Myelin - Myelin

Myelin
Structura neuronului simplificat în SNP
Neuron cu oligodendrocit și teacă de mielină în SNC
Detalii
Sistem	Sistem nervos
Identificatori
FMA	62977
Terminologie anatomică [ editați pe Wikidata ]

Mielina este o substanță bogată în lipide (grasă) care înconjoară axonii celulelor nervoase („firele” sistemului nervos) pentru a le izola și a crește rata la care impulsurile electrice (numite potențiale de acțiune ) sunt trecute de-a lungul axonului. Axonul mielinizat poate fi asemănat cu un fir electric (axonul) cu material izolant (mielina) în jurul său. Cu toate acestea, spre deosebire de învelișul de plastic al unui fir electric, mielina nu formează o singură teacă lungă pe toată lungimea axonului. Mai degrabă, mielina învelește nervul în segmente: în general, fiecare axon este învelit cu mai multe secțiuni mielinizate lungi cu goluri scurte între nodurile numite ale lui Ranvier .

Mielina este formată în sistemul nervos central (SNC; creier, măduva spinării și nervul optic) de celulele gliale numite oligodendrocite și în sistemul nervos periferic (SNP) de celulele gliale numite celule Schwann . În SNC, axonii transportă semnale electrice de la un corp de celule nervoase la altul. În PNS, axonii poartă semnale către mușchi și glande sau de la organele senzoriale, cum ar fi pielea. Fiecare teacă de mielină este formată prin înfășurarea concentrică a unui proces oligodendrocitar (SNC) sau celulă Schwann (PNS) (o extensie asemănătoare membrelor din corpul celulei) în jurul axonului . Mielina reduce capacitatea membranei axonale. La nivel molecular, în internoduri crește distanța dintre ionii extracelulari și intracelulari, reducând acumularea de sarcini. Structura discontinuă a tecii de mielină are ca rezultat conducerea sărată , prin care potențialul de acțiune „sare” de la un nod al lui Ranvier, pe o lungă întindere mielinizată a axonului numită internod, înainte de „reîncărcare” la următorul nod al lui Ranvier și așa pe, până când ajunge la terminalul axon . Nodurile Ranvier sunt regiunile scurte (c. 1 micron ) nemielinate ale axonului dintre internodii mielinizați adiacenți (c. 0,2 mm -> 1 mm). Odată ce ajunge la terminalul axonului, acest semnal electric provoacă eliberarea unui mesaj chimic sau a unui neurotransmițător care se leagă de receptorii de pe celula post-sinaptică adiacentă (de exemplu, celula nervoasă din SNC sau celula musculară din PNS) în regiuni specializate numite sinapse. .

Acest rol "izolator" pentru mielină este esențial pentru funcția motorie normală (adică mișcarea, cum ar fi mersul pe jos), funcția senzorială (de exemplu, auzul, văzând sau simțind senzația de durere) și cognitivă (de exemplu, dobândirea și rechemarea cunoștințelor), după cum demonstrează consecințele a tulburărilor care îl afectează, cum ar fi leucodistrofiile determinate genetic ; tulburarea inflamatorie demielinizantă dobândită , scleroza multiplă ; și neuropatiile periferice inflamatorii demielinizante . Datorită prevalenței sale ridicate, scleroza multiplă, care afectează în mod specific sistemul nervos central (creier, măduva spinării și nervul optic), este cea mai cunoscută tulburare a mielinei.

Dezvoltare

Procesul de generare a mielinei se numește mielinizare sau mielinogeneză . În SNC, celulele progenitoare ale oligodendrocitelor (OPC) se diferențiază în oligodendrocite mature, care formează mielina. La om, mielinizarea începe devreme în al treilea trimestru, deși doar puțină mielină este prezentă fie în SNC, fie în SNP în momentul nașterii. În timpul copilăriei, mielinizarea progresează rapid, un număr tot mai mare de axoni dobândind învelișuri de mielină. Acest lucru corespunde cu dezvoltarea abilităților cognitive și motorii, inclusiv înțelegerea limbajului, dobândirea vorbirii, târârea și mersul pe jos. Mielinizarea continuă până la adolescență și la vârsta adultă timpurie și, deși în mare parte completă în acest moment, tecile de mielină pot fi adăugate în regiuni de substanță cenușie , cum ar fi cortexul cerebral , pe tot parcursul vieții.

