Det er to hovedtyper av transport: direkte (anterograd) - fra cellekroppen langs prosessene til deres periferi og omvendt (retrograd) - langs nevronprosessene til cellekroppen - Studopedia. Cytoskjelett av en nevron

|
axon transport online, axon transport Minsk
Axon transport er bevegelsen av ulike biologiske materialer langs aksonet til en nervecelle.

De aksonale prosessene til nevroner er ansvarlige for å overføre handlingspotensialet fra nevronkroppen til synapsen. Aksonet er også en vei langs hvilken de nødvendige biologiske materialene transporteres mellom nevronkroppen og synapsen, som er nødvendig for nervecellens funksjon. Membranorganeller (mitokondrier), ulike vesikler, signalmolekyler, vekstfaktorer, proteinkomplekser, cytoskjelettkomponenter, og til og med Na+ og K+ kanaler transporteres langs aksonet fra synteseregionen i nevronkroppen. De endelige destinasjonene for denne transporten er visse områder av aksonet og synaptisk plakk. i sin tur blir nevrotrofiske signaler transportert fra synapseområdet til cellekroppen. Dette fungerer som tilbakemelding, og rapporterer innerveringstilstanden til målet.

Lengden på aksonet til det menneskelige perifere nervesystemet kan overstige 1 m, og kan være lengre hos store dyr. Tykkelsen på et stort menneskelig motorneuron er 15 mikron, som med en lengde på 1 m gir et volum på ~0,2 mm³, som er nesten 10 000 ganger volumet til en levercelle. Dette gjør nevroner avhengige av effektiv og koordinert fysisk transport av stoffer og organeller langs aksoner.

Lengden og diameteren til aksoner, samt mengden materiale som transporteres langs dem, indikerer absolutt muligheten for feil og feil i transportsystemet. Mange nevrodegenerative sykdommer er direkte relatert til forstyrrelser i funksjonen til dette systemet.

  • 1 Hovedtrekk ved aksontransportsystemet
  • 2 Klassifisering av aksontransport
  • 3 Se også
  • 4 Litteratur

Hovedtrekk ved aksontransportsystemet

Enkelt sagt kan aksontransport representeres som et system som består av flere elementer. det inkluderer last, motorproteiner som utfører transport, cytoskjelettfilamenter eller "skinner" som "motorer" er i stand til å bevege seg langs. Det kreves også linkerproteiner som kobler motorproteiner til lasten eller andre cellulære strukturer, og hjelpemolekyler som utløser og regulerer transport.

Klassifisering av aksontransport

Cytoskjelettproteiner leveres fra cellekroppen og beveger seg langs aksonet med en hastighet på 1 til 5 mm per dag. Dette er langsom aksonal transport (transport lik den finnes også i dendritter). Mange enzymer og andre cytosoliske proteiner transporteres også ved hjelp av denne typen transport.

Ikke-cytosoliske materialer som trengs ved synapsen, som utskilte proteiner og membranbundne molekyler, beveger seg langs aksonet med mye høyere hastigheter. Disse stoffene transporteres fra deres syntesested, det endoplasmatiske retikulumet, til Golgi-apparatet, som ofte er plassert ved bunnen av aksonet. Disse molekylene, pakket i membranvesikler, blir deretter transportert langs mikrotubulusskinner ved rask aksonal transport med hastigheter på opptil 400 mm per dag. Således transporteres mitokondrier, ulike proteiner, inkludert nevropeptider (nevrotransmittere av peptidnatur), og ikke-peptid-nevrotransmittere langs aksonet.

Transporten av materialer fra nevronkroppen til synapsen kalles anterograd, og i motsatt retning - retrograd.

Transport langs aksonet over lange avstander skjer med deltakelse av mikrotubuli. Mikrotubuli i aksonet har en iboende polaritet og er orientert med den hurtigvoksende (pluss-) enden mot synapsen, og den saktevoksende (minus-) enden mot nevronkroppen. Aksontransportmotorproteiner tilhører kinesin- og dynein-superfamiliene.

