Der er to hovedtyper af transport: direkte (anterograd) - fra cellelegemet langs processerne til deres periferi og omvendt (retrograd) - langs neuronprocesserne til cellelegemet - Studopedia. Cytoskelet af en neuron

|
axon transport online, axon transport Minsk
Axon transport er bevægelsen af ​​forskellige biologiske materialer langs axonen af ​​en nervecelle.

De aksonale processer af neuroner er ansvarlige for at overføre aktionspotentialet fra neuronkroppen til synapsen. Axonet er også en vej, langs hvilken de nødvendige biologiske materialer transporteres mellem neuronlegemet og synapsen, hvilket er nødvendigt for nervecellens funktion. Membranorganeller (mitokondrier), forskellige vesikler, signalmolekyler, vækstfaktorer, proteinkomplekser, cytoskeletkomponenter og endda Na+- og K+-kanaler transporteres langs axonet fra synteseregionen i neuronkroppen. De endelige destinationer for denne transport er visse områder af axonet og synaptisk plak. til gengæld transporteres neurotrofiske signaler fra synapseområdet til cellekroppen. Dette fungerer som feedback og rapporterer målets innerveringstilstand.

Længden af ​​axonen i det menneskelige perifere nervesystem kan overstige 1 m og kan være længere hos store dyr. Tykkelsen af ​​et stort menneskeligt motorneuron er 15 mikron, hvilket med en længde på 1 m giver et volumen på ~0,2 mm³, hvilket er næsten 10.000 gange volumenet af en levercelle. Dette gør neuroner afhængige af effektiv og koordineret fysisk transport af stoffer og organeller langs axoner.

Længderne og diametrene af axoner, såvel som mængden af ​​materiale, der transporteres langs dem, indikerer helt sikkert muligheden for fejl og fejl i transportsystemet. Mange neurodegenerative sygdomme er direkte relateret til forstyrrelser i dette systems funktion.

• 1 Hovedtræk ved axontransportsystemet
• 2 Klassificering af axontransport
• 3 Se også
• 4 Litteratur

Hovedtræk ved axontransportsystemet

Kort sagt kan axontransport repræsenteres som et system bestående af flere elementer. det omfatter last, motorproteiner, der udfører transport, cytoskeletfilamenter eller "skinner", langs hvilke "motorer" er i stand til at bevæge sig. Der kræves også linkerproteiner, der forbinder motorproteiner til deres last eller andre cellulære strukturer, og hjælpemolekyler, der udløser og regulerer transport.

Klassificering af axontransport

Cytoskeletproteiner afgives fra cellekroppen og bevæger sig langs axonen med en hastighed på 1 til 5 mm pr. dag. Dette er langsom aksonal transport (transport svarende til den findes også i dendritter). Mange enzymer og andre cytosoliske proteiner transporteres også ved hjælp af denne type transport.

Ikke-cytosoliske materialer, der er nødvendige ved synapsen, såsom udskilte proteiner og membranbundne molekyler, bevæger sig langs axonen med meget højere hastigheder. Disse stoffer transporteres fra deres syntesested, det endoplasmatiske reticulum, til Golgi-apparatet, som ofte er placeret i bunden af ​​axonet. Disse molekyler, pakket i membranvesikler, transporteres derefter langs mikrotubulus skinner ved hurtig aksonal transport med hastigheder på op til 400 mm pr. dag. Således transporteres mitokondrier, forskellige proteiner, herunder neuropeptider (neurotransmittere af peptidkarakter), og ikke-peptid neurotransmittere langs axonet.

Transporten af ​​materialer fra neuronkroppen til synapsen kaldes anterograd, og i den modsatte retning - retrograd.

Transport langs axonen over lange afstande sker med deltagelse af mikrotubuli. Mikrotubuli i axonet har en iboende polaritet og er orienteret med den hurtigt voksende (plus-) ende mod synapsen, og den langsomt voksende (minus-) ende mod neuronkroppen. Axon-transportmotorproteiner tilhører kinesin- og dynein-superfamilierne.

