Myelin

Myelin er en unik formation, hvis organisation gør det muligt at udføre en elektrisk impuls langs nervefiberen med minimal energiudgift. Myelinskede er en højorganiseret flerlagsstruktur bestående af stærkt strakte og modificerede plasmatiske membraner af Schwanns (i PNS) og oligodendrogliale celler (i centralnervesystemet).

Vandindholdet i myelin er ca. 40%. Et karakteristisk træk ved myelin sammenlignet med andre celler er, at den indeholder i gennemsnit 70% lipider og 30% protein (baseret på tørvægt). De fleste biologiske membraner har et højere forhold af proteiner til lipider.

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

Lipitor mielina lysnettet

Alle lipider fundet i rottehjerne, og er til stede i myelin, t. E. Nr lipid lokaliseret udelukkende i nemielinovyh strukturer (undtagen den specifikke mitokondrie lipid difosfatidilglitserola). Det omvendte er også sandt: der findes ikke sådanne myelinlipider, der ikke ville være fundet i andre subcellulære fraktioner i hjernen.

Cerebroside er den mest typiske del af myelin. Med undtagelse af den tidligste periode af kroppens udvikling er koncentrationen af cerebroside i hjernen direkte proportional med mængden af myelin i den. Kun 1/5 af det samlede galactolipidindhold i myelin forekommer i sulfateret form. Cerebrosider og sulfatider spiller en vigtig rolle i stabiliteten af myelin.

Myelin er også præget af et højt niveau af dets vigtigste lipider - kolesterol, almindelige galactolipider og ethanolaminholdige plasmalogener. Det blev konstateret, at op til 70% af hjernens kolesterol er i myelin. Da næsten halvdelen af det hvide stof i hjernen kan bestå af myelin, er det indlysende, at hjernen indeholder den største mængde kolesterol sammenlignet med andre organer. Høj koncentration af kolesterol i hjernen, især i myelin, bestemmes af neuronvævets hovedfunktion - for at generere og udføre nerveimpulser. Det høje indhold af kolesterol i myelin og egenskaben af dets struktur fører til et fald i ionelækage gennem neuronmembranen (på grund af dens høje modstand).

Phosphatidylcholin er også en vigtig del af myelin, selv om sphingomyelin er indeholdt i en forholdsvis lille mængde.

Lipidsammensætningen af både grå stof og hvidt stof i hjernen er klart anderledes end myelinets. Sammensætningen af myelin i hjernen af alle undersøgte pattedyrsarter er næsten den samme; der er kun mindre forskelle (for eksempel har rotte myelin mindre sphingomyelin end myelin tyr eller menneske). Der er nogle variationer, afhængigt af placeringen af myelin, for eksempel myelin isoleret fra rygmarven, har en højere værdi af lipid til proteinforholdet end myelin fra hjernen.

Myelin indeholder også polyphosphatidylinositoler, hvoraf triphosphoinositid er 4 til 6% af total myelinphosphor, og diphosphoinositid er fra 1 til 1,5%. Mindre komponenter af myelin omfatter mindst tre estere af cerebroside og to lipider baseret på glycerol; Myelin indeholder også nogle langkædede alkaner. Myelin af pattedyr indeholder fra 0,1 til 0,3% gangliosider. Myelin indeholder mere monosialogangliosid i M1 sammenlignet med hvad der findes i hjernens membraner. Myelin fra mange organismer, herunder mennesker, indeholder et unikt gangliosid af sialozilgalactosylceramid OM4.

Lipitor mielina NSP

Myelinlipider i perifert og centralnervesystemet er kvalitativt ens, men der er kvantitative forskelle mellem dem. Myelin PNS indeholder mindre cerebrosider og sulfatider og signifikant mere sphingomyelin end myelin CNS. Det er interessant at bemærke forekomsten af gangliosid OMP karakteristisk for myelin PTS af nogle organismer. Forskelle i sammensætningen af myelinlipider i det centrale og perifere nervesystem er ikke så signifikante som deres forskelle i proteinsammensætning.

Myelin proteiner i centralnervesystemet

Proteinsammensætningen af myelin i centralnervesystemet er enklere end for andre hjernemembraner og er hovedsageligt repræsenteret af proteolipider og basiske proteiner, som udgør 60-80% af det totale. Glycoproteiner er til stede i meget mindre mængder. Myelin centralnervesystem indeholder unikke proteiner.

For myelin er det humane CNS karakteriseret ved den kvantitative forekomst af to proteiner: et positivt ladet kationisk myelinprotein (MBP) og myelinproteolipidprotein (PLP). Disse proteiner er de vigtigste bestanddele af myelin i centralnervesystemet af alle pattedyr.

