Esistono due tipi principali di trasporto: diretto (anterogrado) - dal corpo cellulare lungo i processi alla loro periferia e inverso (retrogrado) - lungo i processi neuronali al corpo cellulare - Studopedia. Citoscheletro di un neurone

|
trasporto di assoni online, trasporto di assoni Minsk
Trasporto degli assoniè il movimento di vari materiali biologici lungo l'assone di una cellula nervosa.

I processi assonali dei neuroni sono responsabili della trasmissione del potenziale d'azione dal corpo del neurone alla sinapsi. L'assone è anche il percorso lungo il quale vengono trasportati i materiali biologici necessari tra il corpo del neurone e la sinapsi, necessaria per il funzionamento della cellula nervosa. Organelli di membrana (mitocondri), varie vescicole, molecole di segnalazione, fattori di crescita, complessi proteici, componenti citoscheletrici e persino canali Na+ e K+ vengono trasportati lungo l'assone dalla regione di sintesi nel corpo del neurone. Le destinazioni finali di questo trasporto sono alcune aree dell'assone e della placca sinaptica. a loro volta, i segnali neurotrofici vengono trasportati dall'area delle sinapsi al corpo cellulare. Questo agisce come feedback, segnalando lo stato di innervazione del bersaglio.

La lunghezza dell'assone del sistema nervoso periferico umano può superare 1 m e può essere maggiore negli animali di grandi dimensioni. Lo spessore di un grande motoneurone umano è di 15 micron, che con una lunghezza di 1 m dà un volume di ~0,2 mm³, che è quasi 10.000 volte il volume di una cellula epatica. Ciò rende i neuroni dipendenti dal trasporto fisico efficiente e coordinato di sostanze e organelli lungo gli assoni.

Le lunghezze e i diametri degli assoni, nonché la quantità di materiale trasportato lungo di essi, indicano certamente la possibilità di guasti ed errori nel sistema di trasporto. Molte malattie neurodegenerative sono direttamente correlate alle interruzioni nel funzionamento di questo sistema.

• 1 Principali caratteristiche del sistema di trasporto degli assoni
• 2 Classificazione del trasporto degli assoni
• 3 Vedi anche
• 4 Letteratura

Principali caratteristiche del sistema di trasporto degli assoni

In poche parole, il trasporto degli assoni può essere rappresentato come un sistema costituito da diversi elementi. include carico, proteine ​​motrici che effettuano il trasporto, filamenti citoscheletrici o “binari” lungo i quali i “motori” sono in grado di muoversi. Sono inoltre necessarie proteine ​​di collegamento che collegano le proteine ​​motrici al loro carico o ad altre strutture cellulari, e molecole ausiliarie che attivano e regolano il trasporto.

Classificazione del trasporto degli assoni

Le proteine ​​citoscheletriche vengono rilasciate dal corpo cellulare, muovendosi lungo l'assone ad una velocità compresa tra 1 e 5 mm al giorno. Questo è un trasporto assonale lento (un trasporto simile si trova anche nei dendriti). Anche molti enzimi e altre proteine ​​citosoliche vengono trasportati utilizzando questo tipo di trasporto.

I materiali non citosolici necessari alla sinapsi, come le proteine ​​secrete e le molecole legate alla membrana, si muovono lungo l'assone a velocità molto più elevate. Queste sostanze vengono trasportate dal loro sito di sintesi, il reticolo endoplasmatico, all'apparato di Golgi, che spesso è situato alla base dell'assone. Queste molecole, impacchettate in vescicole di membrana, vengono poi trasportate lungo i binari dei microtubuli mediante un rapido trasporto assonale a velocità fino a 400 mm al giorno. Pertanto, lungo l'assone vengono trasportati i mitocondri, varie proteine, inclusi i neuropeptidi (neurotrasmettitori di natura peptidica) e i neurotrasmettitori non peptidici.

Il trasporto di materiali dal corpo del neurone alla sinapsi è chiamato anterogrado e nella direzione opposta - retrogrado.

Il trasporto lungo l'assone su lunghe distanze avviene con la partecipazione dei microtubuli. I microtubuli nell'assone hanno una polarità intrinseca e sono orientati con l'estremità a crescita rapida (più) verso la sinapsi e l'estremità a crescita lenta (meno) verso il corpo del neurone. Le proteine ​​motrici del trasporto degli assoni appartengono alle superfamiglie delle chinesina e della dineina.