Kinesiner er primært plus-terminale motorproteiner som transporterer last som synaptiske vesikkelforløpere og membranorganeller. Denne transporten går mot synapsen (anterograd). Cytoplasmatiske dyneiner er minus-terminale motorproteiner som transporterer nevrotrofiske signaler, endosomer og annen last retrograd til nevronkroppen. Retrograd transport utføres ikke utelukkende av dyneiner: det er funnet flere kinesiner som beveger seg i retrograd retning.

se også

  • Wallerisk degenerasjon
  • Kinesin
  • Dineen
  • DISC1

Litteratur

  1. Duncan J.E., Goldstein L.S. Genetikken til aksonal transport og aksonal transportforstyrrelser. // PLoS Genet. 2006 29. september;2(9):e124. PLoS Genetic, PMID 17009871.

aksontransport Minsk, aksontransport på nett, aksontransport Ternopil, aksontransport

Axon Transportinformasjon om


I et nevron, som i andre celler i kroppen, oppstår det hele tiden prosesser for desintegrering av molekyler, organeller og andre cellekomponenter. De må oppdateres kontinuerlig. Nevroplasmatisk transport er viktig for å sikre de elektriske og ikke-elektriske funksjonene til nevronet, for å gi tilbakemelding mellom prosessene og nevronkroppen. Når nerver er skadet, er regenerering av skadede områder og restaurering av innervering av organer nødvendig.

Ulike stoffer transporteres langs nevronprosesser i forskjellige hastigheter, i forskjellige retninger og ved hjelp av forskjellige transportmekanismer. Det er to hovedtyper av transport: direkte (anterograd) - fra cellekroppen langs prosessene til deres periferi og revers (retrograd) - langs nevronprosessene til cellekroppen (tabell 1).

Bord 1 Hovedkomponentene i aksonal og dendritisk transport i virveldyrneuroner (ifølge forskjellige forfattere)

Transportkomponenter og underkomponenter

Hastighet

mm/dag

Hva som transporteres

Morfologisk substrat for transport

Direkte (anterograd) aksonal transport
Fort
Jeg 200- 500 Mediatorer og deres forløpere, enzymer for syntese av mediatorer, plasmamembranproteiner, membranorganeller, nevrohormoner, Synaptiske vesikler, glatte retikulumsisterner, nevrosekretoriske granuler, cytoskjelettnettverk
Middels
II 50 - 100 Mitokondrielle proteiner, membranlipider Mitokondrier, cytoskjelett
III 15 Myosinproteiner Cytoskjelett
Langsom
IV SCb 2- 4 Aktin, clathrin, aktinbindende proteiner, nevronale metabolske enzymer, aksoplasmatiske proteiner
VSCa 0,2- 1 Neurofilamentproteiner, tubulin- og mikrotubulifragmenter, aksoplasmatiske enzymer Cytoskjelett (mikrotubuli, mikro- og neurofilamenter), mikrotrabekulært nettverk

Direkte rask dendrittisk transport
I D 200- 400 Postsynapseproteiner, reseptorkomplekser, proteiner i cytoplasma og membraner i dendritten og ryggradene Cytoskjelett, glatt retikulum, transportvesikler

Omvendt (retrograd) transport
jeg R 100- 300 Brukte lysosomer og mitokondrier, vekst og trofiske faktorer, virus. Multivesikulære og multilamellære legemer, cytoskjelett, endosomer

Fem grupper av "motoriske" proteiner, nært knyttet til cytoskjelettnettverket, deltar i implementeringen av transportprosesser i et nevron. De inkluderer proteiner som kinesiner, deneiner og myosiner.

Fem grupper av såkalte nevroner deltar i implementeringen av transportprosesser i en nevron. "motoriske" molekyler (fig. xx).

