Mielina

Mielina jest unikalną formacją, której organizacja pozwala na przewodzenie impulsów elektrycznych wzdłuż włókien nerwowych przy minimalnym zużyciu energii. Osłonka mielinowa jest wysoce zorganizowaną wielowarstwową strukturą składającą się z wysoce rozciągniętych i zmodyfikowanych plazmatycznych membran komórek Schwanna (w PNS) i oligodendrogleju (w centralnym układzie nerwowym).

Zawartość wody w mielinie wynosi około 40%. Charakterystyczną cechą mieliny w porównaniu z innymi komórkami jest to, że zawiera średnio 70% lipidów i 30% białka (w przeliczeniu na suchą masę). Większość błon biologicznych ma wyższy stosunek białek do lipidów.

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

Sieciowy Lipitor mielina

Wszystkie tłuszcze znajdują się w mózgu szczura, i są obecne w mieliny, t. Nie lipidów E. Zlokalizowane wyłącznie struktur nemielinovyh (z wyjątkiem specyficznej mitochondrialnego lipidów difosfatidilglitserola). Odwrotność jest również prawdziwa: nie ma takich lipidów mielinowych, które nie zostałyby odnalezione w innych subkomórkowych częściach mózgu.

Cerebroside jest najbardziej typowym składnikiem mieliny. Z wyjątkiem najwcześniejszego okresu rozwoju ciała, stężenie cerebrozydu w mózgu jest wprost proporcjonalne do ilości mieliny w nim zawartej. Tylko 1/5 całkowitej zawartości galaktolipidów w mielinie występuje w postaci siarczanowej. Kerebrozydy i sulfatydy odgrywają ważną rolę w stabilności mieliny.

Mielina charakteryzuje się także wysokim poziomem głównych lipidów - cholesterolu, pospolitych galaktolipidów i plazmidów zawierających etanoloaminę. Stwierdzono, że do 70% cholesterolu w mózgu znajduje się w mielinie. Ponieważ prawie połowa białej istoty mózgu może składać się z mieliny, jest oczywiste, że mózg zawiera największą ilość cholesterolu w porównaniu do innych narządów. Wysokie stężenie cholesterolu w mózgu, szczególnie w mielinie, zależy od głównej funkcji tkanki nerwowej - do generowania i przewodzenia impulsów nerwowych. Wysoka zawartość cholesterolu w mielinie i specyfika jego struktury prowadzą do zmniejszenia upływu jonów przez błonę neuronową (ze względu na jej wysoką oporność).

Fosfatydylocholina jest również istotną częścią mieliny, chociaż sfingomielina zawarta jest w stosunkowo niewielkiej ilości.

Skład lipidów zarówno istoty szarej, jak i istoty białej mózgu jest wyraźnie różny od składu mieliny. Skład mieliny mózgu wszystkich badanych gatunków ssaków jest prawie taki sam; istnieją tylko drobne różnice (na przykład, mielina szczura ma mniej sfingomieliny niż mielinowy byk lub człowiek). Istnieją pewne różnice, w zależności od umiejscowienia mieliny, na przykład mielina wyizolowana z rdzenia kręgowego, ma wyższą wartość stosunku lipidów do białka niż mielina z mózgu.

Mielina zawiera również polifosfatydyloinozytole, z których trifosfoinozytol jest od 4 do 6% całkowitego fosforu mieliny, a difosfoinozyd wynosi od 1 do 1,5%. Drobne składniki mieliny obejmują co najmniej trzy estry cerebrozydu i dwa lipidy oparte na glicerolu; Mielina zawiera także długołańcuchowe alkany. Mielina ssaków zawiera od 0,1 do 0,3% gangliozydów. Mielina zawiera więcej monosialogangliozydu w M1 w porównaniu z tym, co znajduje się w błonach mózgu. Mielina wielu organizmów, w tym ludzi, zawiera unikalny gangliozyd sialozilogalaktosyloceramidu OM4.

Lipitor mielina NSP

Lipidy mielinowe obwodowego i ośrodkowego układu nerwowego są jakościowo podobne, ale istnieją między nimi różnice ilościowe. Mielina PNS zawiera mniej cerebrozydów i sulfatydów oraz znacznie więcej sfingomieliny niż mielinowej OUN. Warto zauważyć obecność gangliozydu OMP charakterystycznego dla mieliny PTS niektórych organizmów. Różnice w składzie lipidów mieliny centralnego i obwodowego układu nerwowego nie są tak znaczące jak różnice w składzie białek.

Białka mielinowe ośrodkowego układu nerwowego

Kompozycja białkowa mieliny w ośrodkowym układzie nerwowym jest prostsza niż innych błon mózgowych i jest głównie reprezentowana przez proteolipidy i białka zasadowe, które stanowią 60-80% całości. Glikoproteiny występują w znacznie mniejszych ilościach. Centralny układ nerwowy mieliny zawiera unikalne białka.

W przypadku mieliny, ludzki OUN charakteryzuje się ilościową częstością występowania dwóch białek: dodatnio naładowanego kationowego białka mieliny (MBP) i białka proteolipidu mieliny (PLP). Białka te są głównymi składnikami mieliny centralnego układu nerwowego wszystkich ssaków.