Le kinesine sono principalmente proteine ​​motrici più terminali che trasportano carichi come i precursori delle vescicole sinaptiche e gli organelli di membrana. Questo trasporto va verso la sinapsi (anterograda). Le dineine citoplasmatiche sono proteine ​​motorie minus-terminali che trasportano segnali neurotrofici, endosomi e altri carichi retrogradi al corpo neuronale. Il trasporto retrogrado non è effettuato esclusivamente dalle dineine: sono state trovate diverse kinesine che si muovono in direzione retrograda.

Vedi anche

• Degenerazione walleriana
• Kinesin
• Cenare
• DISCO1

Letteratura

1. Duncan J.E., Goldstein L.S. La genetica del trasporto assonale e i disturbi del trasporto assonale. // PLoS Genet. 29 settembre 2006;2(9):e124. PLoS Genetico, PMID 17009871.

Istologia: tessuto nervoso Neuroni (Materia grigia) Perikaryon Axon (Poggio dell'assone, Terminale dell'assone, Assoplasma, Axolemma, Neurofilamenti) Cono di crescita Degenerazione walleriana Dendrite (sostanza di Nissl, spina dendritica, dendrite apicale, dendrite basale) Plasticità dendritica Potenziale d'azione dendritico Tipi: Neuroni bipolari Neuroni unipolari Neuroni pseudounipolari Neuroni multipolari Neurone piramidale Neurone stellato Cellula di Purkinje Cellula granulare Interneurone Cellula di Renshaw Nervo afferente/ Neurone sensoriale GSA GVA SSA SVA Fibre nervose (fusi neuromuscolari (Ia), fusi neurotendinei (Ib), fibre II o Aβ, fibre III o Aδ, fibre IV o C) Nervo efferente/ Neurone motore GSE GVE SVE Motoneurone superiore Motoneurone inferiore (motoneuroni α, motoneuroni γ) Sinapsi Sinapsi chimica Sinapsi neuromuscolare Ephaps (sinapsi elettrica) Neuropilo Vescicola sinaptica Recettore tattile Corpuscolo di Meissner Corpuscolo di Merkel Corpuscolo di Pacini Corpuscolo di Ruffini Fuso neuromuscolare Terminazioni nervose libere Neurone olfattivo Cellule fotorecettrici Cellule ciliate Boccioli gustativi Neuroglia Astrociti (glia radiale) Oligodendrociti Cellule ependimali (taniciti) Microglia Mielina (Sostanza bianca) Sistema nervoso centrale: oligodendrociti PNS: cellule di Schwann (neurolemma · nodo di Ranvier/segmento internodale · tacca mielinica) Tessuto connettivo Epinevrio Perinevrio Endonevrio Fasci di fibre nervose Meningi: dura madre, membrana aracnoidea, pia madre

trasporto di assoni Minsk, trasporto di assoni online, trasporto di assoni Ternopil, trasporto di assoni

Informazioni sul trasporto Axon Informazioni su

In un neurone, come in altre cellule del corpo, si verificano costantemente processi di disintegrazione di molecole, organelli e altri componenti cellulari. Hanno bisogno di essere costantemente aggiornati. Il trasporto neuroplasmico è importante per garantire le funzioni elettriche e non elettriche del neurone, per fornire feedback tra i processi e il corpo del neurone. Quando i nervi sono danneggiati, è necessaria la rigenerazione delle aree danneggiate e il ripristino dell'innervazione degli organi.

Varie sostanze vengono trasportate lungo i processi neuronali a velocità diverse, in direzioni diverse e utilizzando meccanismi di trasporto diversi. Esistono due tipi principali di trasporto: diretto (anterogrado) - dal corpo cellulare lungo i processi alla loro periferia e inverso (retrogrado) - lungo i processi neuronali al corpo cellulare (Tabella 1).

