Нейрофіламенти: що це таке, компоненти та характеристики

Нейрофіламенти — це тип проміжних ниток товщиною 7 нанометрів, присутніх у цитоплазмі нейронів. Вони беруть участь у підтримці структури нейронів і в аксональному транспорті.

Іноді біологічні структури зберігають набагато більше секретів, ніж ми спочатку думаємо. У світі природи знання практично нескінченне, оскільки воно охоплює шари та морфологічні шари аж до досягають основних сполук будь-якої живої істоти, амінокислот і хімічних елементів, що їх утворюють. Як далеко ми хочемо зайти в цьому пошуку знань?

З одного боку, ми маємо нейрони з їх розмежованими ділянками (аксонами, дендритами та сомою), зв’язок між ними через синапси, нейромедіатори та їхній вплив на мозок. Усі ці теми вже детально висвітлено, але ми все ще можемо копати глибше. У цій нагоді ми користуємося нагодою, щоб показати вам все, що вам потрібно знати про нейрофіламенти.

• Пов'язана стаття: «З яких частин складається нейрон?»

Нейрофіламенти: нервовий скелет

Неймовірно знати, що скелет живих істот складається з клітин, але клітинам також потрібна власна «скелетна структура», щоб підтримувати свою форму та функціональність. Інакше кажучи,

ми знаходимо складну організацію навіть у найосновнішій функціональній одиниці, яку дає нам життя.

Оскільки ми не можемо розглянути роль нейрофіламентів без попереднього розуміння структурної організації клітини, ми зупинимося на мить на цитоскелеті та його функції.

Про цитоскелет

Цитоскелет визначається як тривимірна решітка білків, яка забезпечує внутрішню підтримку в клітинах, але який також бере участь у транспортуванні сполук, організації та поділі клітин. Проводячи аналогію з видимим макроскопічним світом, ця складна мережа діяла б як балки будівлі, а також як ліфт і сходи. Неймовірна правда?

Цитоскелет складається з трьох основних сполук:

• Мікрофіламенти: складаються з двох ланцюгів актину, глобулярного білка. Вони зберігають форму клітини.
• Проміжні філаменти: складаються з більш гетерогенного сімейства білків, вони забезпечують стабільність клітинних органел завдяки міцним зв’язкам.
• Мікротрубочки: утворені білим і бета-тубуліном, вони відповідають за рух речовин усередині клітини та її поділ.

Слід зазначити, що структура і динаміка цитоскелета залежать від зв'язку клітини з зовнішній вигляд (тобто позаклітинний матрикс) і стреси натягу, жорсткості та стиснення, які він відчуває протягом свого життя. розвитку. Перед нами динамічні і аж ніяк не жорсткі рамки, які чудово адаптується до процесу, який проходить у клітині в будь-який момент часу. Тепер, як нейрофіламенти пов’язані з усім вищесказаним?

Орієнтування в цитоплазмі

Відповідь на попереднє питання проста, оскільки ці структури, які хвилюють нас сьогодні, є не що інше, як проміжні філаменти специфічного цитоскелета нейронів.

Як і всі інші клітини, нейрони мають скелет як структурної, так і транспортної функції. Цей білковий каркас складається з трьох компонентів, дуже схожих на ті, які ми описали раніше, оскільки це мікротрубочки (або нейротрубочки), нейрофіламенти (проміжні нитки) і мікрофіламенти. Перш ніж заглибитися в морфологію цих структур, давайте визначимо функції цитоскелета нейронів:

• Здійснюють рух органоїдів між різними ділянками тіла нейрона.
• Виправте розташування певних компонентів (наприклад, мембранних хімічних рецепторів) у потрібних місцях, щоб вони могли функціонувати.
• Визначте тривимірну форму нейрона.

Як бачимо, Без цієї білкової основи нейрони (і, отже, людська думка) не могли б існувати такими, якими ми їх знаємо. Сьогодні. Щоб зрозуміти структуру нейрофіламента, ми повинні детально розібрати його морфологію аж до базального рівня. Действуй.

Спочатку ми повинні знати найбільш базальна «цеглинка» структури — цитокератин. Це незамінний волокнистий білок у проміжних нитках епітеліальних клітин, а також нігтів, волосся та пір'я тварин. Асоціація набору цих білків лінійним способом призводить до мономеру, а два з цих ланцюжків, намотаних один навколо одного, до димеру.

У свою чергу, два згорнуті димери створюють більш товсту структуру, тетрамерний комплекс (тетра-чотири, оскільки він складається з чотирьох мономерів). Об’єднання кількох тетрамерних комплексів утворює протофіламент, а два з’єднаних протофіламента — протофібрилу. Нарешті, три згорнуті протофібрили дають початок бажаному нейрофіламенту.

