Myelin

Myelin este o formație unică, a cărei organizare vă permite să efectuați un impuls electric de-a lungul fibrei nervoase cu o cheltuială minimă de energie. Tubul de mielină este o structură multi-strat foarte bine organizată, constând din membrane plasmatice întinse și modificate ale celulelor Schwann (în PNS) și oligodendrogliale (în sistemul nervos central).

Conținutul de apă din mielină este de aproximativ 40%. O caracteristică distinctivă a mielinei în comparație cu alte celule este aceea că conține în medie 70% lipide și 30% proteine (pe bază de substanță uscată). Majoritatea membranelor biologice au un raport mai mare între proteine și lipide.

[1], [2], [3], [4], [5]

Lipitor rețea mielina

Toate lipide găsite în creier de șobolan, și sunt prezente în mielină, t. E. Localizate Nici lipide exclusiv în structurile nemielinovyh (cu excepția difosfatidilglitserola specific lipidelor mitocondriale). Reversul este, de asemenea, adevărat: nu există astfel de lipide de mielină care să nu fi fost găsite în alte fracțiuni subcelulare ale creierului.

Cerebroside este cea mai tipică componentă a mielinei. Cu excepția celei mai vechi perioade de dezvoltare a corpului, concentrația cerebroside în creier este direct proporțională cu cantitatea de mielină din ea. Doar 1/5 din conținutul total de galactolipid din mielină are loc sub formă de sulfat. Cerebrozidele și sulfatidele joacă un rol important în stabilitatea mielinei.

Myelina este, de asemenea, caracterizată printr-un nivel ridicat al lipidelor sale principale - colesterol, galactolipide comune și plasmalogen care conține etanolamină. Sa constatat că până la 70% din colesterolul creierului se află în mielină. Deoarece aproape jumătate din materia albă a creierului poate consta din mielină, este evident că creierul conține cea mai mare cantitate de colesterol în comparație cu alte organe. Concentrația ridicată a colesterolului în creier, în special în mielină, este determinată de funcția principală a țesutului neuronal - de a genera și de a conduce impulsuri nervoase. Conținutul ridicat de colesterol din mielină și particularitatea structurii sale conduc la o scădere a scurgerilor de ioni prin membrana neuronilor (datorită rezistenței sale ridicate).

Fosfatidilcolina este, de asemenea, o parte esențială a mielinei, deși sfingomielina este conținută într-o cantitate relativ mică.

Compoziția lipidică a materiei cenușii și a materiei albe a creierului este în mod clar diferită de cea a mielinei. Compoziția mielinei din creier a tuturor speciilor de mamifere studiate este aproape aceeași; există doar diferențe minore (de exemplu, mielina șobolanului are mai puțin sfingomielină decât taurul mielin sau omul). Există unele variații, în funcție de localizarea mielinei, de exemplu, mielina izolată din măduva spinării, are o valoare mai mare a raportului lipid-proteină decât mielina din creier.

Myelinul conține, de asemenea, polifosfatidilinozitoli, dintre care trifosfoinositida este de 4 până la 6% din fosforul mielin total, iar difosfoinositida este de la 1 până la 1,5%. Componentele minore ale mielinei includ cel puțin trei esteri de cerebroside și două lipide bazate pe glicerol; Myelinul conține și alți alcani cu lanț lung. Mielina de mamifere conține de la 0,1 la 0,3% din gangliozide. Myelinul conține mai mult monozalogangliozidă în M1 în comparație cu ceea ce se găsește în membranele creierului. Myelina din multe organisme, inclusiv omul, conține o gangliozidă unică de sialozilgalactozilceramidă OM4.

Lipitor mielina PNS

Lipidele mielinice ale sistemului nervos central și periferic sunt asemănătoare calitativ, dar există diferențe cantitative între ele. Myelin PNS conține mai puțin cerebrozide și sulfatide și mult mai mult sfingomielină decât mielina CNS. Este interesant de remarcat prezența OMP de gangliozid caracteristic mixtinului PTS al unor organisme. Diferențele în compoziția lipidelor de mielină ale sistemului nervos central și periferic nu sunt la fel de semnificative ca diferențele lor în compoziția proteinelor.

Proteinele de mielină ale sistemului nervos central

Compoziția proteică a mielinei din sistemul nervos central este mai simplă decât cea a altor membrane cerebrale și este reprezentată, în principal, de proteolipide și proteine de bază, care constituie 60-80% din total. Glicoproteinele sunt prezente în cantități mult mai mici. Myelinul sistemului nervos central conține proteine unice.

Pentru om CNS mielinei cantitativă predominanta caracteristică a doua proteine: proteina mielină cationic încărcată pozitiv (proteina bazică a mielinei, MBP) si proteolipidă mielină (proteina mielină proteolipidă, PLP). Aceste proteine sunt principalii constituenți ai mielinei sistemului nervos central al tuturor mamiferelor.