Tavolo 1 Le principali componenti del trasporto assonale e dendritico nei neuroni dei vertebrati (secondo vari autori)

Componenti e sottocomponenti del trasporto	Velocità mm/giorno	Cosa viene trasportato	Substrato morfologico di trasporto
Trasporto assonale diretto (anterogrado).
Veloce
IO	200- 500	Mediatori e loro precursori, enzimi per la sintesi di mediatori, proteine ​​della membrana plasmatica, organelli di membrana, neuroormoni,	Vescicole sinaptiche, cisterne del reticolo liscio, granuli neurosecretori, rete citoscheletrica
Intermedio
II	50 - 100	Proteine ​​mitocondriali, lipidi di membrana	Mitocondri, citoscheletro
III	15	Proteine ​​della miosina	Citoscheletro
Lento
IV SCb	2- 4	Actina, clatrina, proteine ​​leganti l'actina, enzimi metabolici neuronali, proteine ​​assoplasmatiche
VSCa	0,2- 1	Proteine ​​dei neurofilamenti, frammenti di tubulina e microtubuli, enzimi assoplasmatici	Citoscheletro (microtubuli, micro e neurofilamenti), rete microtrabecolare
Trasporto dendritico veloce e diretto
ID	200- 400	Proteine ​​post-sinapsi, complessi recettoriali, proteine ​​del citoplasma e delle membrane dei dendriti e delle spine	Citoscheletro, reticolo liscio, vescicole di trasporto
Trasporto inverso (retrogrado).
io R	100- 300	Lisosomi e mitocondri esausti, fattori di crescita e trofici, virus.	Corpi multivescicolari e multilamellari, citoscheletro, endosomi

Cinque gruppi di proteine ​​“motrici”, strettamente associate alla rete citoscheletrica, partecipano all'implementazione dei processi di trasporto in un neurone. Includono proteine ​​come chinesine, deneine e miosine.

Cinque gruppi di cosiddetti neuroni partecipano all'implementazione dei processi di trasporto in un neurone. molecole “motrici” (Fig. xx).

1-3 Gruppo. Kinesine

Questo gruppo comprende tre tipi di proteine ​​chinesina.

1. Gruppo. Chinesina di convezione ( chinesina - IO o KIF -5). È stato identificato nel sistema nervoso dei cefalopodi e dei mammiferi nel 1985, e successivamente nelle cellule di altri animali, compresi gli eucarioti inferiori. È strettamente associato ai microtubuli ed è una delle proteine ​​di trasporto più importanti della cellula, effettuando il trasporto di materiali (carico) lungo i microtubuli verso la sua estremità positiva. Con il suo aiuto, i mitocondri, i lisosomi, le cisterne del reticolo endoplasmatico, le vescicole sinaptiche, nonché una serie di componenti cellulari non di membrana (molecole di mRNA, proteine ​​e fibrille di neurofilamenti) vengono trasportati nei processi dei neuroni.

La molecola di chinesina-1 è costituita da due catene polipeptidiche pesanti e due leggere. Le catene pesanti e leggere sono codificate ciascuna da tre geni. Le catene leggere e pesanti possono combinarsi in diverse combinazioni e si ritiene che siano in grado di formare diversi tipi di molecole di chinesina-I, trasportando così diversi componenti all'interno della cellula.

2.Gruppo. Chinesina eterodimerica, (chinesina - II , chinesina-II, KIF – 3C).

Ha ricevuto il suo nome dalla presenza di tre domini motori nella struttura della molecola. Nelle cellule nervose e sensoriali dei vertebrati e degli invertebrati (ad esempio: nei fotorecettori dei vertebrati o nelle cellule chemorecettrici di C. elegans), questa proteina è associata al lavoro delle ciglia e dei flagelli, trasportando grandi complessi molecolari lungo il loro asse assonema (IFT - intraflagellare trasporto) Nelle cellule degli assoni nervosi svolge una funzione di trasporto, spostando le vescicole sinaptiche e i complessi enzimatici (colinesterasi) coinvolti nel funzionamento delle sinapsi.

Una delle forme della chinesina di tipo II è la cosiddetta. Chinesina omodimerica (Osm 3, KIF-17) Presente solo negli animali multicellulari (metazoi). Come la chinesina II eterodimerica, è un componente essenziale delle ciglia delle cellule chemiorecettive. Nei neuroni del sistema nervoso centrale dei mammiferi, questa forma di chinesina è coinvolta nel trasporto di vescicole contenenti recettori sinaptici NMDA lungo i dendriti. Il coinvolgimento della chinesina omodimerica nel trasporto IFT è dibattuto.