Kinesiner er primært plus-terminale motorproteiner, der transporterer last, såsom synaptiske vesikelprækursorer og membranorganeller. Denne transport går mod synapsen (anterograd). Cytoplasmatiske dyneiner er minus-terminale motorproteiner, der transporterer neurotrofiske signaler, endosomer og anden last retrograd til neuronlegemet. Retrograd transport udføres ikke udelukkende af dyneiner: der er fundet flere kinesiner, der bevæger sig i en retrograd retning.

Se også

• Wallersk degeneration
• Kinesin
• Dineen
• DISC1

Litteratur

1. Duncan J.E., Goldstein L.S. Genetik af aksonal transport og aksonal transportlidelser. // PLoS Genet. 2006 Sep 29;2(9):e124. PLoS Genetic, PMID 17009871.

Histologi: Nervevæv Neuroner (grå substans) Perikaryon Axon (Axon hillock, Axon terminal, Axoplasma, Axolemma, Neurofilamenter) Vækstkegle Wallerian degeneration Dendrit (Nissl-stof, dendritisk rygsøjle, apikal dendrit, basal dendrit) Dendritisk plasticitet Dendritisk virkningspotentiale Typer: Bipolære neuroner Unipolære neuroner Pseudounipolære neuroner Multipolære neuroner Pyramidale neuron Stellat neuron Purkinje celle Granula celle Interneuron Renshaw celle Afferent nerve/ Sensorisk neuron GSA GVA SSA SVA Nervefibre (Muskelspindler (Ia), Neurotendonspindel (Ib), II- eller Aβ-fibre, III- eller Aδ-fibre, IV- eller C-fibre) Efferent nerve/ Motorisk neuron GSE GVE SVE Øvre motorneuron Nedre motorneuron (α motorneuroner, γ motorneuroner) Synapse Kemisk synapse Neuromuskulær synapse Ephaps (Elektrisk synapse) Neuropil Synaptisk vesikel Berøringsreceptor Meissners krop Merkels krop Pacinis krop Ruffinis krop Neuromuskulær spindel Fri nerveende Lugtneuron Fotoreceptorceller Hårceller Smagsløg Neuroglia Astrocytter (Radial glia) Oligodendrocytter Ependymale celler (Tanycytes) Microglia Myelin (Hvidt stof) CNS: Oligodendrocytter PNS: Schwann-celler (Neurolemma · Node of Ranvier/Internodal segment · Myelin-hak) Bindevæv Epineurium · Perineurium · Endoneurium · Nervefiberbundter · Meninges: dura mater, arachnoid membran, pia mater

axon transport Minsk, axon transport online, axon transport Ternopil, axon transport

Axon Transport Information om

I en neuron, som i andre celler i kroppen, sker der konstant processer med henfald af molekyler, organeller og andre cellekomponenter. De skal løbende opdateres. Neuroplasmatisk transport er vigtig for at sikre neuronets elektriske og ikke-elektriske funktioner, for at give feedback mellem processerne og neuronens krop. Når nerver er beskadiget, er regenerering af beskadigede områder og restaurering af innervation af organer nødvendig.

Forskellige stoffer transporteres langs neuronprocesser med forskellige hastigheder, i forskellige retninger og ved hjælp af forskellige transportmekanismer. Der er to hovedtyper af transport: direkte (anterograd) - fra cellelegemet langs processerne til deres periferi og omvendt (retrograd) - langs neuronprocesserne til cellelegemet (tabel 1).

Tabel 1 Hovedkomponenterne i aksonal og dendritisk transport i hvirveldyrneuroner (ifølge forskellige forfattere)