1-3 Gruppe. Kinesins

Denne gruppen inkluderer tre typer kinesinproteiner.

1. Gruppe. Konveksjon kinesin ( kinesin - JEG eller KIF -5). Det ble identifisert i nervesystemene til blekksprut og pattedyr i 1985, og senere i cellene til andre dyr, inkludert lavere eukaryoter. Det er nært forbundet med mikrotubuli og er et av de viktigste transportproteinene i cellen, og utfører transport av materialer (last) langs mikrotubuli mot plussenden. Med dens hjelp transporteres mitokondrier, lysosomer, endoplasmatiske retikulumsisterner, synaptiske vesikler, samt en rekke ikke-membrancellekomponenter (mRNA-molekyler, proteiner og nevrofilamentfibriller) i prosessene til nevroner.

Kinesin-1-molekylet består av to tunge og to lette polypeptidkjeder. De tunge og lette kjedene er hver kodet av tre gener. Lette og tunge kjeder kan kombineres i forskjellige kombinasjoner og antas å kunne danne forskjellige typer kinesin-I-molekyler, og dermed transportere forskjellige komponenter i cellen.

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

Det fikk navnet sitt på grunn av tilstedeværelsen av tre motoriske domener i strukturen til molekylet. I nerve- og sanseceller til virveldyr og virvelløse dyr (for eksempel: i virveldyrfotoreseptorer eller i kjemoreseptorceller til C. elegans), er dette proteinet assosiert med arbeidet til flimmerhår og flageller, og transporterer store molekylære komplekser langs deres aksonemalakse (IFT - intraflagellar) transport) I nerveaksonceller utfører den en transportfunksjon, beveger synaptiske vesikler og enzymkomplekser (kolinesterase) involvert i funksjonen til synapser.

En av formene for type II kinesin er den såkalte. homodimer kinesin (Osm 3, KIF-17) Finnes bare i flercellede (metazoaniske) dyr. I likhet med heterodimer kinesin II, er det en essensiell komponent i flimmerhårene til kjemoreceptive celler. I pattedyrs sentralnervesystemnevroner er denne formen for kinesin involvert i transporten av vesikler som inneholder NMDA-synaptiske reseptorer langs dendrittene. Involveringen av homodimert kinesin i IFT-transport er omdiskutert.

3 Gruppe. Monomert kinesin (UNC -104, KIF -1A, Klp-53D, kinesin-73) Denne formen for transportproteiner er funnet i nervesystemet til C. elegans, der dens mutante form forårsaket lammelse av transporten av synaptiske vesikler langs aksonene til motorneuroner. Det særegne ved dette transportmolekylet er at den dominerende monomere formen av dette proteinet er tilstede, mens andre former for kinesin (som nevnt ovenfor, er dimerer eller tetramerer). Funnet i mange dyr (C. elegans - Unc104, Drosophila - Klp53 D, kinesin -73 mus - KIF -1A, KIF -1B, mennesker - GAKIN) tar den del i transporten av synaptiske vesikler, membranproteiner assosiert med dannelsen av cellekontakter.

Det er vist at som et resultat av alternativ spleising av KIF-1B kinesingenet, dannes to isoformer: KIF-1 Bα, som er involvert i transport langs mitokondrielle prosesser, og KIF-1Bβ, som transporterer synaptiske vesikler til aksonet. terminal.

Nok en gang må det understrekes at alle former for kinesiner er involvert i transport til plussenden av mikrotubuli (anterograd, direkte transport)

Tabditsa. Noen molekylære og funksjonelle egenskaper ved kinesiner i nervevev (ifølge N. Hirokawa, 1997)

