Mielīns

Mielīns ir unikāls veidojums, kura organizācija ļauj veikt elektrisko impulsu gar nervu šķiedrvielu ar minimālu enerģijas patēriņu. Mielīna apvalks ir ļoti organizēta daudzslāņu struktūra, kas sastāv no stipra izstieptas un modificētas Schwann's (PNS) un oligodendroglial (centrālajā nervu sistēmā) šūnām.

Ūdens saturs mielīnā ir aptuveni 40%. Mielīna atšķirtspēja salīdzinājumā ar citām šūnām ir tā, ka tajā vidēji ir 70% lipīdu un 30% olbaltumvielu (pamatojoties uz sauso svaru). Lielākajai daļai bioloģisko membrānu ir lielāks olbaltumvielu attiecības pret lipīdiem.

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

Lipitor mielina maģistrāles

Visi lipīdi atrastas žurku smadzeņu, un ir klāt mielīna, t. E. Nr lipīdu lokalizēts tikai nemielinovyh struktūrās (izņemot specifisko mitohondriju lipīdu difosfatidilglitserola). Tāpat ir taisnība: nav tādu mielīna lipīdu, kuru citās smadzeņu sub-šūnu daļās nebūtu.

Cerebrosīds ir visizplatītākā mielīna sastāvdaļa. Izņemot agrāko ķermeņa attīstības periodu, cerebrosīda koncentrācija smadzenēs ir tieši proporcionāla mielīna daudzumam tajā. Tikai 1/5 no kopējā galaktoļipīdu satura mielīnā notiek sulfātu formā. Cerebrosīdiem un sulfātīdiem ir svarīga loma mielīna stabilitātē.

Mielīnu raksturo arī augsta līmeņa galvenie lipīdi - holesterīns, bieži galaktilipīdi un etanolamīnu saturošs plasmalogēns. Tika konstatēts, ka līdz pat 70% smadzeņu holesterīna ir mielīns. Tā kā gandrīz puse smadzeņu balto vielu var sastāvēt no mielīna, ir skaidrs, ka smadzenēs ir vislielākais holesterīna daudzums salīdzinājumā ar citiem orgāniem. Augstu holesterīna koncentrāciju smadzenēs, it īpaši mielīnā, nosaka nervu audu galvenā funkcija - radīt un vadīt nervu impulsus. Augsts holesterīna saturs mielīnā un tā struktūras īpatnība noved pie jonu noplūdes samazināšanās caur neirona membrānu (pateicoties augstajai pretestībai).

Fosfatidilholīns ir arī būtiska mielīna daļa, lai gan sfingomielīns ir relatīvi nelielā daudzumā.

Gan pelēkās vielas, gan smadzeņu baltās vielas lipīdu sastāvs acīmredzami atšķiras no mielīna lipīdu sastāva. Visu pētīto zīdītāju sugu smadzeņu mielīna sastāvs ir gandrīz vienāds; ir tikai nelielas atšķirības (piemēram, žurkām mielīnam ir mazāk sfingomielīna nekā mielīna bullis vai cilvēks). Dažās variācijās, atkarībā no mielīna atrašanās vietas, piemēram, mielīna, kas izolēts no muguras smadzenēm, lipīdu un olbaltumvielu attiecības ir augstākas nekā mielīna no smadzenēm.

Sastāvā arī mielīna polifosfatidilinozity, trifosfoinozitid no kura sastāv no 4 līdz 6% no kopējā fosfora mielīna difosfoinozitid- un no 1 līdz 1,5%. Mazie mielīna komponenti ietver vismaz trīs cerebrosīda esterus un divus lipīdus, kas pamatojas uz glicerīnu; Mielīns satur arī dažus garš ķēdes alkānus. Zīdītāju mielīns satur no 0,1 līdz 0,3% gangliozīdu. Mielīns satur vairāk monosialogangliozīda M1, salīdzinot ar smadzeņu membrānām. Daudzu organismu mielīns, ieskaitot cilvēkus, satur unikālu sialozilgalaktosilceramīda OM4 gangliozīdu.

Lipitor mielina NSP

Perifērās un centrālās nervu sistēmas mielīna lipīdi ir kvalitatīvi līdzīgi, taču starp tām pastāv kvantitatīvas atšķirības. Mielīna PNS satur mazāk cerebrosīdu un sulfatidu un ievērojami vairāk sfingomielīna nekā mielīna CNS. Interesanti ir atzīmēt dažu organismu mielīna PTS raksturīgo gangliozīda OMP klātbūtni. Centrālās un perifērās nervu sistēmas mielīna lipīdu sastāva atšķirības nav tik nozīmīgas kā to atšķirības olbaltumvielu sastāvā.