3 Gruppo. La chinesina monomerica (UNC -104, KIF -1A, Klp-53D, chinesina-73) Questa forma di proteine ​​di trasporto è stata trovata nel sistema nervoso di C. elegans, dove la sua forma mutante causava la paralisi del trasporto delle vescicole sinaptiche lungo gli assoni dei motoneuroni. La particolarità di questa molecola di trasporto è che è presente la forma monomerica predominante di questa proteina, mentre altre forme di chinesina (come notato sopra, sono dimeri o tetrameri). Trovato in molti animali (C. elegans - Unc104, Drosophila - Klp53 D, kinesin -73 mouse - KIF -1A, KIF -1B, uomo - GAKIN), partecipa al trasporto delle vescicole sinaptiche, proteine ​​di membrana associate alla formazione dei contatti cellulari.

È stato dimostrato che come risultato dello splicing alternativo del gene della chinesina KIF-1B, si formano due isoforme: KIF-1 Bα, che è coinvolta nel trasporto lungo i processi mitocondriali, e KIF-1Bβ, che trasporta le vescicole sinaptiche all'assone terminale.

Ancora una volta va sottolineato che tutte le forme di chinesine sono coinvolte nel trasporto all'estremità positiva dei microtubuli (trasporto anterogrado, diretto).

Tabditsa. Alcune caratteristiche molecolari e funzionali delle chinesine nel tessuto nervoso (secondo N. Hirokawa, 1997)

Tipo di molecola	Peso mol	Struttura secondaria	Direzione e velocità del trasporto	Specificità dell'espressione	Materiale trasportato
KIF-1A	192	monomero	+ fine, 1,5 µm/sec	neurospecifico	Precursori delle vescicole sinaptiche
KIF-1B	130	monomero	+ fine, 0,66 µm/sec	ovunque	mitocondri
KIF2	81	omodimero	+ fine, 0,47 µm/sec		Bolle che si separano dai precursori syn. bolle
KIF3A	80	Eterodimero con KIF3B	+fine, 0,3 µm/sec		Bolle (90-180 nm), dei predecessori
KIF3B	85	Eterodimero con KIF3A	+fine, 0,3 µm/sec	Comune nei neuroni ma espresso ubiquitariamente	Bolle (90-180 nm), da precursori delle vescicole sinaptiche
KIF4	140	Omodimero, dominio motorio amminoterminale	+ fine, 0,2 µm/sec	Ubipresente, ma debole nello sviluppo iniziale e nei neuroni adulti	Bolle
KIF5
KIF1C2	86	Omodimero, dominio motore carbossi-terminale	- FINE,	Neurospecifico	Corpi multivescicolari, trasporto dendritico

4 Gruppo Deneina.

Queste proteine ​​di trasporto sono coinvolte nel trasporto lungo i microtubuli fino alla sua estremità negativa (trasporto retrogrado, inverso). Sono presenti in molti processi di trasporto e movimenti cellulari, che vanno dalla mitosi alla migrazione dei neuroblasti nel cervello in via di sviluppo.

Ha una struttura piuttosto complessa, rappresentata da molte subunità (catene). Queste subunità interagiscono con varie proteine ​​associate alla deneina, che, a loro volta, possono determinare la natura selettiva delle funzioni svolte dalla deneina nella cellula. Pertanto, la proteina lissencefalina-1 (Lis-1), essendo associata alla deneina, determina il suo ruolo nella mitosi e nel movimento nucleare nelle cellule del cervello in via di sviluppo, ma non nel trasporto degli organelli. Le mutazioni o l'assenza di questa proteina durante il primo sviluppo del corpo (periodo prenatale) causano gravi disturbi nella formazione del sistema nervoso centrale e soprattutto della corteccia cerebrale, portando infine alla lissencefalia (una malattia ereditaria che si esprime esternamente nel sottosviluppo o nella completa assenza delle circonvoluzioni e dei solchi negli emisferi cerebrali).

5 Gruppo. Miosine (miosina-Vs). Questa proteina di trasporto è stata identificata per la prima volta biochimicamente nel cervello dei vertebrati come "proteina legante la calmodulina simile alla miosina". Si differenzia dalla miosina muscolare per la parte larga e lunga della molecola, che ha una catena leggera aggiuntiva e cinque molecole di calmodulina, una proteina che lega il Ca+2, ad essa attaccate.

La miosina V è ampiamente coinvolta negli animali vertebrati e invertebrati nei processi di trasporto nelle cellule nervose. È principalmente coinvolto nel trasporto inverso di vescicole di membrana, corpi multivescicolari, organelli di scarto e loro componenti, nonché sostanze neurotrofiche e di neurocrescita e, infine, virus.