Molekyltype Molvekt Sekundær struktur Transportretning og hastighet Uttrykksspesifisitet Transportert materiale
KIF-1A 192 monomer + slutt, 1,5 µm/sek nevrospesifikke Synaptiske vesikkelforløpere
KIF -1B 130 monomer + slutt, 0,66 µm/sek overalt mitokondrier
KIF 2 81 homodimer + slutt, 0,47 um/sek Bobler som skiller seg fra syn-forløpere. bobler
KIF3A 80 Heterodimer med KIF3B +slutt, 0,3 µm/sek Bobler (90-180nm), fra forgjengere
KIF3B 85 Heterodimer med KIF3A +slutt, 0,3 µm/sek Vanlig i nevroner, men uttrykt allestedsnærværende Bobler (90-180nm), fra synaptiske vesikkelforløpere
KIF4 140 Homodimer, aminoterminalt motordomene + slutt, 0,2 µm/sek Allestedsnærværende, men svak i tidlig utvikling og i voksne nevroner Bobler
KIF5
KIF 1C2 86 Homodimer, karboksylterminalt motordomene - slutt, Nevrospesifikk Multivesikulære legemer, dendritisk transport

4 Gruppe Deneina.

Disse transportproteinene er involvert i transport langs mikrotubuli til minusenden (retrograd, omvendt transport). De er tilstede i mange transportprosesser og cellebevegelser, alt fra mitose til nevroblastmigrasjon i den utviklende hjernen.

Den har en ganske kompleks struktur, representert av mange underenheter (kjeder). Disse underenhetene samhandler med forskjellige deneinassosierte proteiner, som igjen kan bestemme den selektive naturen til funksjonene utført av denein i cellen. Proteinet lissencephalin-1 (Lis-1), som er assosiert med denein, bestemmer dets rolle i mitose og kjernefysisk bevegelse i celler i den utviklende hjernen, men ikke i transporten av organeller. Mutasjoner eller fravær av dette proteinet under den tidlige utviklingen av kroppen (prenatal periode) forårsaker alvorlige forstyrrelser i dannelsen av sentralnervesystemet og spesielt hjernebarken, som til slutt fører til lissencefali (en arvelig sykdom eksternt uttrykt i underutvikling eller fullstendig fravær av gyri og sulci i hjernehalvdelene).

5 Gruppe. Myosiner (myosin-Vs). Dette transportproteinet ble først identifisert biokjemisk i virveldyrhjernen som "myosinlignende kalmodulinbindende protein". Det skiller seg fra muskelmyosin i den store, lange hengseldelen av molekylet, som har en ekstra lett kjede og fem molekyler av calmodulin, et Ca+2-bindende protein, festet til seg.

Myosin V er mye involvert i virveldyr og virvelløse dyr i transportprosesser i nerveceller. Det er hovedsakelig involvert i omvendt transport av membranvesikler, multivesikulære legemer, avfallsorganeller og deres komponenter, samt nevrotrofiske og nevrovekststoffer og til slutt virus.

Kinesiner gir transport i begge retninger (forover og bakover), men i alle tilfeller går denne transporten til "+"-enden av mikrotubuli. Deneiner er involvert i transport langs mikrotubuli til "-"-enden. Myosiner er transportproteiner som hovedsakelig er involvert i omvendt transport av membranvesikler, multivesikulære legemer, avfallsorganeller og deres komponenter, samt nevrotrofe og nevrovekststoffer og virus. I tillegg tar myosiner også del i den direkte transporten av cytoskjelettkomponenter langs nevronens prosesser og kropp (for eksempel med dens hjelp beveger korte mobile mikrotubuli). Myosiner spiller en viktig rolle i veksten av prosesser og deres tilbaketrekking under nevronal utvikling og cellemigrasjon.

Mekanismer for aksonal og dendrittisk transport

Direkte aksonal transport utføres av motoriske molekyler assosiert med cytoskjelettsystemet og plasmamembranen. Den motoriske delen av kinesin- eller deneinmolekyler binder seg til mikrotubuli, og dens haledel binder seg til det transporterte materialet, til den aksonale membranen eller til nærliggende cytoskjelettelementer. En rekke hjelpeproteiner (adaptere) assosiert med kinesin eller denein er også med på å sikre transport langs prosessene. Alle prosesser krever betydelig energiforbruk.