Transportkomponenter og underkomponenter	Hastighed mm/dag	Hvad transporteres	Morfologisk substrat for transport
Direkte (anterograd) aksonal transport
Hurtig
jeg	200- 500	Mediatorer og deres prækursorer, enzymer til syntese af mediatorer, plasmamembranproteiner, membranorganeller, neurohormoner,	Synaptiske vesikler, glatte retikulumcisterner, neurosekretoriske granula, cytoskeletnetværk
Mellemliggende
II	50 - 100	Mitokondrielle proteiner, membranlipider	Mitokondrier, cytoskelet
III	15	Myosin proteiner	Cytoskelet
Langsom
IV SCb	2- 4	Actin, clathrin, actin-bindende proteiner, neuronale metaboliske enzymer, axoplasmatiske proteiner
VSCa	0,2- 1	Neurofilamentproteiner, tubulin- og mikrotubulifragmenter, axoplasmatiske enzymer	Cytoskelet (mikrotubuli, mikro- og neurofilamenter), mikrotrabekulært net
Direkte hurtig dendritisk transport
I D	200- 400	Post-synapseproteiner, receptorkomplekser, proteiner i cytoplasmaet og membraner i dendritten og rygsøjlen	Cytoskelet, glat retikulum, transportvesikler
Omvendt (retrograd) transport
I R	100- 300	Brugte lysosomer og mitokondrier, vækst og trofiske faktorer, vira.	Multivesikulære og multilamellære legemer, cytoskelet, endosomer

Fem grupper af "motoriske" proteiner, tæt forbundet med cytoskeletnetværket, deltager i implementeringen af ​​transportprocesser i en neuron. De omfatter proteiner såsom kinesiner, deneiner og myosiner.

Fem grupper af såkaldte neuroner deltager i implementeringen af ​​transportprocesser i en neuron. "motoriske" molekyler (fig. xx).

1-3 Gruppe. Kinesins

Denne gruppe omfatter tre typer kinesinproteiner.

1. Gruppe. Konvektionskinesin ( kinesin - jeg eller KIF -5). Det blev identificeret i nervesystemerne hos blæksprutter og pattedyr i 1985, og senere i cellerne fra andre dyr, herunder lavere eukaryoter. Det er tæt forbundet med mikrotubuli og er et af de vigtigste transportproteiner i cellen, der udfører transporten af ​​materialer (last) langs mikrotubuli mod sin plusende. Med dens hjælp transporteres mitokondrier, lysosomer, endoplasmatiske retikulumcisterner, synaptiske vesikler samt en række ikke-membrancellekomponenter (mRNA-molekyler, proteiner og neurofilamentfibriller) i neuronernes processer.

Kinesin-1-molekylet består af to tunge og to lette polypeptidkæder. De tunge og lette kæder er hver kodet af tre gener. Lette og tunge kæder kan kombineres i forskellige kombinationer og menes således at kunne danne forskellige typer kinesin-I-molekyler og derved transportere forskellige komponenter inde i cellen.

2.Gruppe. Heterodimer kinesin, (kinesin - II , kinesin-II, KIF – 3C).

Det fik sit navn på grund af tilstedeværelsen af ​​tre motoriske domæner i strukturen af ​​molekylet. I nerve- og sanseceller hos hvirveldyr og hvirvelløse dyr (for eksempel: i hvirveldyrs fotoreceptorer eller i kemoreceptorceller fra C. elegans) er dette protein forbundet med cilia og flagellas arbejde, der transporterer store molekylære komplekser langs deres axonemale akse (IFT - intraflageller transport) I nerveaxonceller udfører den en transportfunktion, idet den bevæger synaptiske vesikler og enzymkomplekser (cholinesterase), der er involveret i synapsernes funktion.

En af formerne for type II kinesin er den såkaldte. homodimer kinesin (Osm 3, KIF-17) Findes kun i flercellede (metazoaniske) dyr. Ligesom heterodimer kinesin II er det en væsentlig bestanddel af cilia af kemoreceptive celler. I pattedyrs centralnervesystemneuroner er denne form for kinesin involveret i transporten af ​​vesikler indeholdende NMDA-synaptiske receptorer langs dendritterne. Inddragelsen af ​​homodimer kinesin i IFT-transport diskuteres.

3 Gruppe. Monomer kinesin (UNC -104, KIF -1A, Klp-53D, kinesin-73) Denne form for transportproteiner er blevet fundet i nervesystemet i C. elegans, hvor dens mutante form forårsagede lammelse af transporten af ​​synaptiske vesikler langs motorneuronernes axoner. Det særlige ved dette transportmolekyle er, at den dominerende monomere form af dette protein er til stede, mens andre former for kinesin (som nævnt ovenfor, er dimerer eller tetramerer). Findes i mange dyr (C. elegans - Unc104, Drosophila - Klp53 D, kinesin -73 mus - KIF -1A, KIF -1B, mennesker - GAKIN) det deltager i transporten af ​​synaptiske vesikler, membranproteiner forbundet med dannelsen af cellekontakter.