Le cinesine forniscono il trasporto in entrambe le direzioni (avanti e indietro), ma in tutti i casi questo trasporto va all'estremità “+” del microtubulo. Le deneine sono coinvolte nel trasporto lungo i microtubuli fino alla sua estremità "-". Le miosine sono proteine ​​di trasporto coinvolte principalmente nel trasporto inverso di vescicole di membrana, corpi multivescicolari, organelli di scarto e loro componenti, nonché di sostanze e virus neurotrofici e di neurocrescita. Inoltre, la miosina prende parte anche al trasporto diretto dei componenti citoscheletrici lungo i processi e il corpo del neurone (ad esempio, con il suo aiuto si muovono i brevi microtubuli mobili). Le miosine svolgono un ruolo importante nella crescita dei processi e nella loro retrazione durante lo sviluppo neuronale e la migrazione cellulare.

Meccanismi di trasporto assonale e dendritico

Il trasporto assonale diretto viene effettuato da molecole motrici associate al sistema citoscheletrico e alla membrana plasmatica. La parte motrice delle molecole di chinesina o deneina si lega al microtubulo e la sua parte di coda si lega al materiale trasportato, alla membrana assonale o agli elementi citoscheletrici vicini. Per garantire il trasporto lungo i processi partecipano anche alcune proteine ​​ausiliarie (adattatori) associate alla chinesina o alla deneina. Tutti i processi richiedono un consumo energetico significativo.

Trasporto inverso (retrogrado).

Negli assoni, il principale meccanismo di trasporto inverso è il sistema delle proteine ​​motrici della deneina e della miosina. Il substrato morfologico di questo trasporto è: nell'assone - corpi multivescicolari e endosomi di segnalazione, nei dendriti - corpi multivescicolari e multilamellari.

Nei dendriti, il trasporto inverso viene effettuato da complessi molecolari non solo di deneina, ma anche di chinesina. Ciò è dovuto al fatto che (come accennato in precedenza) nelle aree prossimali dei dendriti, i microtubuli sono orientati in direzioni opposte e il trasporto di molecole e organelli all'estremità “+” dei microtubuli viene effettuato solo dai complessi chinesina. Come nel trasporto diretto, diversi componenti e sostanze vengono trasportati retrogradamente in diversi neuroni a velocità diverse e presumibilmente in modi diversi.

Il reticolo endoplasmatico liscio svolge un ruolo importante nei processi di trasporto nel neurone. È stato dimostrato che una rete ramificata continua di cisterne del reticolo liscio si estende lungo l'intera lunghezza dei processi neuronali. I rami terminali di questa rete penetrano nelle aree presinaptiche delle sinapsi, dove da esse si staccano le vescicole sinaptiche. È attraverso i suoi serbatoi che vengono rapidamente trasportati molti mediatori e neuromodulatori, neurosegreti, enzimi della loro sintesi e scomposizione, ioni calcio e altri componenti dell'axotok. I meccanismi molecolari di questo tipo di trasporto non sono ancora chiari.

Trasporto dendritico

Per molto tempo non è stato possibile confermare sperimentalmente la presenza del trasporto nei dendriti a causa del volume significativo di sintesi proteica nei dendriti stessi. Solo con l'avvento della tecnica dell'iniezione intracellulare di precursori marcati della sintesi proteica e di altri componenti del citoplasma è stato possibile dimostrare che esiste il trasporto nei dendriti, così come negli assoni. La velocità del trasporto in avanti e all'indietro nei dendriti è paragonabile alla velocità del trasporto assonale veloce diretto.

I dendriti trasportano sostanze che non vengono trasportate lungo gli assoni o vengono trasportate in quantità molto limitate (ad esempio: enzimi di degradazione dei mediatori, componenti degli ispessimenti postsinaptici, gangliosidi (glicolipidi specifici delle membrane neuronali), neuroormoni e fattori neurotrofici).

La presenza di trasporto simultaneo in avanti e inverso nei processi dei neuroni crea il problema della loro interazione tra loro. Si ritiene che la direzione dei flussi di trasporto in un neurone dipenda dall'equilibrio tra trasporto diretto e inverso e questo equilibrio può essere molto diverso.

Lo stato del citoscheletro neuronale e dei complessi motori influenza notevolmente la morfologia complessiva dei suoi processi. È stato dimostrato che a seconda di quali componenti del citoscheletro o molecole motrici vengono attivate o meno, la forma, la lunghezza e lo spessore dei processi cambiano notevolmente.