Myelinproteolipid-PLP (proteolipidprotein), også kendt som Folca-proteinet, har evnen til at opløse i organiske opløsningsmidler. Molekylvægten af PLP er ca. 30 kD (Da-Dalton). Dets aminosyresekvens er ekstremt konservativ, molekylet danner flere domæner. PLP-molekylet indbefatter tre fedtsyrer, sædvanligvis palmitinsyre, oleinsyre og stearinsyre, der er bundet til aminosyre radikaler ved etherbinding.

Myelin CNS indeholder noget mindre mængder af et andet proteolipid - DM-20, opkaldt efter dets molekylvægt (20 kDa). Både DNA-analyse og afklaring af den primære struktur viste, at DM-20 er dannet ved spaltningen af 35 aminosyrerester fra PLP-proteinet. Under udviklingen forekommer DM-20 tidligere end PLP (i nogle tilfælde selv før myelin udseende); foreslår, at udover den strukturelle rolle i dannelsen af myelin, kan den deltage i differentieringen af oligodendrocytter.

I modsætning til den opfattelse, at PLP er nødvendigt for dannelsen af kompakt multilamellær myelin, forekommer processen med myelindannelse hos mus, der udløses af PLP / DM-20, kun med mindre afvigelser. I sådanne mus er levealderen imidlertid reduceret, og den samlede mobilitet er svækket. I modsætning hertil har naturligt forekommende mutationer i PLP, herunder dets forøgede ekspression (normal PLP-overekspression) alvorlige funktionelle konsekvenser. Det skal bemærkes, at betydelige mængder af proteiner PLP og DM-20 er præsenteret i CNS, messenger-RNA for PLP er i PNS, og der er en lille mængde af protein syntetiseret, men er ikke inkluderet i myelin.

Kationisk myelinprotein (MBP) har tiltrukket sig opmærksomhed fra forskere på grund af sin antigene karakter - når de indgives til dyr det forårsager en autoimmun reaktion, en såkaldt eksperimentel allergisk encephalomyelitis, som er en model af alvorlig neurodegenerativ sygdom - multipel sklerose.

Aminosyresekvensen af MBP i mange organismer er stærkt konserveret. MBP er placeret på den cytoplasmatiske side af myelinmembraner. Den har en molekylvægt på 18,5 kD og er uden tegn på en tertiær struktur. Dette basale protein afslører mikroheterogenitet under elektroforese under alkaliske forhold. De fleste af de undersøgte pattedyr indeholdt forskellige mængder af MBP-isoformer med en signifikant fælles del af aminosyresekvensen. Molekylvægten af ICBM'er fra mus og rotter er 14 kDa. En MBR med lav molekylvægt har de samme aminosyresekvenser på de N- og C-terminale dele af molekylet som resten af ICBM, men er karakteriseret ved en reduktion på ca. 40 aminosyrerester. Forholdet mellem disse basiske proteiner varierer under udvikling: modne rotter og mus har flere ICBM'er med en molekylvægt på 14 kDa end MBD'er med en molekylvægt på 18 kDa. To andre isoformer af ICBM'er, der også findes i mange organismer, har en molekylvægt på henholdsvis 21,5 og 17 kDa. De dannes ved vedhæftning til hovedstrukturen af en polypeptidsekvens på ca. 3 kDa.

Elektroforetisk separation af myelinproteiner afslører proteiner med en højere molekylvægt. Deres antal afhænger af typen af organisme. For eksempel kan en mus og en rotte indeholde sådanne proteiner op til 30% af totalen. Indholdet af disse proteiner varierer også afhængigt af dyrets alder: jo mindre er det, jo mindre i min hjernehjerne, men jo flere proteiner i den har en højere molekylvægt.

Enzymet 2 '3'-cyklisk nukleotid Z'-phosphodiesterase (CNP) tegner sig for flere procent af det totale myelinproteinindhold i CNS-celler. Dette er meget mere end i andre typer af celler. CNP-protein er ikke hovedkomponenten af kompakt myelin, den er kun koncentreret i visse områder af myelinskeden forbundet med cytoplasma af oligodendrocyten. Proteinet er lokaliseret i cytoplasma, men en del af det er forbundet med membrancytoskelet - F-actin og tubulin. Den biologiske funktion af CNP kan være at regulere cytoskelets struktur for at accelerere vækstprocesser og differentiering i oligodendrocytter.