Det er vist, at der som et resultat af alternativ splejsning af KIF-1B kinesingenet dannes to isoformer: KIF-1 Bα, som er involveret i transport langs mitokondrielle processer, og KIF-1Bβ, som transporterer synaptiske vesikler til axonet. terminal.

Endnu en gang skal det understreges, at alle former for kinesiner er involveret i transport til plusenden af ​​mikrotubuli (anterograd, direkte transport)

Tabditsa. Nogle molekylære og funktionelle karakteristika af kinesiner i nervevæv (ifølge N. Hirokawa, 1997)

Molekyle type	Molvægt	Sekundær struktur	Transportretning og hastighed	Udtryksspecificitet	Transporteret materiale
KIF-1A	192	monomer	+ ende, 1,5 µm/sek	neurospecifik	Synaptiske vesikelprækursorer
KIF -1B	130	monomer	+ ende, 0,66 µm/sek	overalt	mitokondrier
KIF 2	81	homodimer	+ ende, 0,47 µm/sek		Bobler, der adskiller sig fra syn-forstadier. bobler
KIF3A	80	Heterodimer med KIF3B	+ende, 0,3 µm/sek		Bobler (90-180nm), fra forgængere
KIF3B	85	Heterodimer med KIF3A	+ende, 0,3 µm/sek	Almindelig i neuroner, men udtrykt allestedsnærværende	Bobler (90-180nm), fra synaptiske vesikelprækursorer
KIF4	140	Homodimer, aminoterminalt motordomæne	+ ende, 0,2 µm/sek	Allestedsnærværende, men svag i tidlig udvikling og i voksne neuroner	Bobler
KIF5
KIF 1C2	86	Homodimer, carboxylterminalt motordomæne	- slut,	Neurospecifik	Multivesikulære legemer, dendritisk transport

4 Gruppe Deneina.

Disse transportproteiner er involveret i transport langs mikrotubuli til dens minusende (retrograd, omvendt transport). De er til stede i mange transportprocesser og cellebevægelser, lige fra mitose til neuroblast migration i den udviklende hjerne.

Det har en ret kompleks struktur, repræsenteret af mange underenheder (kæder). Disse underenheder interagerer med forskellige denein-associerede proteiner, som igen kan bestemme den selektive natur af de funktioner, der udføres af denein i cellen. Proteinet lissencephalin-1 (Lis-1), der er forbundet med denein, bestemmer således dets rolle i mitose og nuklear bevægelse i celler i den udviklende hjerne, men ikke i transporten af ​​organeller. Mutationer eller fravær af dette protein under den tidlige udvikling af kroppen (prænatal periode) forårsager alvorlige forstyrrelser i dannelsen af ​​centralnervesystemet og især hjernebarken, hvilket i sidste ende fører til lissencefali (en arvelig sygdom, der udtrykkes eksternt i underudvikling eller fuldstændig fravær af gyri og sulci i de cerebrale hemisfærer).

5 Gruppe. Myosiner (myosin-Vs). Dette transportprotein blev først identificeret biokemisk i hvirveldyrs hjerne som "myosin-lignende calmodulin bindende protein". Det adskiller sig fra muskelmyosin i den store, lange hængseldel af molekylet, som har en ekstra let kæde og fem molekyler af calmodulin, et Ca+2-bindende protein, knyttet til sig.

Myosin V er meget involveret i hvirveldyr og hvirvelløse dyr i transportprocesser i nerveceller. Det er hovedsageligt involveret i omvendt transport af membranvesikler, multivesikulære legemer, affaldsorganeller og deres komponenter, såvel som neurotrofiske og neurovækststoffer og endelig vira.