Omvendt (retrograd) transport.

I aksoner er hovedmekanismen for omvendt transport systemet med denein- og myosinmotorproteiner. Det morfologiske substratet for denne transporten er: i aksonet - multivesikulære legemer og signalendosomer, i dendritter - multivesikulære og multilamellære legemer.

I dendritter utføres omvendt transport av molekylære komplekser av ikke bare denein, men også kinesin. Dette skyldes det faktum at (som nevnt tidligere) i de proksimale områdene av dendritter, er mikrotubuli orientert i gjensidig motsatte retninger, og transporten av molekyler og organeller til "+"-enden av mikrotubuli utføres bare av kinesinkomplekser. Som med direkte transport, transporteres forskjellige komponenter og stoffer retrograd i forskjellige nevroner med forskjellige hastigheter, og antagelig på forskjellige måter.

Det glatte endoplasmatiske retikulumet spiller en stor rolle i transportprosesser i nevronet. Det er vist at et kontinuerlig forgrenet nettverk av glatte retikulumsisterner strekker seg langs hele lengden av nevronprosessene. De terminale grenene til dette nettverket trenger inn i de presynaptiske områdene av synapser, hvor synaptiske vesikler løsnes fra dem. Det er gjennom tankene at mange mediatorer og nevromodulatorer, nevrohemmeligheter, enzymer av deres syntese og nedbrytning, kalsiumioner og andre komponenter i axotok raskt transporteres. De molekylære mekanismene for denne typen transport er ennå ikke klare.

Dendritisk transport

I lang tid var det ikke mulig å eksperimentelt bekrefte tilstedeværelsen av transport i dendrittene på grunn av det betydelige volumet av proteinsyntese i selve dendrittene. Først med bruken av teknikken for intracellulær injeksjon av merkede forløpere for proteinsyntese og andre komponenter i cytoplasmaet, var det mulig å vise at det er transport i dendritter, så vel som i aksoner. Hastigheten på forover- og bakovertransport i dendritter er sammenlignbar med hastigheten på direkte rask aksonal transport.

Dendritter transporterer stoffer som enten ikke transporteres langs aksoner eller som transporteres i svært begrensede mengder (for eksempel: enzymer for mediatornedbrytning, komponenter av postsynaptiske fortykkelser, gangliosider (spesifikke glykolipider i nevronale membraner), nevrohormoner og nevrotrofiske faktorer).

Tilstedeværelsen av samtidig forover- og bakovertransport i prosessene til nevroner skaper problemet med deres interaksjon med hverandre. Retningen på transportstrømmene i et nevron antas å avhenge av balansen mellom forover og bakover transport, og denne balansen kan være svært forskjellig.

Tilstanden til nevronets cytoskjelett og motorkomplekser påvirker i stor grad den generelle morfologien til prosessene. Det har vist seg at avhengig av hvilke cytoskjelettkomponenter eller motormolekyler som aktiveres eller ikke, endres formen, lengden og tykkelsen på prosessene sterkt.

Som med direkte transport, transporteres forskjellige komponenter og stoffer retrogradt i forskjellige nevroner med forskjellige hastigheter, og antagelig på forskjellige måter.

Bord. 4 Hastigheter for retrograd aksonal transport av forskjellige molekyler i det perifere nervesystemet (modifisert fra Reynolds et al., 2000)

Transportert stoff

Transporthastighet

Populasjoner av nevroner der transport oppdages

NGF (nevrovekstfaktor)

2-5 mm/time

10-13 mm/time

Sympatiske nevroner

Sensoriske nevroner av spinal ganglion

Enzym dopamin-β-hydroksylase

Isjiasnerven

Andre budbringere for fosforylering av reseptortyrosinkinaser

28-57 mm/time

(8-16 µm/sek)

Isjiasnerven

Nevroner har således et velutviklet cytoskjelett og et tilhørende effektivt system for direkte og omvendt transport av ulike materialer og stoffer langs prosessene.



