Μυελίνη

Η μυελίνη είναι ένας μοναδικός σχηματισμός, η οργάνωση του οποίου σας επιτρέπει να διεξάγετε μια ηλεκτρική ώθηση κατά μήκος των νευρικών ινών με ελάχιστη ενεργειακή δαπάνη. Το έλυτρο μυελίνης - άκρως οργανωμένη δομή σε στρώσεις που αποτελείται από ένα εξαιρετικά τεντωμένο και τροποποιημένες μεμβράνες Schwann (σε PNS) και κύτταρα ολιγοδενδρογλοιακή (CNS) πλάσματος.

Η περιεκτικότητα σε νερό στη μυελίνη είναι περίπου 40%. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της μυελίνης σε σύγκριση με άλλα κύτταρα είναι ότι περιέχει κατά μέσο όρο 70% λιπίδια και 30% πρωτεΐνη (με βάση το ξηρό βάρος). Οι περισσότερες βιολογικές μεμβράνες έχουν υψηλότερη αναλογία πρωτεϊνών προς λιπίδια.

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

ρεύματος Lipitor mielina

Όλα τα λιπίδια που βρέθηκαν στον εγκέφαλο αρουραίου, και είναι παρούσες σε μυελίνη, t. Ε αριθ λιπιδίου εντοπισμένη αποκλειστικά στη nemielinovyh δομές (εκτός από τη συγκεκριμένη μιτοχονδριακή λιπιδική difosfatidilglitserola). Το αντίστροφο είναι επίσης αλήθεια: δεν υπάρχουν τέτοια λιπίδια μυελίνης που δεν θα είχαν βρεθεί σε άλλα υποκυτταρικά κλάσματα του εγκεφάλου.

Το Cerebroside είναι το πιο χαρακτηριστικό συστατικό της μυελίνης. Με εξαίρεση την αρχαιότερη περίοδο της ανάπτυξης του σώματος, η συγκέντρωση του κερατοειδούς στον εγκέφαλο είναι άμεσα ανάλογη με την ποσότητα μυελίνης σε αυτό. Μόνο το 1/5 της συνολικής περιεκτικότητας σε γαλακτολιπίδια στη μυελίνη λαμβάνει χώρα σε θειική μορφή. Τα κεμπροσίδες και οι σουλφατίδες παίζουν σημαντικό ρόλο στη σταθερότητα της μυελίνης.

Η μυελίνη χαρακτηρίζεται επίσης από ένα υψηλό επίπεδο των κυριότερων λιπιδίων - χοληστερόλης, κοινών γαλακτολιπιδίων και πλασμαμίνης που περιέχουν αιθανολαμίνη. Διαπιστώθηκε ότι έως και το 70% της χοληστερόλης του εγκεφάλου βρίσκεται στη μυελίνη. Δεδομένου ότι σχεδόν το ήμισυ της λευκής ύλης του εγκεφάλου μπορεί να αποτελείται από μυελίνη, είναι προφανές ότι ο εγκέφαλος περιέχει τη μεγαλύτερη ποσότητα χοληστερόλης σε σύγκριση με άλλα όργανα. Η υψηλή συγκέντρωση της χοληστερόλης στον εγκέφαλο, ειδικά στη μυελίνη, καθορίζεται από την κύρια λειτουργία του νευρικού ιστού - την παραγωγή και τη διεξαγωγή νευρικών παλμών. Η υψηλή περιεκτικότητα χοληστερόλης στη μυελίνη και η ιδιαιτερότητα της δομής της οδηγούν σε μείωση της διαρροής ιόντων μέσω της μεμβράνης των νευρώνων (λόγω της υψηλής αντοχής της).

Η φωσφατιδυλοχολίνη είναι επίσης ένα ουσιαστικό μέρος της μυελίνης, αν και η σφιγγομυελίνη περιέχεται σε σχετικά μικρή ποσότητα.

Η λιπιδική σύνθεση τόσο της φαιάς ύλης όσο και της λευκής ύλης του εγκεφάλου είναι σαφώς διαφορετική από αυτή της μυελίνης. Η σύνθεση της μυελίνης του εγκεφάλου όλων των μελετών θηλαστικών είναι σχεδόν η ίδια. υπάρχουν μόνο ελάχιστες διαφορές (για παράδειγμα, η μυελίνη αρουραίου έχει λιγότερη σφιγγομυελίνη από τον ταύρο μυελίνης ή τον άνθρωπο). Υπάρχουν μερικές παραλλαγές, ανάλογα με τη θέση της μυελίνης, για παράδειγμα η μυελίνη που απομονώνεται από το νωτιαίο μυελό, έχει υψηλότερη τιμή της αναλογίας λιπιδίου προς πρωτεΐνη από τη μυελίνη από τον εγκέφαλο.