Mielinowy proteolipidowy PLP (białko proteolipidowe), znane również jako białko Folca, ma zdolność rozpuszczania się w rozpuszczalnikach organicznych. Masa cząsteczkowa PLP wynosi około 30 kD (Da-Dalton). Jego sekwencja aminokwasów jest niezwykle konserwatywna, cząsteczka tworzy kilka domen. Cząsteczka PLP obejmuje trzy kwasy tłuszczowe, zwykle palmitynowe, oleinowe i stearynowe, połączone z resztami aminokwasowymi za pomocą wiązania eterowego.

Mielinowe OUN zawiera nieco mniejszą ilość innego proteolipidu - DM-20, nazwanego od jego masy cząsteczkowej (20 kDa). Zarówno analiza DNA, jak i wyjaśnienie struktury pierwotnej wykazały, że DM-20 powstaje przez odszczepienie 35 reszt aminokwasowych z białka PLP. Podczas rozwoju DM-20 pojawia się wcześniej niż PLP (w niektórych przypadkach nawet przed pojawieniem się mieliny); sugerują, że oprócz strukturalnej roli w tworzeniu mieliny, może on uczestniczyć w różnicowaniu oligodendrocytów.

W przeciwieństwie do koncepcji, że PLP jest niezbędna do utworzenia zwartej wielowarstwowej mieliny, proces tworzenia mieliny u myszy znokautowanych przez PLP / DM-20 występuje z niewielkimi odchyleniami. Jednak u takich myszy spodziewana długość życia jest zmniejszona, a ogólna ruchliwość jest upośledzona. Przeciwnie, naturalnie występujące mutacje w PLP, w tym jego zwiększona ekspresja (normalna nadekspresja PLP), mają poważne konsekwencje funkcjonalne. Należy zauważyć, że znaczące ilości PLP i białek DM-20 są obecne w OUN, istnieje również matrycowy RNA dla PLP w PNS i zsyntetyzowana jest tam niewielka ilość białka, ale nie jest zawarta w mielinie.

Kationowe białko mieliny (MBP), przyciąga uwagę naukowców ze względu na swoją naturę antygenowej - przy podawaniu zwierzętom powoduje odpowiedzi autoimmunologicznej, tzw doświadczalne alergiczne zapalenie mózgu i rdzenia, który jest modelem ciężkiej choroby neurodegeneracyjne - stwardnienie rozsiane.

Sekwencja aminokwasowa MBP w wielu organizmach jest wysoce konserwatywna. MBP znajduje się na stronie cytoplazmatycznej błon mielinowych. Ma masę cząsteczkową 18,5 kD i jest pozbawiony oznak struktury trzeciorzędowej. To podstawowe białko ujawnia mikroheterogenność podczas elektroforezy w warunkach alkalicznych. Większość badanych ssaków zawierała różne ilości izoform MBP mających znaczną część wspólną sekwencji aminokwasowej. Masa cząsteczkowa ICBM myszy i szczurów wynosi 14 kDa. MBR o niskiej masie cząsteczkowej ma takie same sekwencje aminokwasowe na N- i C-końcowych częściach cząsteczki, co reszta ICBM, ale charakteryzuje się redukcją około 40 reszt aminokwasowych. Stosunek tych podstawowych białek zmienia się podczas rozwoju: dojrzałe szczury i myszy mają więcej ICBM o masie cząsteczkowej 14 kDa niż MBD o masie cząsteczkowej 18 kDa. Dwie inne izoformy ICBM, również znalezione w wielu organizmach, mają masę cząsteczkową odpowiednio 21,5 i 17 kDa. Powstają one poprzez przyłączenie do głównej struktury sekwencji polipeptydowej o około 3 kDa.

Rozdział elektroforetyczny białek mielinowych ujawnia białka o wyższej masie cząsteczkowej. Ich liczba zależy od rodzaju organizmu. Na przykład mysz i szczur mogą zawierać takie białka do 30% całości. Zawartość tych białek różni się także w zależności od wieku zwierzęcia: im jest młodszy, tym mniej w mielinie mojego mózgu, ale im więcej białek w nim ma wyższą masę cząsteczkową.

Enzymowa 2'-cykliczna nukleotydowa Z'-fosfodiesteraza (CNP) stanowi kilka procent całkowitej zawartości białka mielinowego w komórkach OUN. To znacznie więcej niż w innych typach komórek. Białko CNP nie jest głównym składnikiem zwartej mieliny, jest skoncentrowane tylko w pewnych obszarach otoczki mielinowej związanej z cytoplazmą oligodendrocytu. Białko jest zlokalizowane w cytoplazmie, ale jego część jest związana z cytoszkieletem błony - F-aktyną i tubuliną. Biologiczną funkcją CNP może być regulacja struktury cytoszkieletu w celu przyspieszenia procesów wzrostu i różnicowania w oligodendrocytach.