Come nel trasporto diretto, diversi componenti e sostanze vengono trasportati retrogradamente in diversi neuroni a velocità diverse e presumibilmente in modi diversi.

Tavolo. 4 Velocità di trasporto assonale retrogrado di varie molecole nel sistema nervoso periferico (modificato da Reynolds et al., 2000)

Sostanza trasportata	Velocità di trasporto	Popolazioni di neuroni in cui viene rilevato il trasporto
NGF (fattore di neurocrescita)	2-5 mm/ora 10-13 mm/ora	Neuroni simpatici Neuroni sensoriali del ganglio spinale
Enzima dopamina β-idrossilasi		Nervo sciatico
Secondi messaggeri per la fosforilazione dei recettori tirosina chinasi	28-57 mm/ora (8-16 µm/sec)	Nervo sciatico

Pertanto, i neuroni hanno un citoscheletro ben sviluppato e un sistema efficace associato di trasporto diretto e inverso di vari materiali e sostanze lungo i processi.



Di particolare interesse, dal punto di vista della fisiologia del sistema nervoso centrale, è il processo di trasporto intracellulare, trasmissione di informazioni e segnali nell'assone di una cellula nervosa. Il diametro dell'assone di una cellula nervosa è solo di pochi micron. Allo stesso tempo, la lunghezza dell'assone in alcuni casi raggiunge 1 m. Come viene garantita una velocità di trasporto costante ed elevata lungo l'assone?

A questo scopo viene utilizzato uno speciale meccanismo di trasporto degli assoni, suddiviso in veloce e lento.

In primo luogo, va tenuto presente che è un meccanismo di trasporto veloce anterogrado, cioè. diretto dal corpo cellulare all'assone.

In secondo luogo, il principale "veicolo" per il trasporto assonale veloce sono le vescicole (vescicole) e alcune formazioni strutturali della cellula (ad esempio i mitocondri), che contengono sostanze destinate al trasporto. Tali particelle compiono movimenti brevi e rapidi, che corrispondono a circa 5 µm s(-1). Il trasporto assonale veloce richiede una significativa concentrazione di energia ATP.

In terzo luogo, il trasporto assonale lento muove i singoli elementi citoscheletrici: tubulina e actina. Ad esempio, la tubulina, come elemento del citoscheletro, si muove lungo l'assone ad una velocità di circa 1 mm giorno(-1). La velocità del trasporto assonale lento è approssimativamente uguale alla velocità di crescita degli assoni.

I processi di regolazione degli effetti sulla membrana cellulare sono importanti per comprendere la fisiologia del sistema nervoso centrale. Il meccanismo principale di tale regolazione è un cambiamento nel potenziale di membrana. I cambiamenti nel potenziale di membrana si verificano a causa dell'influenza delle cellule vicine o dei cambiamenti nella concentrazione di ioni extracellulari.

Il regolatore più significativo del potenziale di membrana è la sostanza extracellulare in interazione con recettori specifici sulla membrana plasmatica. Queste sostanze extracellulari includono mediatori sinaptici che trasmettono informazioni tra le cellule nervose.

Trasmettitori sinaptici sono piccole molecole rilasciate dalle terminazioni nervose della sinapsi. Quando raggiungono la membrana plasmatica di un'altra cellula, attivano segnali elettrici o altri meccanismi regolatori (Fig. 6).

Riso. 6. Schema di rilascio di mediatori e processi che si verificano nella sinapsi

Inoltre, i singoli agenti chimici (istamina, prostaglandina) si muovono liberamente nello spazio extracellulare, che vengono rapidamente distrutti, ma hanno un effetto locale: causano una contrazione a breve termine delle cellule muscolari lisce, aumentano la permeabilità dell'endotelio vascolare, causano un sensazione di prurito, ecc. Alcuni agenti chimici promuovono i fattori di crescita nervosa. In particolare, per la crescita e la sopravvivenza dei neuroni simpatici.

Nel corpo, infatti, ci sono due sistemi di trasmissione delle informazioni: nervoso e ormonale (per i dettagli vedere l'unità 2).