Η σύνθεση περιλαμβάνει επίσης μυελίνης polifosfatidilinozity, trifosfoinozitid της οποίας είναι 4 έως 6% του συνολικού difosfoinozitid- μυελίνης φωσφόρου και από 1 έως 1,5%. Τα ελάσσονα συστατικά της μυελίνης περιλαμβάνουν τουλάχιστον τρεις εστέρες εγκεφαλονωτιαίου και δύο λιπίδια με βάση τη γλυκερόλη. Η μυελίνη περιέχει επίσης ορισμένα αλκάνια μακράς αλυσίδας. Η μυελίνη των θηλαστικών περιέχει από 0,1 έως 0,3% γαγγλιοσίδες. Η μυελίνη περιέχει περισσότερο μονοσαλογοναγγλιοσίδιο στο Μ1 σε σύγκριση με αυτό που βρίσκεται στις μεμβράνες του εγκεφάλου. Η μυελίνη πολλών οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, περιέχει ένα μοναδικό γαγγλιοσιδάση σιαλοζιλγαλακτοσυλκεραμιδίου OM4.

Lipitor mielina NSP

Τα λιπίδια μυελίνης του περιφερικού και του κεντρικού νευρικού συστήματος είναι ποιοτικά παρόμοια, αλλά υπάρχουν ποσοτικές διαφορές μεταξύ τους. Το Myelin PNS περιέχει λιγότερα cerebrosides και σουλφατιδίων και σημαντικά περισσότερη σφιγγομυελίνη από το μυελικό κεντρικό νευρικό σύστημα. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί η παρουσία ΟΜΡ γαγγλιοσιδίου που είναι χαρακτηριστική της PTS μυελίνης ορισμένων οργανισμών. Οι διαφορές στη σύνθεση των λιπιδίων μυελίνης του κεντρικού και περιφερικού νευρικού συστήματος δεν είναι τόσο σημαντικές όσο οι διαφορές τους στη σύνθεση των πρωτεϊνών.

Πρωτεΐνες μυελίνης του κεντρικού νευρικού συστήματος

Η πρωτεϊνική σύνθεση της μυελίνης του κεντρικού νευρικού συστήματος είναι απλούστερη από αυτή των άλλων μεμβρανών του εγκεφάλου και αντιπροσωπεύεται κυρίως από πρωτεολιπίδια και βασικές πρωτεΐνες, που αποτελούν το 60-80% του συνόλου. Οι γλυκοπρωτεΐνες υπάρχουν σε πολύ μικρότερες ποσότητες. Το κεντρικό νευρικό σύστημα της μυελίνης περιέχει μοναδικές πρωτεΐνες.

Για τη μυελίνη, το ανθρώπινο ΚΝΣ χαρακτηρίζεται από τον ποσοτικό επιπολασμό δύο πρωτεϊνών: μια θετικά φορτισμένη κατιονική πρωτεΐνη μυελίνης (ΜΒΡ) και πρωτεΐνη πρωτεολιπιδίου μυελίνης (PLP). Αυτές οι πρωτεΐνες είναι τα κύρια συστατικά της μυελίνης του κεντρικού νευρικού συστήματος όλων των θηλαστικών.

Το πρωτεολιπιδικό μόριο μυελίνης PLP (πρωτεΐνη πρωτεολιπιδίου), επίσης γνωστό ως πρωτεΐνη Folca, έχει την ικανότητα να διαλύεται σε οργανικούς διαλύτες. Το μοριακό βάρος του PLP είναι περίπου 30 kD (Da-Dalton). Η αλληλουχία αμινοξέων της είναι εξαιρετικά συντηρητική, το μόριο σχηματίζει αρκετές περιοχές. Το μόριο PLP περιλαμβάνει τρία λιπαρά οξέα, συνήθως παλμιτικό, ελαϊκό και στεατικό, συνδεδεμένα με ρίζες αμινοξέων με δεσμό αιθέρα.

Το Myelin CNS περιέχει κάπως μικρότερες ποσότητες ενός άλλου πρωτεολιπιδίου - DM-20, το οποίο κατονομάζεται από το μοριακό του βάρος (20 kDa). Τόσο η ανάλυση DNA όσο και η διαύγαση της πρωτοταγούς δομής έδειξαν ότι το ϋΜ-20 σχηματίζεται με τη διάσπαση υπολειμμάτων 35 αμινοξέων από την πρωτεΐνη PLP. Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, το DM-20 εμφανίζεται νωρίτερα από το PLP (σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμη και πριν από την εμφάνιση μυελίνης). υποδηλώνουν ότι επιπλέον του δομικού ρόλου στον σχηματισμό μυελίνης, μπορεί να συμμετέχει στη διαφοροποίηση των ολιγοδενδροκυττάρων.