Distribuția speciilor

Mielina este considerată o caracteristică definitorie a Jawed vertebrate ( gnathostomes ), deși axoni sunt ensheathed de un tip de celule, numite celule gliale, in nevertebrate. Aceste împachetări gliale sunt destul de diferite de mielina compactă a vertebratelor, formată, așa cum s-a indicat mai sus, prin înfășurarea concentrică a procesului celular mielinizant de mai multe ori în jurul axonului. Mielina a fost descrisă pentru prima dată în 1854 de Rudolf Virchow , deși peste un secol mai târziu, în urma dezvoltării microscopiei electronice, originea celulelor gliale și ultrastructura sa au devenit evidente.

La vertebrate, nu toți axonii sunt mielinizați. De exemplu, în PNS, o proporție mare de axoni sunt nemielinați. În schimb, acestea sunt învelite de celule Schwann non-mielinizante cunoscute sub numele de Remak SC și aranjate în pachete Remak . In CNS, axonilor non-mielinizate (sau mielinizate intermitent axonilor, adica axoni cu regiuni non mielinizate lungi între segmentele mielinizati) întrepătrund cu cele mielinizati și se împletesc, cel puțin parțial, prin procesele de alt tip de celule gliale astrocyte .

Compoziţie

Micrografie electronică de transmisie a unei secțiuni transversale a unui axon PNS mielinizat, generată la instalația de microscopie electronică de la Trinity College , Hartford, Connecticut

Schema unui axon mielinizat în secțiune transversală

1. Axon
2. Nucleul celulei Schwann
3. Celula Schwann
4. Teacă de mielină
5. Neurilemă

Mielina CNS diferă ușor în compoziție și configurație de mielina PNS, dar ambele îndeplinesc aceeași funcție "izolatoare" (vezi mai sus). Fiind bogată în lipide, mielina pare albă, de unde și numele dat „ substanței albe ” a SNC. Atât tractele de substanță albă ale SNC (de exemplu, nervul optic , tractul corticospinal și corpul calos ), cât și nervii PNS (de exemplu, nervul sciatic și nervul auditiv , care apar, de asemenea, albe) cuprind fiecare mii până la milioane de axoni, în mare parte aliniați în paralel. Vasele de sânge oferă calea către oxigen și substraturi energetice, cum ar fi glucoza, pentru a ajunge la aceste tracturi de fibre, care conțin, de asemenea, alte tipuri de celule, inclusiv astrocite și microglie în SNC și macrofage în SNP.

În ceea ce privește masa totală, mielina cuprinde aproximativ 40% apă; masa uscată cuprinde între 60% și 75% lipide și între 15% și 25% proteine . Conținutul de proteine ​​include proteina bazică mielină (MBP), care este abundentă în SNC, unde joacă un rol critic, non-redundant, în formarea mielinei compacte; glicoproteina oligodendrocitară de mielină (MOG), care este specifică SNC; și proteina proteolipidică (PLP), care este cea mai abundentă proteină din mielina SNC, dar doar o componentă minoră a mielinei PNS. În PNS, proteina de mielină zero (MPZ sau P0) are un rol similar cu cel al PLP în SNC, deoarece este implicată în menținerea împreună a straturilor multiple concentrice ale membranei celulare gliale care constituie teaca de mielină. Lipida primară a mielinei este un glicolipid numit galactocerebrosid . Lanțurile de hidrocarburi împletite ale sfingomielinei întăresc teaca de mielină. Colesterolul este o componentă lipidică esențială a mielinei, fără de care mielina nu se formează.

Funcţie

Propagarea potențialului de acțiune în neuronii mielinizați este mai rapidă decât în ​​neuronii nemielinizați din cauza conducerii săratorii .

Scopul principal al mielinei este de a crește viteza cu care se propagă impulsurile electrice de -a lungul fibrei mielinizate. În fibrele nemelinizate, impulsurile electrice ( potențiale de acțiune ) se deplasează ca unde continue, dar, în fibrele mielinizate, ele „hop” sau se propagă prin conducere sărată . Acesta din urmă este semnificativ mai rapid decât primul, cel puțin pentru axoni peste un anumit diametru. Mielina scade capacitatea și crește rezistența electrică pe membrana axonală ( axolema ). S-a sugerat că mielina permite dimensiuni mai mari ale corpului, menținând o comunicare agilă între părțile îndepărtate ale corpului.