Kinesins sørger for transport i begge retninger (fremad og baglæns), men i alle tilfælde går denne transport til "+"-enden af ​​mikrotubuli. Deneiner er involveret i transport langs mikrotubuli til dens "-"-ende. Myosiner er transportproteiner, der hovedsageligt er involveret i den omvendte transport af membranvesikler, multivesikulære legemer, affaldsorganeller og deres komponenter, samt neurotrofiske og neurovækststoffer og vira. Derudover deltager myosiner også i den direkte transport af cytoskeletkomponenter langs neuronens processer og krop (for eksempel med dens hjælp bevæger korte mobile mikrotubuli). Myosiner spiller en vigtig rolle i væksten af ​​processer og deres tilbagetrækning under neuronal udvikling og cellemigration.

Mekanismer for aksonal og dendritisk transport

Direkte aksonal transport udføres af motormolekyler forbundet med cytoskeletsystemet og plasmamembranen. Den motoriske del af kinesin- eller denein-molekyler binder til mikrotubuli, og dens haledel binder til det transporterede materiale, til den axonale membran eller til tilstødende cytoskeletale elementer. En række hjælpeproteiner (adaptorer) forbundet med kinesin eller denein er også med til at sikre transport langs processerne. Alle processer kræver et betydeligt energiforbrug.

Omvendt (retrograd) transport.

I axoner er hovedmekanismen for omvendt transport systemet af denein- og myosinmotorproteiner. Det morfologiske substrat for denne transport er: i axonet - multivesikulære legemer og signalendosomer, i dendritter - multivesikulære og multilamellære legemer.

I dendritter udføres omvendt transport af molekylære komplekser af ikke kun denein, men også kinesin. Dette skyldes det faktum, at (som tidligere nævnt) i de proksimale områder af dendritter er mikrotubuli orienteret i indbyrdes modsatte retninger, og transporten af ​​molekyler og organeller til "+"-enden af ​​mikrotubuli udføres kun af kinesinkomplekser. Som ved direkte transport transporteres forskellige komponenter og stoffer retrograd i forskellige neuroner med forskellige hastigheder og formodentlig på forskellige måder.

Det glatte endoplasmatiske retikulum spiller en stor rolle i transportprocesser i neuronet. Det er blevet vist, at et kontinuerligt forgrenet netværk af glatte reticulum-cisterner strækker sig langs hele længden af ​​neuronprocesserne. De terminale grene af dette netværk trænger ind i de præsynaptiske områder af synapser, hvor synaptiske vesikler løsnes fra dem. Det er gennem dens tanke, at mange mediatorer og neuromodulatorer, neurohemmeligheder, enzymer af deres syntese og nedbrydning, calciumioner og andre komponenter i axotok hurtigt transporteres. De molekylære mekanismer for denne type transport er endnu ikke klarlagt.

Dendritisk transport

I lang tid var det ikke muligt eksperimentelt at bekræfte tilstedeværelsen af ​​transport i dendritter på grund af det betydelige volumen af ​​proteinsyntese i selve dendritterne. Kun med fremkomsten af ​​teknikken til intracellulær injektion af mærkede forstadier til proteinsyntese og andre komponenter i cytoplasmaet var det muligt at vise, at der er transport i dendritter såvel som i axoner. Hastigheden af ​​fremadgående og tilbagegående transport i dendritter er sammenlignelig med hastigheden af ​​direkte hurtig aksonal transport.

Dendritter transporterer stoffer, der enten ikke transporteres langs axoner eller transporteres i meget begrænsede mængder (for eksempel: enzymer med mediatornedbrydning, komponenter af postsynaptiske fortykkelser, gangliosider (specifikke glykolipider i neuronale membraner), neurohormoner og neurotrofiske faktorer).

Tilstedeværelsen af ​​samtidig fremadgående og omvendt transport i neuronernes processer skaber problemet med deres interaktion med hinanden. Retningen af ​​transportstrømme i en neuron menes at afhænge af balancen mellem fremadgående og tilbagegående transport, og denne balance kan være meget forskellig.

Tilstanden af ​​neuroncytoskelettet og motorkomplekser påvirker i høj grad den overordnede morfologi af dets processer. Det har vist sig, at afhængigt af hvilke cytoskeletkomponenter eller motormolekyler, der er aktiverede eller inaktive, varierer formen, længden og tykkelsen af ​​processerne meget.