Αντιθέτως προς ό, τι απαιτείται για το σχηματισμό του PLP συμπαγή πολυφολιδωτών μυελίνης, διαδικασία σχηματισμού μυελίνης σε ποντικούς, «knock-out» από PLP / DM-20, λαμβάνει χώρα με μικρές μόνο αποκλίσεις. Ωστόσο, σε τέτοιους ποντικούς, το προσδόκιμο ζωής μειώνεται και η συνολική κινητικότητα μειώνεται. Αντίθετα, οι φυσικώς απαντώμενες μεταλλάξεις στο PLP, συμπεριλαμβανομένης της αυξημένης έκφρασης (κανονική υπερέκφραση PLP), έχουν σοβαρές λειτουργικές συνέπειες. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι σημαντικές ποσότητες πρωτεϊνών PLP και DM-20 παρουσιάζονται στο ΚΝΣ, αγγελιοφόρο RNA για την PLP είναι στο PNS, και υπάρχει μια μικρή ποσότητα πρωτεΐνης που συντίθεται, αλλά δεν περιλαμβάνονται στο μυελίνης.

Κατιονικά πρωτεΐνης της μυελίνης (ΜΒΡ) έχει προσελκύσει την προσοχή των ερευνητών λόγω των αντιγονικών φύσης του - όταν χορηγούνται σε ζώα προκαλεί μια αυτοάνοση απόκριση, μια λεγόμενη πειραματική αλλεργική εγκεφαλομυελίτιδα, η οποία είναι ένα μοντέλο σοβαρής νευροεκφυλιστικής ασθένειας - σκλήρυνση κατά πλάκας.

Η αλληλουχία αμινοξέων της ΜΒΡ σε πολλούς οργανισμούς είναι εξαιρετικά συντηρημένη. Το ΜΒΡ βρίσκεται στην κυτταροπλασματική πλευρά των μεμβρανών μυελίνης. Έχει μοριακό βάρος 18,5kD και στερείται σημείων τριτοταγούς δομής. Αυτή η βασική πρωτεΐνη αποκαλύπτει μικροετερογενετικότητα κατά τη διάρκεια της ηλεκτροφόρησης σε αλκαλικές συνθήκες. Τα περισσότερα από τα θηλαστικά που μελετήθηκαν περιείχαν διαφορετικές ποσότητες ισομορφών ΜΒΡ οι οποίες είχαν ένα σημαντικό κοινό τμήμα της αλληλουχίας αμινοξέων. Το μοριακό βάρος των ICBM ποντικών και αρουραίων είναι 14 kDa. Ένα MBR χαμηλού μοριακού βάρους έχει τις ίδιες αλληλουχίες αμινοξέων στα Ν- και Ο-τερματικά μέρη του μορίου όπως το υπόλοιπο του ICBM, αλλά χαρακτηρίζεται από μία μείωση περίπου 40 υπολειμμάτων αμινοξέων. Η αναλογία αυτών των βασικών πρωτεϊνών ποικίλει κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης: οι ώριμοι αρουραίοι και οι ποντικοί έχουν περισσότερα ICBMs με μοριακή μάζα 14 kDa από τα MBD με μοριακό βάρος 18 kDa. Δύο άλλες ισόμορφες ICBM, που βρίσκονται επίσης σε πολλούς οργανισμούς, έχουν μοριακό βάρος 21,5 και 17 kDa, αντίστοιχα. Αυτά σχηματίζονται με προσάρτηση στην κύρια δομή πολυπεπτιδικής αλληλουχίας περίπου 3 kDa.

Ο ηλεκτροφορητικός διαχωρισμός των πρωτεϊνών μυελίνης αποκαλύπτει πρωτεΐνες με υψηλότερο μοριακό βάρος. Ο αριθμός τους εξαρτάται από τον τύπο του οργανισμού. Για παράδειγμα, ένας ποντικός και ένας αρουραίος μπορούν να περιέχουν τέτοιες πρωτεΐνες έως και 30% του συνόλου. Το περιεχόμενο αυτών των πρωτεϊνών επίσης ποικίλλει ανάλογα με την ηλικία του ζώου: όσο νεότερος είναι, τόσο λιγότερη είναι η μυελίνη του εγκεφάλου, αλλά όσο περισσότερες πρωτεΐνες σε αυτό έχουν υψηλότερο μοριακό βάρος.