Myelin proteolipid PLP (proteolipid proteic), cunoscut și ca proteina Folca, are capacitatea de a se dizolva în solvenți organici. Greutatea moleculară a PLP este de aproximativ 30 kD (Da-Dalton). Secvența sa de aminoacizi este extrem de conservatoare, molecula formează mai multe domenii. Moleculă PLP include trei acizi grași, de obicei palmitic, oleic și stearic, legați de radicalii de aminoacizi prin legătura eterică.

Myelin CNS conține cantități mai mici de proteolipid - DM-20, numit după greutatea sa moleculară (20 kDa). Atât analiza ADN cât și clarificarea structurii primare au arătat că DM-20 este format prin scindarea a 35 de resturi de aminoacizi din proteina PLP. În timpul dezvoltării, DM-20 apare mai devreme decât PLP (în unele cazuri chiar înainte de apariția mielinei); sugerează că, în plus față de rolul structural în formarea mielinei, poate participa la diferențierea oligodendrocitelor.

Contrar noțiunii că PLP este necesar pentru formarea de mielină multilamelară compactă, procesul de formare a mielinului la șoarecii doborâți de PLP / DM-20 are loc numai cu abateri minore. Cu toate acestea, la astfel de șoareci, speranța de viață este redusă și mobilitatea generală este afectată. În schimb, mutațiile apărute în mod natural în PLP, inclusiv expresia sa crescută (suprapresiune normală a PLP), au consecințe funcționale grave. Trebuie remarcat faptul că cantități semnificative de proteine PLP și DM 20 sunt prezentate în CNS, ARN mesager pentru PLP este în PNS, și există o mică cantitate de proteină sintetizată, dar nu sunt incluse in mielina.

Proteina mielină cationice (MBP) a atras atenția cercetătorilor din cauza naturii sale antigenice - atunci când este administrat la animale provoacă un răspuns autoimun, așa-numita encefalomielita alergică experimentală, care este un model de boli neurodegenerative severe - scleroza multipla.

Secvența de aminoacizi a MBP în multe organisme este foarte conservată. MBP este localizat pe partea citoplasmatică a membranelor de mielină. Are o greutate moleculară de 18,5 kD și este lipsită de semne de structură terțiară. Această proteină de bază arată microheterogenitatea în timpul electroforezei în condiții alcaline. Majoritatea mamiferelor studiate au conținut diferite cantități de izoforme MBP care au o parte comună substanțială a secvenței de aminoacizi. Masa moleculară a ICBM la șoareci și șobolani este de 14 kDa. Un MBR cu greutate moleculară mică are aceleași secvențe de aminoacizi la părțile N- și C-terminale ale moleculei ca restul ICBM, dar este caracterizat printr-o reducere de aproximativ 40 de resturi de aminoacizi. Raportul dintre aceste proteine de bază variază în timpul dezvoltării: șobolanii maturi și șoarecii au mai multe ICBM cu o masă moleculară de 14 kDa decât MBD cu o greutate moleculară de 18 kDa. Alte două izoforme ale ICBM, găsite și în multe organisme, au o greutate moleculară de 21,5 și respectiv 17 kDa. Acestea sunt formate prin atașarea la structura principală a unei secvențe de polipeptidă de aproximativ 3 kDa.

Separarea electroforetică a proteinelor de mielină dezvăluie proteine cu o greutate moleculară mai mare. Numărul lor depinde de tipul de organism. De exemplu, un șoarece și un șobolan pot conține astfel de proteine până la 30% din total. Conținutul acestor proteine variază, de asemenea, în funcție de vârsta animalului: cu cât este mai mic, cu atât mai puțin în creierul meu mielină, dar cu cât mai multe proteine din el au o greutate moleculară mai mare.

Enzima 2'3'-ciclic nucleotid Z'-fosfodiesterază (CNP) reprezintă câteva procente din conținutul total de proteine mielină în celulele CNS. Acest lucru este mult mai mult decât în alte tipuri de celule. Proteina CNP nu este componenta principală a mielinei compacte, ea este concentrată numai în anumite zone ale tecii de mielină asociată cu citoplasma oligodendrocitei. Proteina este localizată în citoplasmă, dar o parte din ea este asociată cu citoscheletul membranar - F-actina și tubulina. Funcția biologică a CNP poate fi aceea de a reglementa structura citoscheletului pentru a accelera procesele de creștere și diferențierea oligodendrocitelor.