Fibrele mielinizate nu au canale de sodiu cu tensiune de-a lungul internodurilor mielinizate, expunându-le doar la nodurile Ranvier . Aici, acestea sunt foarte abundente și dens ambalate. Ionii de sodiu încărcați pozitiv pot pătrunde în axon prin aceste canale cu tensiune, ducând la depolarizarea potențialului membranei la nodul Ranvier. Potențialul de membrană în repaus este apoi restabilită rapid , datorită ionilor de potasiu încărcați pozitiv lăsând axon prin canalele de potasiu . Ionii de sodiu din interiorul axonului se difuzează apoi rapid prin axoplasmă ( citoplasma axonală ), la internodul mielinizat adiacent și în cele din urmă la următorul nod ( distal ) al lui Ranvier, declanșând deschiderea canalelor de sodiu cu tensiune și intrarea ionilor de sodiu la acest site. Deși ionii de sodiu se difuzează rapid prin axoplasmă, difuzia este decrementală prin natură, astfel nodurile de Ranvier trebuie să fie (relativ) strâns distanțate, pentru a asigura propagarea potențialului de acțiune. Potențialul de acțiune „se reîncarcă” la nodurile consecutive ale lui Ranvier pe măsură ce potențialul membranei axolemale se depolarizează la aproximativ +35 mV. De-a lungul internodului mielinizat, pompele de sodiu / potasiu dependente de energie pompează ionii de sodiu înapoi din axon și ionii de potasiu înapoi în axon pentru a restabili echilibrul ionilor dintre intracelular (în interiorul celulei, adică axon în acest caz) și extracelular. (în afara celulei) fluide.

În timp ce rolul mielinei ca „izolator axonal” este bine stabilit, alte funcții ale celulelor mielinizante sunt mai puțin cunoscute sau abia stabilite recent. Pilelor mielinizantă „sculptează“ Axon subiacente prin promovarea fosforilarea a neurefilamente , crescând astfel diametrul sau grosimea axon la regiunile internodal; ajută gruparea moleculelor pe axolemă (cum ar fi canalele de sodiu cu tensiune) la nodul Ranvier; și modulează transportul citoscheletului structurilor și organitele , cum ar fi mitocondriile , de-a lungul axonului. În 2012, au apărut dovezi pentru a susține un rol pentru celula mielinizantă în „hrănirea” axonului. Cu alte cuvinte, celula mielinizantă pare să acționeze ca o „stație de alimentare” locală pentru axon, care folosește o cantitate mare de energie pentru a restabili echilibrul normal al ionilor între aceasta și mediul său, în urma generării potențialelor de acțiune .

Atunci când o fibră periferică este tăiată, învelișul de mielină oferă o cale de-a lungul căreia poate să apară regresul. Cu toate acestea, stratul de mielină nu asigură o regenerare perfectă a fibrei nervoase. Unele fibre nervoase regenerate nu găsesc fibrele musculare corecte, iar unii neuroni motori deteriorați ai sistemului nervos periferic mor fără regres. Deteriorarea tecii de mielină și a fibrelor nervoase este adesea asociată cu o insuficiență funcțională crescută.

Fibrele nemelinizate și axonii mielinizați ai sistemului nervos central al mamiferelor nu se regenerează.

Semnificația clinică

Demielinizare

Demielinizarea este pierderea tecii de mielină care izolează nervii și este semnul distinctiv al unor boli neurodegenerative autoimune , inclusiv scleroză multiplă , encefalomielită acută diseminată , neuromielită optică , mielită transversă , polineuropatie inflamatorie cronică demielinizantă , sindrom Guillain-Barré , mielinoză pontină centrală , boli moștenite demielinizante, cum ar fi leucodistrofia și boala Charcot-Marie-Tooth . Persoanele care suferă de anemie periculoasă pot suferi, de asemenea, leziuni ale nervilor dacă afecțiunea nu este diagnosticată rapid. Degenerarea combinată subacută a măduvei spinării, secundară anemiei pernicioase, poate duce la leziuni ușoare ale nervilor periferici, la deteriorarea severă a sistemului nervos central, afectând vorbirea, echilibrul și conștientizarea cognitivă . Când mielina se degradează, conducerea semnalelor de-a lungul nervului poate fi afectată sau pierdută, iar nervul în cele din urmă se ofilesc. Un caz mai grav de deteriorare a mielinei se numește boala Canavan .

Sistemul imunitar poate juca un rol în demielinizarea asociată cu astfel de boli, inclusiv inflamația care determină demielinizarea prin supraproducția citokinelor prin reglarea în sus a factorului de necroză tumorală sau interferon . Dovezi RMN că esterul etilic al acidului docosahexaenoic DHA îmbunătățește mielinizarea în tulburările peroxizomale generalizate.