5.2.5. TRASPORTO AXONE

La presenza di processi in un neurone, la cui lunghezza può raggiungere 1 m (ad esempio, assoni che innervano i muscoli degli arti), crea un serio problema di comunicazione intracellulare tra le diverse parti del neurone e l'eliminazione di possibili danni al suo processi. La maggior parte delle sostanze (proteine ​​strutturali, enzimi, polisaccaridi, lipidi, ecc.) si formano nel centro trofico (corpo) del neurone, situato principalmente vicino al nucleo, e vengono utilizzate in varie parti del neurone, compresi i suoi processi . Sebbene i terminali degli assoni provvedano alla sintesi dei trasmettitori, all'ATP e al riciclo della membrana della vescicola dopo il rilascio del trasmettitore, è ancora necessario un apporto costante di enzimi e frammenti di membrana dal corpo cellulare. Il trasporto di queste sostanze (ad esempio le proteine) per diffusione su una distanza pari alla lunghezza massima dell'assone (circa 1 m) richiederebbe 50 anni! Per risolvere questo problema, l'evoluzione ha formato un tipo speciale di trasporto all'interno dei processi di un neurone, che è più studiato negli assoni e si chiama trasporto assonale. Con l'aiuto di questo processo si esercita un'influenza trofica non solo all'interno di varie parti del neurone, ma anche sulle cellule innervate

cellule lavabili. Recentemente sono apparsi dati sull'esistenza del trasporto neuroplasmatico nei dendriti, che viene effettuato dal corpo cellulare ad una velocità di circa 3 mm al giorno. Esistono trasporti assonali veloci e lenti.

A. Trasporto veloce degli assoni va in due direzioni: dal corpo cellulare alle terminazioni dell'assone (trasporto anterogrado, velocità 250-400 mm/giorno) e nella direzione opposta (trasporto retrogrado, velocità 200-300 mm/giorno). Attraverso il trasporto anterogrado, le vescicole formate nell'apparato del Golgi e contenenti glicoproteine ​​di membrana, enzimi, mediatori, lipidi e altre sostanze vengono consegnate alle terminazioni degli assoni. Attraverso il trasporto retrogrado, le vescicole contenenti resti di strutture distrutte, frammenti di membrana, acetilcolinesterasi e “sostanze segnale” non identificate che regolano la sintesi proteica nel soma cellulare vengono trasferite al corpo del neurone. In condizioni patologiche, i virus della poliomielite, dell'herpes, della rabbia e dell'esotossina del tetano possono essere trasportati lungo l'assone fino al corpo cellulare. Molte sostanze trasportate dal trasporto retrogrado vengono distrutte nei lisosomi.

Il trasporto assonale veloce viene effettuato con l'ausilio di speciali elementi strutturali del neurone: microtubuli e microfilamenti, alcuni dei quali sono filamenti di actina (l'actina costituisce il 10-15% delle proteine ​​dei neuroni). Il trasporto richiede energia ATP. La distruzione dei microtubuli (ad esempio con la colchicina) e dei microfilamenti (con la citocolasina B), una diminuzione del livello di ATP nell'assone di oltre 2 volte e una diminuzione della concentrazione di Ca 2+ bloccano il trasporto assonale.

B. Trasporto lento degli assoni avviene solo in direzione anterograda e rappresenta il movimento dell'intera colonna di assoplasma. Viene rilevato in esperimenti con compressione (legatura) dell'assone. In questo caso si verifica un aumento del diametro dell'assone prossimale alla costrizione a causa dell'“afflusso di ialoplasma” e un assottigliamento dell'assone dietro il punto di compressione. La velocità del trasporto lento è di 1-2 mm/giorno, che corrisponde alla velocità di crescita dell'assone durante l'ontogenesi e durante la sua rigenerazione dopo il danno. Con l'aiuto di questo trasporto si muovono le proteine ​​dei microtubuli e dei microfilamenti formati nel reticolo endoplasmatico (tubulina, actina, ecc.), gli enzimi citosolici, l'RNA, le proteine ​​del canale, le pompe e altre sostanze. Il trasporto lento degli assoni non lo è

collassa quando i microtubuli vengono distrutti, ma si ferma quando l'assone si separa dal corpo del neurone, il che indica diversi meccanismi di trasporto veloce e lento degli assoni.

B. Ruolo funzionale del trasporto degli assoni. 1. Il trasporto anterogrado e retrogrado di proteine ​​e altre sostanze è necessario per mantenere la struttura e la funzione dell'assone e dei suoi terminali presinaptici, nonché per processi come la crescita assonale e la formazione di contatti sinaptici.