Mielinowa glikoproteina (MAG) - niewielki składnik oczyszczonej mieliny, ma masę cząsteczkową 100 kDa, jest obecna w OUN w małej ilości (mniej niż 1% całkowitego białka). MAG ma pojedynczą domenę przezbłonową, która oddziela wysoce glikozylowaną część zewnątrzkomórkową cząsteczki złożonej z pięciu domen immunoglobulinopodobnych z domeny wewnątrzkomórkowej. Jego całkowita struktura jest podobna do białka adhezyjnego komórek neuronalnych (NCAM).

MAG występuje w zwartej, wielowarstwowe otoczki mielinowej, ale w błonach periaksonalnyh oligodendrocytów tworzących warstwy mieliny. Przypomnijmy, że periaksonalnaya oligodendrocytów membranę - położone najbliżej błonie aksonu, niemniej jednak te dwie membrany nie łączą, ale są oddzielone szczeliną zewnątrzkomórkowej. Taka lokalizacja cechą MAG, które to białko wiąże się z nadrodziny immunoglobulin, potwierdza jego udział w procesach adhezji i transferu sygnalizacji (i) od oligodendrocytów axolemma mielinobrazuyuschimi podczas mielinizacji. Ponadto MAG jest jednym ze składników istoty białej OUN, która hamuje wzrost neurytów w hodowli tkankowej.

Spośród innych glikoprotein istoty białej i mieliny należy odnotować niewielką glikoproteinę mielinolizopirogeniczną (Mielin-oligodendrocytic glycoprotein, MOG). MOG jest białkiem transbłonowym zawierającym pojedynczą domenę podobną do immunoglobuliny. W przeciwieństwie do MAG, który znajduje się w wewnętrznych warstwach mieliny, MOG jest umiejscowiony w jego warstwach powierzchniowych, dzięki czemu może uczestniczyć w przekazywaniu informacji pozakomórkowej do oligodendrocytu.

Małe ilości charakterystycznych białek błonowych można zidentyfikować za pomocą elektroforezy w żelu poliakryloamidowym (PAGE) (np. Tubuliny). Elektroforeza o wysokiej rozdzielczości demonstruje obecność innych mniejszych pasm białka; mogą być związane z obecnością wielu enzymów osłonki mielinowej.

Białka mieliny PNS

Mielinowy PNS zawiera pewne unikalne białka, a także niektóre białka powszechnie występujące w białkach CNS mieliny.

Р0 - główne białko mielinowe PNS, ma masę cząsteczkową 30 kDa, jest więcej niż w połowie białkiem mieliny PNS. Warto zauważyć, że chociaż różni się od PLP w sekwencji aminokwasowej, ścieżkach modyfikacji potranslacyjnej i struktury, to jednak oba te białka są równie ważne dla tworzenia struktury mielinowej OUN i PNS.

Zawartość MBP w mielinie PNS wynosi 5-18% całkowitej ilości białka, w przeciwieństwie do OUN, gdzie jego frakcja osiąga jedną trzecią całkowitego białka. Te same cztery formy białka MBP o masach cząsteczkowych odpowiednio 21, 18,5, 17 i 14 kDa, znalezione w mielinie centralnego układu nerwowego, są również obecne w PNS. U dorosłych gryzoni MBP o masie cząsteczkowej 14 kDa (zgodnie z klasyfikacją białek mielinowych obwodowych nazwano "Pr") jest najważniejszym składnikiem wszystkich białek kationowych. W mielinie PNS występuje również MBP o masie cząsteczkowej 18 kDa (w tym przypadku jest to "białko P1"). Należy zauważyć, że znaczenie rodziny białek MBP nie jest tak wielka dla struktury mielinowej PNS, jak dla OUN.

Glikoproteinı mielina NSP

Kompaktowy mielinowy PNS zawiera glikoproteinę o masie cząsteczkowej 22 kDa, zwaną białkiem mielinowym obwodowym 22 (PMP-22), którego udział jest mniejszy niż 5% całkowitej zawartości białka. PMP-22 ma cztery domeny transbłonowe i jedną domenę glikozylowaną. Białko to nie odgrywa znaczącej roli strukturalnej. Jednak anomalie genu pmr-22 są odpowiedzialne za pewne dziedziczne neuropatieki człowieka.

Kilka dekad temu sądzono, że mielina tworzy obojętną membranę, która nie pełni żadnych funkcji biochemicznych. Jednak później w mielinie wykryto dużą liczbę enzymów zaangażowanych w syntezę i metabolizm składników mieliny. Wiele enzymów obecnych w mielinie jest włączonych do metabolizmu fosfoinozytydów: fosfatydyloinozytolazy, difosfatydyloinozytolazy, odpowiednich fosfataz i kinaz diglicerydowych. Enzymy te są przedmiotem zainteresowania ze względu na wysokie stężenie polifosfoinozydów w mielinie i ich szybki metabolizm. Istnieją dowody na obecność w mielinie muskarynowych receptorów cholinergicznych, białek G, fosfolipaz C i E, kinazy białkowej C.

Mielina PNS ujawniła Na / K-ATPazę, która niesie transport monowalentnych kationów, a także 6'-nukleotydazę. Obecność tych enzymów sugeruje, że mielina może aktywnie uczestniczyć w transporcie aksonalnym.