Mielinassotsiirovanny glicoproteină (MAG) - cantitativ componentă minoră a mielinei purificat are o greutate moleculară de 100 kD, găsit în CNS într-o cantitate mică (mai puțin de 1% din proteina totală). MAG are un singur domeniu transmembranar care separă porțiunea extracelulară foarte glicozilată a moleculei compusă din cinci domenii de tip imunoglobulină din domeniul intracelular. Structura sa totală este similară cu proteina de adeziune a celulelor neuronale (NCAM).

MAG este prezent în compact mielina, multilamelare, dar este în membranele periaksonalnyh oligodendrocitele care formează straturile de mielină. Să ne amintim că periaksonalnaya oligodendrocitelor membrana - situată cel mai aproape de membrana plasmatică a Axon, dar cu toate acestea, aceste două membrane nu fuziona, dar sunt separate de decalaj extracelular. O astfel de localizare caracteristică a MAG, și că această proteină se referă la superfamiliei imunoglobulinelor, confirmă participarea sa la procesele de adeziune și de transfer (de semnalizare) și între oligodendrocitele axolemma mielinobrazuyuschimi în timpul mielinizare. In plus, MAG - una dintre componentele materiei albe a SNC, care inhibă creșterea nevritelor în culturi de țesuturi.

Din celelalte glicoproteine ale materiei albe și ale mielinei, trebuie notată o glicoproteină mică mielinoligodendrocitică (glicoproteina oligonendocrotică mielină, MOG). MOG este o proteină transmembranară care conține un domeniu asemănător unei imunoglobuline. Spre deosebire de MAG, care se află în straturile interioare ale mielinei, MOG este localizat în straturile sale superficiale, astfel încât poate participa la transferul de informații extracelulare către oligodendrocite.

Cantități mici de proteine membranare caracteristice pot fi identificate prin electroforeză pe gel de poliacrilamidă (PAGE) (de exemplu, tubulină). Electroforeza de înaltă rezoluție demonstrează prezența altor benzi mici de proteine; ele pot fi asociate cu prezența unui număr de enzime din teaca de mielină.

Proteinele mielinei PNS

Myelin PNS conține unele proteine unice, precum și unele proteine comune cu proteinele de mielină CNS.

P0 - principala proteină myelină PNS, are o masă moleculară de 30 kDa, este mai mult de jumătate din proteinele myelin PNS. Interesant, deși aceasta este diferită de PLP în secvența de aminoacizi, cai de modificare post-translațională și structura, însă ambele aceste proteine sunt la fel de importante pentru formarea structurii PNS și mielinei din SNC.

Conținutul de MBP din mielină din PNS este de 5-18% din cantitatea totală de proteine, spre deosebire de SNC, unde fracțiunea sa atinge o treime din proteina totală. Aceleași patru forme de proteine MBP cu greutăți moleculare de 21, 18,5, 17 și respectiv 14 kDa găsite în mielină ale sistemului nervos central sunt, de asemenea, prezente în PNS. La rozătoarele adulte MBP cu masa moleculară de 14 kDa (conform clasificării proteinelor mielin periferice a fost denumită "Pr") este cea mai importantă componentă a tuturor proteinelor cationice. În mielina PNS, există, de asemenea, MBP cu o masă moleculară de 18 kDa (în acest caz se numește "proteina P1"). Trebuie remarcat faptul că importanța familiei de proteine de MBP nu este atât de mare pentru structura mielinei PNS, ca și pentru SNC.

Glikoproteinı mielina PNS

Micelina compactă PNS conține o glicoproteină cu o masă moleculară de 22 kDa, numită proteina mielină periferică 22 (PMP-22), a cărei proporție este mai mică de 5% din conținutul total de proteine. PMP-22 are patru domenii transmembranare și un domeniu glicozilat. Această proteină nu are un rol structural semnificativ. Totuși, anomaliile genei pmr-22 sunt responsabile pentru anumite neuropathologii umane ereditare.

Cu câteva decenii în urmă sa crezut că mielina creează o membrană inertă care nu îndeplinește funcții biochimice. Cu toate acestea, mai târziu în mielină, au fost detectate un număr mare de enzime implicate în sinteza și metabolizarea componentelor mielinei. Mai multe enzime prezente în mielină, implicate în metabolismul fosfoinositidei: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza fosfataza corespunzătoare și diglitseridkinazy. Aceste enzime sunt de interes datorită concentrației ridicate de polifosfoinozitide în mielină și metabolismului rapid al acestora. Există dovezi ale prezenței în mielină a receptorilor colinergici muscarinici, a proteinelor G, a fosfolipazelor C și E, a protein kinazei C.

Myelin PNS a evidențiat Na / K-ATPază, care transportă cationii monovalenți, precum și 6'-nucleotidaza. Prezența acestor enzime sugerează că mielina poate participa activ la transportul axonal.