Av spesiell interesse, fra synspunktet til sentralnervesystemets fysiologi, er prosessen med intracellulær transport, overføring av informasjon og signaler i aksonet til en nervecelle. Diameteren på aksonet til en nervecelle er bare noen få mikron. Samtidig når aksonets lengde i noen tilfeller 1 m Hvordan sikres en konstant og høy transporthastighet langs aksonet?

For dette formål brukes en spesiell aksontransportmekanisme, som er delt inn i raskt og sakte.

For det første bør det huskes at en rask transportmekanisme er anterograd, dvs. rettet fra cellekroppen til aksonet.

For det andre er det viktigste "kjøretøyet" for rask aksonal transport vesikler (vesikler) og noen strukturelle formasjoner av cellen (for eksempel mitokondrier), som inneholder stoffer beregnet for transport. Slike partikler gjør korte, raske bevegelser, som tilsvarer omtrent 5 µm s(-1). Rask aksonal transport krever en betydelig konsentrasjon av ATP-energi.

For det tredje beveger langsom aksonal transport individuelle cytoskjelettelementer: tubulin og aktin. For eksempel beveger tubulin, som et element i cytoskjelettet, seg langs aksonet med en hastighet på ca. 1 mm dag(-1). Hastigheten til langsom aksonal transport er omtrent lik hastigheten på aksonveksten.

Prosessene med regulering av effekter på cellemembranen er viktige for å forstå sentralnervesystemets fysiologi. Hovedmekanismen for slik regulering er en endring i membranpotensial. Endringer i membranpotensialet oppstår på grunn av påvirkning av naboceller eller endringer i den ekstracellulære ionekonsentrasjonen.

Den mest betydningsfulle regulatoren av membranpotensialet er det ekstracellulære stoffet i interaksjon med spesifikke reseptorer på plasmamembranen. Disse ekstracellulære stoffene inkluderer synaptiske mediatorer som overfører informasjon mellom nerveceller.

Synaptiske sendere er små molekyler som frigjøres fra nerveender ved synapsen. Når de når plasmamembranen til en annen celle, utløser de elektriske signaler eller andre reguleringsmekanismer (fig. 6).

Ris. 6. Plan for frigjøring av mediatorer og prosesser som skjer i synapsen

I tillegg beveger individuelle kjemiske midler (histamin, prostaglandin) seg fritt i det ekstracellulære rommet, som raskt blir ødelagt, men har en lokal effekt: de forårsaker kortvarig sammentrekning av glatte muskelceller, øker permeabiliteten til det vaskulære endotelet, forårsaker en følelse av kløe osv. Visse kjemiske midler fremmer nervevekstfaktorer. Spesielt for vekst og overlevelse av sympatiske nevroner.

Faktisk er det to informasjonsoverføringssystemer i kroppen: nervøs og hormonell (for detaljer, se enhet 2).

5.2.5. AXON TRANSPORT

Tilstedeværelsen av prosesser i et nevron, hvis lengde kan nå 1 m (for eksempel aksoner som innerverer musklene i lemmene), skaper et alvorlig problem med intracellulær kommunikasjon mellom forskjellige deler av nevronet og eliminering av mulig skade på dens prosesser. Hovedtyngden av stoffer (strukturelle proteiner, enzymer, polysakkarider, lipider, etc.) dannes i det trofiske senteret (kroppen) av nevronet, hovedsakelig i nærheten av kjernen, og de brukes i forskjellige deler av nevronet, inkludert dets prosesser . Selv om aksonterminaler gir syntese av transmittere, ATP og resirkulering av vesikkelmembranen etter frigjøring av transmitteren, er det fortsatt nødvendig med en konstant tilførsel av enzymer og membranfragmenter fra cellekroppen. Transport av disse stoffene (f.eks. proteiner) ved diffusjon over en avstand lik maksimal lengde på aksonet (ca. 1 m) ville tatt 50 år! For å løse dette problemet har evolusjonen dannet en spesiell type transport innenfor prosessene til et nevron, som er mer godt studert i aksoner og kalles aksonal transport. Ved hjelp av denne prosessen utføres en trofisk påvirkning ikke bare innenfor ulike deler av nevronet, men også på den innerverte