2. Il trasporto degli assoni è coinvolto nell'influenza trofica del neurone sulla cellula innervata, poiché alcune delle sostanze trasportate vengono rilasciate nella fessura sinaptica e agiscono sui recettori della membrana postsinaptica e sulle aree vicine della membrana della cellula innervata. Queste sostanze partecipano alla regolazione del metabolismo, ai processi di riproduzione e differenziazione delle cellule innervate, formandone la specificità funzionale. Ad esempio, negli esperimenti con innervazione incrociata di muscoli veloci e lenti, è stato dimostrato che le proprietà muscolari cambiano a seconda del tipo di neurone innervante e del suo effetto neurotrofico. I trasmettitori degli influssi trofici del neurone non sono ancora stati determinati con precisione: di grande importanza sono i polipeptidi e gli acidi nucleici;

3. Il ruolo del trasporto degli assoni è particolarmente evidente nei casi di danni ai nervi. Se una fibra nervosa viene interrotta in qualsiasi zona, il suo segmento periferico, privato del contatto con il corpo del neurone, subisce una distruzione, che si chiama degenerazione walleriana. Entro 2-3 giorni avviene la rottura delle neurofibrille, dei mitocondri, della mielina e delle terminazioni sinaptiche. Va notato che una parte della fibra subisce un decadimento, l'apporto di ossigeno e sostanze nutritive attraverso il flusso sanguigno non si ferma. Si ritiene che il meccanismo decisivo della degenerazione sia la cessazione del trasporto assonale delle sostanze dal corpo cellulare alle terminazioni sinaptiche.

4. Anche il trasporto degli assoni svolge un ruolo importante nella rigenerazione delle fibre nervose.

I componenti di membrana e citoplasmatici che si formano nell'apparato biosintetico del soma e nella parte prossimale dei dendriti devono essere distribuiti lungo l'assone (particolarmente importante è il loro ingresso nelle strutture presinaptiche delle sinapsi) per compensare la perdita di elementi che sono stati rilasciato o inattivato. Tuttavia, molti assoni sono troppo lunghi perché i materiali possano spostarsi in modo efficiente dal soma ai terminali sinaptici mediante semplice diffusione. Questo compito viene eseguito da un meccanismo speciale: il trasporto assonale.

Ne esistono diversi tipi. Gli organelli e i mitocondri racchiusi in membrane vengono trasportati a velocità relativamente elevate tramite il trasporto assonale veloce. Le sostanze disciolte nel citoplasma (ad esempio le proteine) si muovono utilizzando il trasporto assonale lento. Nei mammiferi, il trasporto assonale veloce ha una velocità di 400 mm/giorno, mentre il trasporto assonale lento ha una velocità di circa 1 mm/giorno. Le vescicole sinaptiche possono spostarsi mediante trasporto assonale veloce dal soma di un motoneurone nel midollo spinale umano alla giunzione neuromuscolare del piede in circa 2,5 giorni. Facciamo un confronto: il rilascio di molte proteine ​​solubili sulla stessa distanza avviene in circa 3 g.

Il trasporto assonale richiede il dispendio di energia metabolica e la presenza di Ca2+ intracellulare. Gli elementi del citoscheletro (più precisamente i microtubuli) creano un sistema di fili guida lungo i quali si muovono gli organelli circondati da membrane (Fig. 32.13). Questi organelli si attaccano ai microtubuli in modo simile a quanto avviene tra i filamenti spessi e sottili delle fibre muscolari scheletriche; il movimento degli organelli lungo i microtubuli è innescato dagli ioni Ca2+.

Il trasporto assonale avviene in due direzioni. Il trasporto dal soma ai terminali assonali, chiamato trasporto assonale anterogrado (Fig. 32.14, a), ripristina l'apporto di vescicole sinaptiche ed enzimi responsabili della sintesi del neurotrasmettitore nei terminali presinaptici. Il trasporto nella direzione opposta - trasporto assonale retrogrado (Fig. 32.14, b), riporta le vescicole sinaptiche vuote al soma, dove queste strutture di membrana vengono degradate dai lisosomi.

Alcuni virus e tossine si diffondono attraverso i nervi periferici attraverso il trasporto assonale. Pertanto, il virus che può causare la varicella (virus varicella-zoster) penetra nelle cellule dei gangli spinali. Lì rimane in forma inattiva, a volte per molti anni, finché lo stato immunitario della persona non cambia. Quindi il virus può essere trasportato lungo gli assoni sensoriali fino alla pelle e compaiono eruzioni cutanee dolorose nei dermatomi dei corrispondenti nervi spinali -