Som ved direkte transport transporteres forskellige komponenter og stoffer retrograd i forskellige neuroner med forskellige hastigheder og formodentlig på forskellige måder.

Tabel. 4 Hastigheder af retrograd aksonal transport af forskellige molekyler i det perifere nervesystem (modificeret fra Reynolds et al., 2000)

Transporteret stof	Transporthastighed	Populationer af neuroner, hvor transport detekteres
NGF (neurovækstfaktor)	2-5 mm/time 10-13 mm/time	Sympatiske neuroner Sensoriske neuroner i spinalganglion
Dopamin β-hydroxylase enzym		Iskiasnerven
Second messengers til phosphorylering af receptortyrosinkinaser	28-57 mm/time (8-16 µm/sek.)	Iskiasnerven

Neuroner har således et veludviklet cytoskelet og et tilhørende effektivt system til direkte og omvendt transport af forskellige materialer og stoffer langs processerne.



Af særlig interesse, set fra centralnervesystemets fysiologi, er processen med intracellulær transport, overførsel af information og signaler i en nervecelles axon. Diameteren af ​​axonen af ​​en nervecelle er kun nogle få mikron. Samtidig når aksonets længde i nogle tilfælde 1 m. Hvordan sikres en konstant og høj transporthastighed langs aksonet?

Til dette formål bruges en speciel axontransportmekanisme, som er opdelt i hurtigt og langsomt.

For det første skal man huske på, at det er en hurtig transportmekanisme anterograd, dvs. rettet fra cellelegemet til axonet.

For det andet er det vigtigste "vehikel" til hurtig aksonal transport vesikler (vesikler) og nogle strukturelle formationer af cellen (for eksempel mitokondrier), som indeholder stoffer beregnet til transport. Sådanne partikler laver korte, hurtige bevægelser, hvilket svarer til ca. 5 µm s(-1). Hurtig aksonal transport kræver en betydelig koncentration af ATP-energi.

For det tredje bevæger langsom aksonal transport individuelle cytoskeletale elementer: tubulin og actin. For eksempel bevæger tubulin, som et element i cytoskelettet, sig langs axonet med en hastighed på omkring 1 mm dag(-1). Hastigheden af ​​langsom aksonal transport er omtrent lig med hastigheden af ​​aksonvækst.

Processerne med regulering af virkninger på cellemembranen er vigtige for at forstå centralnervesystemets fysiologi. Hovedmekanismen for en sådan regulering er en ændring i membranpotentiale. Ændringer i membranpotentiale opstår på grund af påvirkning af naboceller eller ændringer i den ekstracellulære ionkoncentration.

Den mest betydningsfulde regulator af membranpotentiale er det ekstracellulære stof i interaktion med specifikke receptorer på plasmamembranen. Disse ekstracellulære stoffer omfatter synaptiske mediatorer, der transmitterer information mellem nerveceller.

Synaptiske sendere er små molekyler frigivet fra nerveender ved synapsen. Når de når plasmamembranen i en anden celle, udløser de elektriske signaler eller andre reguleringsmekanismer (fig. 6).

Ris. 6. Ordning for frigivelse af mediatorer og processer, der forekommer i synapsen

Derudover bevæger individuelle kemiske midler (histamin, prostaglandin) sig frit i det ekstracellulære rum, som hurtigt ødelægges, men har en lokal effekt: de forårsager kortvarig sammentrækning af glatte muskelceller, øger permeabiliteten af ​​det vaskulære endotel, forårsager en følelse af kløe osv. Visse kemiske midler fremmer nervevækstfaktorer. Især til vækst og overlevelse af sympatiske neuroner.

Faktisk er der to ii kroppen: nervøse og hormonelle (for detaljer, se enhed 2).