vaskbare celler. Nylig har det dukket opp data om eksistensen av nevroplasmatisk transport i dendritter, som utføres fra cellekroppen med en hastighet på omtrent 3 mm per dag. Det er rask og langsom aksontransport.

A. Rask aksontransport går i to retninger: fra cellekroppen til aksonendene (antegrad transport, hastighet 250-400 mm/døgn) og i motsatt retning (retrograd transport, hastighet 200-300 mm/døgn). Gjennom antegrad transport blir vesikler dannet i Golgi-apparatet og som inneholder membranglykoproteiner, enzymer, mediatorer, lipider og andre stoffer levert til aksonender. Gjennom retrograd transport overføres vesikler som inneholder rester av ødelagte strukturer, membranfragmenter, acetylkolinesterase og uidentifiserte "signalstoffer" som regulerer proteinsyntesen i cellesomaen til nevronkroppen. Under patologiske forhold kan polio, herpes, rabiesvirus og tetanus-eksotoksin transporteres langs aksonet til cellekroppen. Mange stoffer levert ved retrograd transport blir ødelagt i lysosomer.

Rask aksonal transport utføres ved hjelp av spesielle strukturelle elementer i nevronet: mikrotubuli og mikrofilamenter, hvorav noen er aktinfilamenter (aktin utgjør 10-15% av nevronproteiner). Transport krever ATP-energi. Ødeleggelse av mikrotubuli (for eksempel ved kolkisin) og mikrofilamenter (av cytocholasin B), en reduksjon i nivået av ATP i aksonet med mer enn 2 ganger, og et fall i Ca 2+ konsentrasjon blokkerer aksonal transport.

B. Langsom aksontransport forekommer bare i antegrad-retningen og representerer bevegelsen av hele kolonnen av aksoplasma. Det oppdages i eksperimenter med kompresjon (ligering) av aksonet. I dette tilfellet er det en økning i diameteren til aksonet proksimalt til innsnevringen som et resultat av "tilstrømningen av hyaloplasma" og en tynning av aksonet bak kompresjonsstedet. Hastigheten på langsom transport er 1-2 mm/dag, som tilsvarer hastigheten på aksonveksten i ontogenese og under dens regenerering etter skade. Ved hjelp av denne transporten beveger mikrotubuli og mikrofilamentproteiner som dannes i det endoplasmatiske retikulum (tubulin, aktin, etc.), cytosoliske enzymer, RNA, kanalproteiner, pumper og andre stoffer. Langsom aksontransport er det ikke

kollapser når mikrotubuli ødelegges, men stopper når aksonet skiller seg fra nevronkroppen, noe som indikerer forskjellige mekanismer for rask og langsom aksontransport.

B. Funksjonell rolle for aksontransport. 1. Antegrad og retrograd transport av proteiner og andre stoffer er nødvendig for å opprettholde strukturen og funksjonen til aksonet og dets presynaptiske terminaler, samt for prosesser som aksonal vekst og dannelsen av synaptiske kontakter.

2. Aksontransport er involvert i den trofiske påvirkningen av nevronet på den innerverte cellen, siden noen av de transporterte stoffene frigjøres i den synaptiske kløften og virker på reseptorer til den postsynaptiske membranen og nærliggende områder av membranen til den innerverte cellen. Disse stoffene deltar i reguleringen av metabolisme, reproduksjonsprosesser og differensiering av innerverte celler, og danner deres funksjonelle spesifisitet. For eksempel, i eksperimenter med kryssinnervering av raske og langsomme muskler, ble det vist at muskelegenskaper endres avhengig av typen innerverende nevron og dens nevrotrofiske effekt. Transmitterne av nevronets trofiske påvirkninger er ennå ikke nøyaktig bestemt; polypeptider og nukleinsyrer er av stor betydning i denne forbindelse.

