไฟโบรบลาสต์ ไมโครเกลีย และเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ พวกเขายังพบในเซลล์ตัวอ่อน เป็นสารตั้งต้นของเกลียและเซลล์ประสาท แอสโตรไซต์และเซลล์ชวานประกอบด้วยโปรตีนไฟบริลลาร์ไกลอัลที่เป็นกรด ซึ่งเป็นเส้นใยชนิดที่ 3

แอคตินไมโครฟิลาเมนต์

ไมโครฟิลาเมนต์ Actin เป็นส่วนประกอบที่เก่าแก่ที่สุดของโครงร่างโครงร่าง. ประกอบด้วยโมโนเมอร์แอคติน 43 kDa ซึ่งจัดราวกับว่าเป็นลูกปัดสองสายโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 ถึง 6 นาโนเมตร

ไมโครฟิลาเมนต์ของแอคตินสามารถพบได้ในเซลล์ประสาทและเซลล์เกลีย แต่พบได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีความเข้มข้นในขั้วพรีไซแนปติก หนามเดนไดรต์ และโคนการเจริญเติบโต ประสาท

โครงร่างของเซลล์ประสาทมีบทบาทอย่างไรในโรคอัลไซเมอร์?

ได้พบแล้ว ความสัมพันธ์ระหว่างการปรากฏตัวของ beta-amyloid peptides ส่วนประกอบของ plaques ที่สะสมอยู่ในสมองในโรคอัลไซเมอร์และการสูญเสียไดนามิกของโครงร่างเซลล์ประสาทอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเดนไดรต์ซึ่งได้รับแรงกระตุ้นของเส้นประสาท เนื่องจากส่วนนี้มีไดนามิกน้อยกว่า การส่งข้อมูลจึงมีประสิทธิภาพน้อยลง นอกเหนือจากกิจกรรม synaptic ที่ลดลง

ในเซลล์ประสาทที่แข็งแรง โครงร่างของเซลล์ประกอบด้วยเส้นใยแอคตินซึ่งแม้จะยึดไว้ แต่ก็มีความยืดหยุ่นบ้าง. เพื่อให้มีไดนามิกที่จำเป็นเพื่อให้เซลล์ประสาทสามารถปรับตัวให้เข้ากับความต้องการของสิ่งแวดล้อมได้ มีโปรตีนโคฟิลิน 1 ซึ่งมีหน้าที่ในการตัดเส้นใยแอคตินและแยกพวกมันออกจากกัน หน่วย ดังนั้นโครงสร้างจะเปลี่ยนรูปร่าง อย่างไรก็ตาม ถ้าโคฟิลิน 1 เป็นฟอสโฟรีเลต กล่าวคือ อะตอมของฟอสฟอรัสถูกเติมเข้าไป จะหยุดทำงานอย่างถูกต้อง

การสัมผัสกับเปปไทด์ beta-amyloid แสดงให้เห็นว่ากระตุ้น phosphorylation ของ cofilin 1 เพิ่มขึ้น สิ่งนี้ทำให้โครงร่างไซโตสเกลตันสูญเสียไดนามิกเนื่องจากเส้นใยแอคตินมีความเสถียรและโครงสร้างสูญเสียความยืดหยุ่น กระดูกสันหลัง Dendritic สูญเสียการทำงาน

สาเหตุหนึ่งที่ทำให้โคฟิลิน 1 ฟอสโฟรีเลตคือเมื่อเอ็นไซม์ ROCK (Rho-kinase) ออกฤทธิ์กับมัน. เอนไซม์นี้สร้างฟอสโฟรีเลตโมเลกุล กระตุ้นหรือปิดใช้งานกิจกรรมของพวกมัน และจะเป็นหนึ่งในสาเหตุของอาการอัลไซเมอร์ เพราะมันหยุดการทำงานของโคฟิลิน 1 เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเริ่มต้นของโรคมียา Fasucil ซึ่งยับยั้งการทำงานของเอนไซม์นี้และป้องกันไม่ให้ cofilin 1 สูญเสียการทำงานของมัน

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• โมลิน่า ย.. (2017). Cytoskeleton และสารสื่อประสาท เบสโมเลกุลและปฏิกิริยาระหว่างโปรตีนของการขนส่งและการรวมตัวของตุ่มในแบบจำลอง neuroendocrine นิตยสาร UMH Doctorate 2. 4. 10.21134 / doctumh.v2i1.1263.
• เคิร์กแพทริก แอลแอล, เบรดี้ เซนต์ องค์ประกอบโมเลกุลของโครงร่างเซลล์ประสาท. ใน: Siegel GJ, Agranoff BW, Albers RW, et al., บรรณาธิการ ประสาทเคมีพื้นฐาน: ด้านโมเลกุล เซลล์ และการแพทย์ ฉบับที่ 6 ฟิลาเดลเฟีย: Lippincott-Raven; 1999. ได้จาก: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK28122/
• รัช, ที. et al (2018) ความเป็นพิษต่อไซแนปโตในโรคอัลไซเมอร์เกี่ยวข้องกับการไม่เป็นระเบียบของโครงร่างโครงร่างของแอคติน พลวัตผ่านโคฟิลิน 1 ฟอสโฟรีเลชั่น The Journal of Neuroscience doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1409-18.2018