5.2.5. AXON TRANSPORT

Tilstedeværelsen af ​​processer i en neuron, hvis længde kan nå 1 m (for eksempel axoner, der innerverer musklerne i lemmerne), skaber et alvorligt problem med intracellulær kommunikation mellem forskellige dele af neuronen og eliminering af mulig skade på dens processer. Størstedelen af ​​stoffer (strukturelle proteiner, enzymer, polysaccharider, lipider osv.) dannes i det trofiske center (kroppen) af neuronen, hovedsageligt beliggende nær kernen, og de bruges i forskellige dele af neuronen, herunder dets processer . Selvom axonterminaler giver syntese af transmittere, ATP og recirkulering af vesikelmembranen efter frigivelse af transmitteren, er en konstant forsyning af enzymer og membranfragmenter fra cellelegemet stadig påkrævet. At transportere disse stoffer (f.eks. proteiner) ved diffusion over en afstand svarende til den maksimale længde af axonen (ca. 1 m) ville tage 50 år! For at løse dette problem har evolutionen dannet en særlig type transport inden for processerne i en neuron, som er mere velundersøgt i axoner og kaldes aksonal transport. Ved hjælp af denne proces udføres en trofisk påvirkning ikke kun inden for forskellige dele af neuronen, men også på den innerverede

vaskbare celler. For nylig er der dukket data op om eksistensen af ​​neuroplasmatisk transport i dendritter, som udføres fra cellelegemet med en hastighed på omkring 3 mm pr. dag. Der er hurtig og langsom axontransport.

A. Hurtig axontransport går i to retninger: fra cellelegemet til axonenderne (antegrad transport, hastighed 250-400 mm/dag) og i den modsatte retning (retrograd transport, hastighed 200-300 mm/dag). Gennem antegrad transport bliver vesikler dannet i Golgi-apparatet og indeholdende membranglykoproteiner, enzymer, mediatorer, lipider og andre stoffer leveret til axonender. Gennem retrograd transport overføres vesikler indeholdende rester af ødelagte strukturer, membranfragmenter, acetylcholinesterase og uidentificerede "signalstoffer", der regulerer proteinsyntesen i cellesomaen, til neuronlegemet. Under patologiske forhold kan polio, herpes, rabiesvirus og stivkrampeeksotoksin transporteres langs axonet til cellekroppen. Mange stoffer leveret ved retrograd transport ødelægges i lysosomer.

Hurtig aksonal transport udføres ved hjælp af specielle strukturelle elementer i neuronet: mikrotubuli og mikrofilamenter, hvoraf nogle er aktinfilamenter (aktin udgør 10-15% af neuronproteiner). Transport kræver ATP-energi. Ødelæggelse af mikrotubuli (for eksempel ved colchicin) og mikrofilamenter (ved cytocholasin B), et fald i niveauet af ATP i axonet med mere end 2 gange og et fald i Ca 2+ koncentration blokerer axonal transport.

B. Langsom axontransport udføres kun i antegrad retning og repræsenterer bevægelsen af ​​hele søjlen af ​​axoplasma. Det påvises i forsøg med kompression (ligering) af axonet. I dette tilfælde er der en stigning i diameteren af ​​axonen proksimalt for indsnævringen som følge af "tilstrømningen af ​​hyaloplasma" og en udtynding af axonen bag kompressionsstedet. Hastigheden af ​​langsom transport er 1-2 mm/dag, hvilket svarer til hastigheden af ​​axonvækst i ontogenese og under dens regenerering efter skade. Ved hjælp af denne transport bevæger sig mikrotubuli og mikrofilamentproteiner dannet i det endoplasmatiske retikulum (tubulin, actin osv.), cytosoliske enzymer, RNA, kanalproteiner, pumper og andre stoffer. Langsom axontransport er det ikke

kollapser, når mikrotubuli ødelægges, men stopper, når axonet adskilles fra neuronlegemet, hvilket indikerer forskellige mekanismer for hurtig og langsom axontransport.

B. Funktionel rolle af axontransport. 1. Antegrad og retrograd transport af proteiner og andre stoffer er nødvendige for at opretholde strukturen og funktionen af ​​axonet og dets præsynaptiske terminaler, samt for processer som aksonal vækst og dannelsen af ​​synaptiske kontakter.