Το ένζυμο 2'3'-κυκλικό νουκλεοτίδιο Ζ'-φωσφοδιεστεράση (CNP) αντιπροσωπεύει αρκετά τοις εκατό της συνολικής περιεκτικότητος πρωτεΐνης μυελίνης σε κύτταρα CNS. Αυτό είναι πολύ περισσότερο από ό, τι σε άλλους τύπους κυττάρων. Η πρωτεΐνη CNP δεν είναι το κύριο συστατικό της συμπαγούς μυελίνης, συγκεντρώνεται μόνο σε ορισμένες περιοχές της θήκης μυελίνης που σχετίζεται με το κυτταρόπλασμα του ολιγοδενδροκυττάρου. Η πρωτεΐνη εντοπίζεται στο κυτταρόπλασμα, αλλά μέρος της σχετίζεται με το κυτταροσκελετό της μεμβράνης - F-ακτίνη και τουμπουλίνη. Η βιολογική λειτουργία του CNP μπορεί να είναι η ρύθμιση της δομής του κυτταροσκελετού για επιτάχυνση των διεργασιών ανάπτυξης και διαφοροποίηση στα ολιγοδενδροκύτταρα.

Mielinassotsiirovanny γλυκοπρωτεΐνη (MAG) - ποσοτικά δευτερεύον συστατικό της μυελίνης καθαρίστηκε έχει ένα μοριακό βάρος των 100 kD, που βρέθηκαν στο ΚΝΣ σε μία μικρή ποσότητα (λιγότερο από 1% της συνολικής πρωτεΐνης). Το MAG έχει ένα μόνο διαμεμβρανικό τομέα που διαχωρίζει το εξαιρετικά γλυκοζυλιωμένο εξωκυτταρικό τμήμα του μορίου που αποτελείται από πέντε περιοχές τύπου ανοσοσφαιρίνης από την ενδοκυτταρική περιοχή. Η ολική δομή του είναι παρόμοια με την πρωτεΐνη προσκόλλησης νευρωνικών κυττάρων (NCAM).

MAG είναι παρούσα εις το συμπαγές σώμα, πολυελασματικά μυελίνης, αλλά είναι σε μεμβράνες periaksonalnyh ολιγοδενδροκύτταρα που σχηματίζουν τα στρώματα της μυελίνης. Υπενθυμίζουμε ότι μεμβράνη ολιγοδενδροκυττάρων periaksonalnaya - που βρίσκεται πλησιέστερα στη μεμβράνη του νευράξονα του πλάσματος, αλλά παρ 'όλα αυτά αυτές οι δύο μεμβράνες δεν ενώνονται, αλλά διαχωρίζονται από το εξωκυτταρικό διάκενο. Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό εντόπιση των MAG, και ότι αυτή η πρωτεΐνη σχετίζεται με την υπεροικογένεια ανοσοσφαιρίνης, επιβεβαιώνει τη συμμετοχή του στις διαδικασίες προσκόλλησης και τη μεταφορά (σηματοδότηση) καθώς και μεταξύ των ολιγοδενδροκυττάρων axolemma mielinobrazuyuschimi κατά μυελίνωση. Επιπλέον, το MAG είναι ένα από τα συστατικά της λευκής ουσίας του ΚΝΣ, το οποίο αναστέλλει την ανάπτυξη των νευριτών στην καλλιέργεια ιστών.

Οι γλυκοπρωτεΐνες από άλλα λευκής ουσίας και θα πρέπει να σημειωθεί μικρές mielinoligodendrotsitarny μυελίνη γλυκοπρωτεΐνη (μυελίνη-oligodendrocytic γλυκοπρωτεΐνη, MOG). Το MOG είναι μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη που περιέχει μία μόνο ομοιάζουσα με ανοσοσφαιρίνη περιοχή. Σε αντίθεση με το MAG, το οποίο βρίσκεται στα εσωτερικά στρώματα της μυελίνης, το MOG εντοπίζεται στα επιφανειακά του στρώματα, ώστε να μπορεί να συμμετέχει στη μεταφορά εξωκυτταρικών πληροφοριών στο ολιγοδενδροκύτταρο.

Μικρές ποσότητες χαρακτηριστικών πρωτεϊνών μεμβράνης μπορούν να ταυτοποιηθούν με ηλεκτροφόρηση πηκτής πολυακρυλαμιδίου (PAGE) (π.χ., τουμπουλίνη). Η ηλεκτροφόρηση υψηλής ανάλυσης καταδεικνύει την παρουσία άλλων μικρών ζωνών πρωτεΐνης. μπορούν να συσχετιστούν με την παρουσία ενός αριθμού ενζύμων μύλης μυελίνης.