Centrālās nervu sistēmas mielīna proteīni

Centrālās nervu sistēmas mielīna olbaltumvielu sastāvs ir vienkāršāks nekā citu smadzeņu membrānu proteīns, un to galvenokārt veido proteolipīdi un bāzes proteīni, kas veido 60-80% no kopējā daudzuma. Glikoproteīni ir daudz mazākos daudzumos. Mielīna centrālā nervu sistēma satur unikālas olbaltumvielas.

Attiecībā uz cilvēka CNS mielīna kvantitatīvās raksturīgo pārsvarā ir divas olbaltumvielas: Pozitīvi lādētie katjonu mielīna proteīns (mielīna bāzes proteīna, MBP) un mielīna proteolipid (mielīna proteolipid olbaltumvielu, PLP). Šīs olbaltumvielas ir visu zīdītāju centrālās nervu sistēmas mielīna galvenās sastāvdaļas.

Myelin proteolipid PLP (proteolipid proteīns), kas pazīstams arī kā Folca proteīns, spēj izšķīst organiskos šķīdinātājos. PLP molekulmasa ir aptuveni 30 kD (Da-Daltons). Tā aminoskābju secība ir ārkārtīgi konservatīva, molekula veido vairākus domēnus. PLP molekulā ir trīs taukskābes, parasti palmitīnskābes, oleīnskābes un stearīnskābes, kas saistītas ar aminoskābju radikāļiem ar ētera saiti.

Mielīna CNS satur nedaudz mazāku daudzumu citu proteolipīdu - DM-20, kas nosaukts pēc tā molekulmasas (20 kDa). Gan DNS analīze, gan primārās struktūras noskaidrošana parādīja, ka DM-20 veidojas no PLP proteīna 35 aminoskābju atlikumu šķelšanas. Attīstības laikā DM-20 parādās ātrāk nekā PLP (dažos gadījumos pat pirms mielīna parādīšanās); liecina, ka papildus strukturālajai lomai mielīna veidošanā tā var piedalīties oligodendrocītu diferenciācijā.

Pretēji tam, ko ir nepieciešams veidošanās PLP kompakto multilamellar mielīna, mielīna veidošanās procesu pelēm, "knock-out" ar PLP / DM-20, notiek tikai ar nelielām novirzēm. Tomēr šādās pelēs tiek samazināts paredzamais dzīves ilgums un samazināta vispārējā mobilitāte. Savukārt dabiski novērotās PLP mutācijas, tai skaitā palielināta izpausme (normāla PLP pārmērīga izteikšanās), rada nopietnas funkcionālas sekas. Jāatzīmē, ka ievērojams daudzums olbaltumvielu, PLP un DM-20 ir uzrādīti CNS, messenger RNA par PLP ir PNS, un ir neliels daudzums olbaltumvielu sintezēti, bet nav iekļautas mielīna.

Katjonu mielīna proteīns (MBP) ir piesaistījusi uzmanību pētnieku pateicoties tās antigēna rakstura - ja to ievada dzīvniekiem tas izraisa autoimūnu reakciju, tā saukto eksperimentālo alerģiska encefalomielīta, kas ir paraugs smagas neirodeģeneratīvās slimības - multiplo sklerozi.

MBP aminoskābju secība daudzos organismos ir ļoti konservēta. MBP atrodas mielīna membrānu citoplazmā. Tās molekulmasa ir 18,5 kD, un tam trūkst terciārās struktūras pazīmju. Šis pamata proteīns atklāj mikroheterogēniskumu elektroforēzes laikā sārmainā vidē. Lielākā daļa no pētītajiem zīdītājiem saturēja dažādus MBP izoformu daudzumus, kuriem bija ievērojama aminoskābju secības daļa. Peles un žurkas ICBM molekulārā masa ir 14 kDa. Zemas molekulmasas MBR ir tādas pašas aminoskābju sekvences molekulas N- un C-terminālajās daļās kā pārējā ICBM, bet to raksturo samazinājums par apmēram 40 aminoskābju atlikumiem. Šo pamata proteīnu attiecība attīstības laikā atšķiras: pieaugušām žurkām un pelēm ir vairāk ICBM, kuru molekulmasa ir 14 kDa, nekā MBD, kuru molekulmasa ir 18 kDa. Divas citas ICBM izoformas, kas atrodamas arī daudzos organismos, ir molekulmasa attiecīgi 21,5 un 17 kDa. Tie ir veidoti, piestiprinot pie galvenās struktūras polipeptīdu sekvences apmēram 3 kDa.