Simptome

Demielinizarea are ca rezultat diverse simptome determinate de funcțiile neuronilor afectați. Întrerupe semnalele dintre creier și alte părți ale corpului; simptomele diferă de la pacient la pacient și au prezentări diferite la observarea clinică și în studiile de laborator.

Simptomele tipice includ neclaritatea câmpului vizual central care afectează doar un ochi, poate fi însoțită de durere la mișcarea ochilor, vedere dublă, pierderea vederii / auzului, senzație ciudată la picioare, brațe, piept sau față, cum ar fi furnicături sau amorțeală. ( neuropatie ), slăbiciune a brațelor sau picioarelor, tulburări cognitive, inclusiv tulburări de vorbire și pierderi de memorie, sensibilitate la căldură (simptomele se agravează sau reapar la expunerea la căldură, cum ar fi un duș fierbinte), pierderea dexterității, dificultăți de coordonare a mișcării sau tulburări de echilibru, dificultăți de control al mișcărilor intestinale sau urinării, oboseală și tinitus.

Repararea mielinei

Cercetările pentru repararea tecilor de mielină deteriorate sunt în curs. Tehnicile includ implantarea chirurgicală a celulelor precursoare oligodendrocitare în sistemul nervos central și inducerea reparării mielinei cu anumiți anticorpi . În timp ce rezultatele la șoareci au fost încurajatoare (prin transplant de celule stem), încă nu se știe dacă această tehnică poate fi eficientă în înlocuirea pierderii de mielină la om. Tratamentele colinergice , cum ar fi inhibitorii acetilcolinesterazei (AChEIs), pot avea efecte benefice asupra mielinizării, reparării mielinei și integrității mielinei. Creșterea stimulării colinergice poate acționa, de asemenea, prin efecte trofice subtile asupra proceselor de dezvoltare a creierului și în special asupra oligodendrocitelor și a procesului de mielinare pe tot parcursul vieții pe care îl susțin. Creșterea stimulării colinergice a oligodendrocitelor , AChEI și alte tratamente colinergice, cum ar fi nicotina , ar putea favoriza mielinizarea în timpul dezvoltării și repararea mielinei la vârste mai înaintate. S-a descoperit că inhibitorii glicogenului sintază kinază 3β , cum ar fi clorura de litiu, favorizează mielinizarea la șoareci cu nervi faciali deteriorați. Colesterolul este un nutrient necesar pentru teaca de mielină, împreună cu vitamina B12 .

Dismelinizare

Dismielinizarea se caracterizează printr-o structură și o funcție defectuoase a tecilor de mielină; spre deosebire de demielinizare, nu produce leziuni . Astfel de învelișuri defecte apar adesea din mutații genetice care afectează biosinteza și formarea mielinei. Șoarecele Shiverer reprezintă un model animal de dysmyelination. Bolile umane în care a fost implicată dismelinizarea includ leucodistrofiile ( boala Pelizaeus – Merzbacher , boala Canavan , fenilcetonuria ) și schizofrenia .

Mielină nevertebrată

Teci asemănătoare funcției funcționale de mielină se găsesc în mai mulți taxoni nevertebrati, inclusiv oligochaete , peneide , paleemonide și calanoide . Aceste tecile asemănătoare mielinei împărtășesc mai multe trăsături structurale cu tecile găsite în vertebrate, inclusiv multiplicitatea membranelor, condensarea membranei și noduri. Cu toate acestea, nodurile din vertebrate sunt inelare; adică înconjoară axonul. În schimb, nodurile găsite în tecile nevertebratelor sunt fie inelare, fie fenestrate; adică sunt limitate la „spoturi”. Este remarcabil faptul că cea mai rapidă viteză de conducere înregistrată (atât pe vertebrate, cât și pe nevertebrate) se găsește în axonii acoperiți ai creveților Kuruma , o nevertebrată, variind între 90 și 200 m / s ( cf. 100-120 m / s pentru cea mai rapidă axon vertebrat mielinizat).

Vezi si

• Demielinizări lezionale ale sistemului nervos central
• Glicoproteina asociată cu mielina
• Mielină incisure
• Proiectul Myelin , proiect de regenerare a mielinei
• Myelin Repair Foundation , o fundație de cercetare medicală nonprofit pentru descoperirea medicamentelor pentru scleroză multiplă .

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe

• The Information Information Sourcebook, Myelin
• H & E Histologie
• Luxol Fast Blue: Metoda modificată a lui Kluver pentru colorarea învelișului Myelin