2. Axontransport er involveret i neuronets trofiske indflydelse på den innerverede celle, da nogle af de transporterede stoffer frigives til den synaptiske kløft og virker på receptorer i den postsynaptiske membran og nærliggende områder af membranen i den innerverede celle. Disse stoffer deltager i reguleringen af ​​metabolisme, reproduktionsprocesser og differentiering af innerverede celler og danner deres funktionelle specificitet. For eksempel blev det i forsøg med krydsinnervering af hurtige og langsomme muskler vist, at muskelegenskaber ændrer sig afhængigt af typen af ​​innerverende neuron og dens neurotrofiske effekt. Transmitterne af neurons trofiske påvirkninger er endnu ikke blevet præcist bestemt, og polypeptider og nukleinsyrer er af stor betydning i denne henseende.

3. Rollen af ​​axontransport er især tydeligt afsløret i tilfælde af nerveskade. Hvis en nervefiber afbrydes i et hvilket som helst område, undergår dens perifere segment, der er berøvet kontakt med neuronens krop, ødelæggelse, hvilket kaldes Wallerian degeneration. Inden for 2-3 dage sker nedbrydningen af ​​neurofibriller, mitokondrier, myelin og synaptiske ender. Det skal bemærkes, at en del af fiberen gennemgår henfald, tilførslen af ​​ilt og næringsstoffer gennem blodbanen stopper ikke. Det antages, at den afgørende mekanisme for degeneration er ophøret af aksonal transport af stoffer fra cellelegemet til synaptiske afslutninger.

4. Axontransport spiller også en vigtig rolle i regenereringen af ​​nervefibre.

Membran og cytoplasmatiske komponenter, der dannes i det biosyntetiske apparat i somaen og den proksimale del af dendritterne, skal fordeles langs axonen (deres indtræden i synapsernes præsynaptiske strukturer er særlig vigtig) for at kompensere for tabet af elementer, der er blevet frigivet eller inaktiveret. Imidlertid er mange axoner for lange til, at materialer kan bevæge sig effektivt fra somaen til de synaptiske terminaler ved simpel diffusion. Denne opgave udføres af en speciel mekanisme - aksonal transport.

Der er flere typer. Membran-indesluttede organeller og mitokondrier transporteres med relativt høje hastigheder via hurtig aksonal transport. Stoffer opløst i cytoplasmaet (for eksempel proteiner) bevæger sig ved hjælp af langsom aksonal transport. Hos pattedyr har hurtig aksonal transport en hastighed på 400 mm/dag, og langsom aksonal transport har en hastighed på omkring 1 mm/dag. Synaptiske vesikler kan bevæge sig ved hurtig aksonal transport fra somaen af ​​et motorneuron i den menneskelige rygmarv til det neuromuskulære kryds i foden på omkring 2,5 dage. Lad os sammenligne: levering af mange opløselige proteiner over samme afstand sker i cirka 3 g.

Aksonal transport kræver forbrug af metabolisk energi og tilstedeværelsen af ​​intracellulær Ca2+. Elementer i cytoskelettet (mere præcist mikrotubuli) skaber et system af ledestrenge, langs hvilke organeller omgivet af membraner bevæger sig (fig. 32.13). Disse organeller hæfter sig til mikrotubuli på en måde svarende til, hvad der sker mellem de tykke og tynde filamenter af skeletmuskelfibre; bevægelsen af ​​organeller langs mikrotubuli udløses af Ca2+ ioner.

Aksonal transport foregår i to retninger. Transport fra somaen til de aksonale terminaler, kaldet anterograd aksonal transport (fig. 32.14, a), genopbygger forsyningen af ​​synaptiske vesikler og enzymer, der er ansvarlige for syntesen af ​​neurotransmitteren i de præsynaptiske terminaler. Transport i modsat retning - retrograd aksonal transport (Fig. 32.14, b), returnerer tomme synaptiske vesikler til somaen, hvor disse membranstrukturer nedbrydes af lysosomer.

Nogle vira og toksiner spredes gennem perifere nerver gennem aksonal transport. Den virus, der kan forårsage skoldkopper (varicella-zoster-virus), trænger således ind i cellerne i spinalganglierne. Der forbliver det i en inaktiv form, nogle gange i mange år, indtil personens immunstatus ændrer sig. Derefter kan virussen transporteres langs sensoriske axoner til huden, og smertefulde udslæt vises i dermatomerne af de tilsvarende spinalnerver -