Myelin-associeret glycoprotein (MAG) - en mindre bestanddel af den oprensede myelin, har en molekylvægt på 100 kDa, er til stede i CNS i en lille mængde (mindre end 1% af det samlede protein). MAG har et enkelt transmembrane domæne, der adskiller den stærkt glykosylerede ekstracellulære del af molekylet sammensat af fem immunoglobulinlignende domæner fra det intracellulære domæne. Den samlede struktur svarer til neuronal celleadhæsionsproteinet (NCAM).

MAG er til stede i den kompakte, multilamellære myelin, men det er i membraner periaksonalnyh oligodendrocytter danner myelin lag. Minde om, at periaksonalnaya oligodendrocyt membran - placeret tættest på plasmamembran Axon, men ikke desto mindre disse to membraner ikke smelte, men er adskilt af ekstracellulære hul. Sådant træk lokalisering af MAG, og at dette protein angår immunoglobulinsuperfamilien, bekræfter hans deltagelse i processerne i adhæsion og overførsel (signalering) og mellem axolemma mielinobrazuyuschimi oligodendrocytter under myelinering. Derudover er MAG en af bestanddelene i den hvide substans af CNS, som hæmmer væksten af neuritter i vævskultur.

Af de andre glycoproteiner af hvidt stof og myelin bør et mindre myelinolygodendrocytisk glycoprotein (Myelin-oligodendrocytisk glycoprotein, MOG) noteres. MOG er et transmembranprotein indeholdende et enkelt immunoglobulinlignende domæne. I modsætning til MAG, som er placeret i myelinets indre lag, er MOG lokaliseret i dens overfladelag, så det kan deltage i overførslen af ekstracellulær information til oligodendrocyten.

Små mængder af karakteristiske membranproteiner kan identificeres ved polyacrylamidgelelektroforese (PAGE) (fx tubulin). Højopløsningselektroforese demonstrerer tilstedeværelsen af andre mindre bånd af protein; de kan være forbundet med tilstedeværelsen af en række myelinskede enzymer.

Proteiner af myelin PNS

Myelin PNS indeholder nogle unikke proteiner, såvel som nogle proteiner, der er fælles med proteiner af myelin CNS.

Р0 - hovedprotein myelin PNS, har en molekylvægt på 30 kDa, er mere end halvdelen af proteinerne myelin PNS. Interessant, selvom det adskiller sig fra PLP i aminosyresekvens, post-translationelle modifikation veje og struktur, men begge disse proteiner er lige så vigtige for dannelse af strukturen i PNS og CNS-myelin.

Indholdet af MBP i myelin af PNS er 5-18% af den totale mængde protein, i modsætning til CNS, hvor dets fraktion når en tredjedel af det samlede protein. De samme fire former for MBP-protein med molekylvægte henholdsvis 21, 18,5, 17 og 14kDa findes i myelin af centralnervesystemet er også til stede i PNS. Hos voksne gnavere MBP med en molekylvægt på 14 kDa (ifølge klassificeringen af perifere myelinproteiner blev den betegnet "Pr") er den mest betydningsfulde bestanddel af alle kationiske proteiner. I myelin af PNS er der også MBP med en molekylvægt på 18 kDa (i dette tilfælde kaldes det "protein P1"). Det skal bemærkes, at vigtigheden af proteinfamilien af MBP ikke er så stor for myelinstrukturen af PNS som for CNS.

Glikoproteinı mielina NSP

Det kompakte myelin-PNS indeholder et glycoprotein med en molekylvægt på 22 kDa, kaldet det perifere myelinprotein 22 (PMP-22), hvis andel er mindre end 5% af det samlede proteinindhold. PMP-22 har fire transmembrane domæner og et glycosyleret domæne. Dette protein spiller ikke en væsentlig strukturel rolle. Imidlertid er anomalierne af pmr-22 genet ansvarlige for visse arvelige humane neuropatologier.

For flere årtier siden blev det antaget, at myelin skaber en inert membran, der ikke udfører nogen biokemiske funktioner. Imidlertid blev der senere i myelin detekteret et stort antal enzymer involveret i syntese og metabolisme af myelinkomponenter. En række enzymer til stede i myelin er inkluderet i phosphoinositids metabolisme: phosphatidylinositolkinase, diphosphatidylinositolkinase, tilsvarende fosfataser og diglyceridkinaser. Disse enzymer er af interesse på grund af den høje koncentration af polyphosphoinositider i myelin og deres hurtige metabolisme. Der er tegn på tilstedeværelsen i myelin af muscariniske cholinerge receptorer, G-proteiner, phospholipaser C og E, proteinkinase C.

Myelin PNS afslørede Na / K-ATPase, som bærer transporten af monovalente kationer såvel som 6'-nukleotidase. Tilstedeværelsen af disse enzymer antyder, at myelin aktivt kan deltage i axonal transport.