3. Rollen til aksontransport er spesielt tydelig avslørt når nerven er skadet. Hvis en nervefiber blir avbrutt i et område, vil dets perifere segment, fratatt kontakt med nevronets kropp, ødelegges, som kalles Wallerian degenerasjon. I løpet av 2-3 dager skjer nedbrytningen av nevrofibriller, mitokondrier, myelin og synaptiske avslutninger. Det skal bemerkes at en del av fiberen gjennomgår forfall, tilførselen av oksygen og næringsstoffer gjennom blodet stopper ikke. Det antas at den avgjørende mekanismen for degenerasjon er opphør av aksonal transport av stoffer fra cellekroppen til synaptiske avslutninger.

4. Aksontransport spiller også en viktig rolle i regenereringen av nervefibre.

Membran og cytoplasmatiske komponenter som dannes i det biosyntetiske apparatet til soma og den proksimale delen av dendrittene må fordeles langs aksonet (deres inntreden i de presynaptiske strukturene til synapser er spesielt viktig) for å kompensere for tapet av elementer som har vært frigitt eller inaktivert. Imidlertid er mange aksoner for lange til at materialer kan bevege seg effektivt fra somaen til de synaptiske terminalene ved enkel diffusjon. Denne oppgaven utføres av en spesiell mekanisme - aksonal transport.

Det finnes flere typer. Membranlukkede organeller og mitokondrier transporteres med relativt høye hastigheter via rask aksonal transport. Stoffer som er oppløst i cytoplasmaet (for eksempel proteiner) beveger seg ved hjelp av langsom aksonal transport. Hos pattedyr har rask aksonal transport en hastighet på 400 mm/døgn, og langsom aksonal transport har en hastighet på ca 1 mm/døgn. Synaptiske vesikler kan bevege seg ved rask aksonal transport fra somaen til et motorneuron i den menneskelige ryggmargen til det nevromuskulære krysset i foten på omtrent 2,5 dager. La oss sammenligne: levering av mange løselige proteiner over samme avstand skjer i omtrent 3 g.

Aksonal transport krever forbruk av metabolsk energi og tilstedeværelse av intracellulær Ca2+. Elementer i cytoskjelettet (mer presist mikrotubuli) skaper et system av ledetråder langs hvilke organeller omgitt av membraner beveger seg (fig. 32.13). Disse organellene fester seg til mikrotubuli på en måte som ligner på det som skjer mellom de tykke og tynne filamentene til skjelettmuskelfibrene; bevegelsen av organeller langs mikrotubuli utløses av Ca2+ ioner.

Aksonal transport skjer i to retninger. Transport fra somaen til de aksonale terminalene, kalt anterograd aksonal transport (Fig. 32.14, a), fyller opp tilførselen av synaptiske vesikler og enzymer som er ansvarlige for syntesen av nevrotransmitteren i de presynaptiske terminalene. Transport i motsatt retning - retrograd aksonal transport (Fig. 32.14, b), returnerer tomme synaptiske vesikler til soma, hvor disse membranstrukturene brytes ned av lysosomer.

Noen virus og toksiner spres gjennom perifere nerver gjennom aksonal transport. Dermed trenger viruset som kan forårsake vannkopper (varicella-zoster-virus) cellene i spinalgangliene. Der forblir den i en inaktiv form, noen ganger i mange år, til personens immunstatus endres. Deretter kan viruset transporteres langs sensoriske aksoner til huden, og smertefulle utslett vises i dermatomene til de tilsvarende spinalnervene -



Lignende artikler