Отже, щоб зрозуміти структуру цієї проміжної нитки, ми повинні уявити серію ланцюжків, які звиваються один навколо одного. на собі, щоб надати «аналогічну» структуру (на неймовірних відстанях) подвійній спіралі ДНК для всіх відомий. Кожного разу між ними додається все більше і більше взаємопов’язаних ланцюгів, що збільшує складність структури та її товщину. Як і у випадку з електропроводкою, чим більше ланцюгів і обмоток, тим більше механічний опір кінцевого каркаса.

Ці нейрофіламенти з приголомшливою структурною складністю поширені в цитоплазмі нейрон і сполучають нервові канальці та з’єднують клітинну мембрану, мітохондрії та полірибосоми. Слід зазначити, що вони є найпоширенішими компонентами цитоскелету, оскільки вони являють собою внутрішню структурну опору нейрона.

• Вас може зацікавити: «Цитоскелет нейрона: частини та функції»

Практичні кейси

Не все зводиться до мікроскопічного світу, оскільки склад цитоскелета, як це не дивно, обумовлює реакцію живих істот на навколишнє середовище та ефективність їх нервової передачі.

Наприклад, дослідження досліджували велику кількість нейронних проміжних ниток у гризунів ссавців після ураження головного мозку та подальший вплив низькоінтенсивного лазера та ультразвуку з метою терапія. Пошкодження нервів корелює зі зменшенням нейрофіламентів у кожному нейроні., оскільки цей тип механічної напруги зменшує калібр аксона та «здоров’я» (через відсутність більш складного терміну) клітини, що зазнала травми.

Результати показові, оскільки миші, які піддавалися описаним методам лікування, збільшили кількість цих ниток на клітинному рівні. Такі експерименти показують це Лазерна терапія низької інтенсивності (LBI) може відігравати важливу роль у регенерації пошкоджених нервів після травми.

За межами мікроскопічного світу: філаменти та хвороба Альцгеймера

Ми йдемо далі, тому що крім експериментальних досліджень з лабораторними гризунами, вплив складу та кількості компонентів філаментів цитоскелету при таких захворюваннях, як хвороби Альцгеймера.

Наприклад, Концентрація нейрофіламентів у сироватці крові (Nfl) підвищується у людей із сімейною хворобою Альцгеймера ще до того, як почнуть проявлятися симптоми захворювання. Таким чином, вони можуть діяти як неінвазивні біоіндикатори патології, щоб контролювати її з самих ранніх стадій. Звичайно, для закріплення цих знань ще потрібна додаткова інформація та дослідження, але основи вже закладено.

Резюме

Як ми мали змогу спостерігати, світ нейрофіламентів не зводиться лише до структурної білкової основи. Ми переходимо до наноскопічних масштабів, але чітко видно наслідки великої кількості цих компонентів Основні елементи нейронального цитоскелету виражаються на поведінковому та фізіологічному рівнях живих істот. живий.

Це є доказом важливість кожного з елементів, з яких складаються наші клітини. Хто міг сказати нам, що більша кількість певної нитки може бути індикатором ранніх стадій такої хвороби, як хвороба Альцгеймера?

В кінці, кожен маленький компонент є ще одним шматочком головоломки, яка дає початок складній машині, якою є людське тіло. Якщо одна з них виходить з ладу, ефект може досягати рівнів, набагато більших за кілька мікрометрів або нанометрів, які ця структура може займати у фізичному просторі.

Бібліографічні посилання:

• Chesta, C.A.A. (2006). Виділення та аналіз ступеня фосфорилювання нейрофіламентів спинномозкової рідини у хворих на спастичний парапарез тропічний (докторська дисертація, кафедра біохімії та молекулярної біології, факультет хіміко-фармацевтичних наук, Університет ім. чилі).
• Матамала Ф., Корнехо Р., Паредес М., Фарфан Е., Гаррідо О. та Алвес Н. (2014). Порівняльний аналіз кількості нейрофіламентів у сідничних нервах щурів, які піддалися нейропраксії, обробленої лазером низької інтенсивності та терапевтичним ультразвуком. Міжнародний журнал морфології, 32 (1), 369-374.
• Нейрофіламент, клініка Університету Наварри. Зібрано 30 серпня в с https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/neurofilamento
• Neurofilament, Fleni (Неврологія, нейрохірургія та реабілітація). Зібрано 30 серпня в с https://www.fleni.org.ar/patologias-tratamientos/neurofilamento/
• Вестон, П. С. Сироватковий світловий нейрофіламент при сімейній хворобі Альцгеймера.