Πρωτείνες της μυελίνης PNS

Το Myelin PNS περιέχει μερικές μοναδικές πρωτεΐνες, καθώς και ορισμένες πρωτεΐνες κοινές με πρωτεΐνες μυελίνης ΚΝΣ.

Ρ0 - η κύρια πρωτεΐνη μυελίνη PNS, έχει μοριακή μάζα 30 kDa, είναι περισσότερο από τις μισές πρωτεΐνες myelin PNS. Είναι ενδιαφέρον, αν και διαφέρει από την PLP σε αλληλουχία αμινοξέων, μετα-μεταφραστικά μονοπάτια τροποποίηση και τη δομή, όμως και οι δύο από αυτές τις πρωτεΐνες είναι εξίσου σημαντικές για το σχηματισμό της δομής του PNS και CNS μυελίνης.

Η περιεκτικότητα σε ΜΒΡ στη μυελίνη του PNS είναι 5-18% της συνολικής ποσότητας πρωτεΐνης, σε αντίθεση με το ΚΝΣ, όπου το κλάσμα του φθάνει στο ένα τρίτο της συνολικής πρωτεΐνης. Οι ίδιες τέσσερις μορφές πρωτεΐνης ΜΒΡ με μοριακά βάρη 21, 18,5, 17 και 14 kDa, αντίστοιχα, που βρίσκονται στην μυελίνη του κεντρικού νευρικού συστήματος υπάρχουν επίσης στο PNS. Σε ενήλικα τρωκτικά MBP με μοριακή μάζα 14 kDa (σύμφωνα με την ταξινόμηση των πρωτεϊνών περιφερειακής μυελίνης ονομάστηκε "Pr") είναι το πιο σημαντικό συστατικό όλων των κατιονικών πρωτεϊνών. Στη μυελίνη του PNS, υπάρχει επίσης ΜΒΡ με μοριακή μάζα 18 kDa (σε αυτή την περίπτωση καλείται "πρωτεΐνη Ρ1"). Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η σημασία της οικογένειας πρωτεϊνών του ΜΒΡ δεν είναι τόσο μεγάλη για τη δομή μυελίνης του PNS, όπως για το ΚΝΣ.

Glikoproteinı mielina NSP

Η συμπαγής μυελίνη PNS περιέχει μια γλυκοπρωτεΐνη με μοριακή μάζα 22kDa, που ονομάζεται πρωτεΐνη περιφερικού μυελίνης 22 (PMP-22), η αναλογία της οποίας είναι μικρότερη από 5% της συνολικής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες. Το PMP-22 έχει τέσσερις διαμεμβρανικές περιοχές και μία γλυκοζυλιωμένη περιοχή. Αυτή η πρωτεΐνη δεν παίζει σημαντικό δομικό ρόλο. Ωστόσο, οι ανωμαλίες του γονιδίου pmr-22 είναι υπεύθυνες για ορισμένες κληρονομικές ανθρώπινες νευροπαθολογίες.

Πριν από αρκετές δεκαετίες πιστεύεται ότι η μυελίνη δημιουργεί μια αδρανή μεμβράνη που δεν εκτελεί βιοχημικές λειτουργίες. Ωστόσο, αργότερα στη μυελίνη, ανιχνεύθηκε ένας μεγάλος αριθμός ενζύμων που εμπλέκονται στη σύνθεση και το μεταβολισμό συστατικών μυελίνης. Αρκετές ένζυμα που υπάρχουν στο μυελίνης, που εμπλέκονται στο μεταβολισμό φωσφοϊνοσιτιδίου: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza αντίστοιχη φωσφατάση και diglitseridkinazy. Αυτά τα ένζυμα παρουσιάζουν ενδιαφέρον λόγω της υψηλής συγκέντρωσης πολυφωσφοϊνοσιτών στη μυελίνη και του γρήγορου μεταβολισμού τους. Υπάρχουν στοιχεία που αποδεικνύουν την παρουσία στη μυελίνη μουσκαρινικών χολινεργικών υποδοχέων, πρωτεϊνών G, φωσφολιπασών C και Ε, πρωτεϊνικής κινάσης C.

Η μυελίνη PNS αποκάλυψε Na / K-ATPase, η οποία φέρει τη μεταφορά μονοσθενών κατιόντων, καθώς και 6'-νουκλεοτιδάση. Η παρουσία αυτών των ενζύμων υποδεικνύει ότι η μυελίνη μπορεί να συμμετέχει ενεργά στην αξονική μεταφορά.