Mielīna olbaltumvielu elektroforētiska atdalīšana atklāj olbaltumvielas ar lielāku molekulmasu. To skaits ir atkarīgs no organisma veida. Piemēram, peles un žurkas var saturēt šādus proteīnus līdz 30% no kopējā daudzuma. Šo olbaltumvielu saturs atšķiras atkarībā no dzīvnieka vecuma: jo jaunāks tas ir, jo mazāk manā smadzeņu mielīnā, bet vairāk olbaltumvielu tajā ir lielāka molekulmasa.

Enzīma 2 '3'-cikliskā nukleotīda Z'-fosfodiesterāze (CNP) veido vairākus procentus no kopējā mielīna proteīnu satura CNS šūnās. Tas ir daudz vairāk nekā citos šūnu veidos. CNP proteīns nav kompaktā mielīna galvenā sastāvdaļa, tas ir koncentrēts tikai dažās mielīna apvalka daļās, kas saistītas ar oligodendrocita citoplazmu. Olbaltumviela lokalizēta citoplazmā, bet tā daļa ir saistīta ar membrānas citoskeletu - F-actinu un tubulīnu. CNP bioloģiskā funkcija var regulēt citoslementa struktūru, lai paātrinātu augšanas procesus un diferenciāciju oligodendrocītos.

Ar mielīnu saistīts glikoproteīns (MAG), kas ir neliela daļa no attīrītā mielīna, molekulmasa ir 100 kDa, CNS ir nelielā daudzumā (mazāk nekā 1% no kopējā olbaltumvielu daudzuma). MAG ir viens transmisīvs domēns, kas atdala ļoti glikozilētu molekulas ekstrulciālo daļu, kas sastāv no pieciem imūnglobulīnu līdzīgajiem domēniem no intracelulārā domēna. Tās kopējā struktūra ir līdzīga neironu šūnu adhēzijas proteīnam (NCAM).

MAG nav klāt kompaktā, daudziemelārā mielīnā, bet tas atrodas oligodendrocitu peri-aksonālajās membrānās, kas veido mielīna slāņus. Atgādināt, ka periaksonalnaya oligodendrocyte membrāna - kas atrodas vistuvāk plazmas membrānu AXON, tomēr šie divi membrānas nav drošinātāju, bet ir atdalīti ar ārpusšūnu plaisa. Šāda iezīme lokalizāciju MAG, un ka šis proteīns ir saistīts ar imūnglobulīna virsdzimtas, apliecina viņa dalību procesos adhēziju un nodošanas (signalizāciju) un starp axolemma mielinobrazuyuschimi oligodendrocytes mielinizācijas laikā. Turklāt MAG ir viena no CNS baltās vielas sastāvdaļām, kas kavē neirītu augšanu audu kultūrā.

Glikoproteīniem no otras baltās vielas, un jāatzīmē neliela mielīna glikoproteīnu mielinoligodendrotsitarny (Mielīna-oligodendrocytic glikoproteīnu, MOG). MOG ir transmembrānu proteīns, kas satur vienu imūnglobulīna līdzīgo domēnu. Atšķirībā no MAG, kas atrodas mielīna iekšējos slāņos, MOG lokalizējas tā virsmas slāņos, tādēļ tā var piedalīties ekstracelulāro informācijas nodošanā oligodendrotsitam.

Nelielus raksturīgo membrānas olbaltumvielu daudzumus var identificēt ar poliakrilamīda gela elektroforēzi (PAGE) (piemēram, tubulīnu). Augstas izšķirtspējas elektroforēze liecina par citu nelielu olbaltumvielu loku klātbūtni; tās var saistīt ar vairāku mielīna apvalka enzīmu klātbūtni.

Mielīna PNS proteīni

Mielīna PNS satur dažas unikālas olbaltumvielas, kā arī dažus proteīnus, kas ir sastopami ar mielīna CNS proteīniem.

P0 - galvenais olbaltumvielu mielīns PNS, kura molekulmasa ir 30 kDa, ir vairāk nekā puse proteīnu mielīna PNS. Interesanti, lai gan tas atšķiras no PLP ar aminoskābju secību, kas pēctranslācijas modificēšanas paņēmieniem un struktūru, tomēr abi no šiem proteīniem ir vienlīdz svarīgi veido struktūru PNS un CNS mielīna.

MBP saturs PNS mielīnā ir 5-18% no kopējā olbaltumvielu daudzuma, atšķirībā no CNS, kur tās frakcija sasniedz vienu trešdaļu no kopējā olbaltumvielu daudzuma. PNS atrodas arī tādās pašās četrās MBP olbaltumvielu formās, kuru molekulmasa attiecīgi ir 21, 18,5, 17 un 14 kDa, kas atrasti centrālās nervu sistēmas mielīnā. Pieaugušo grauzēju vidū MBP ar molekulmasu 14 kDa (saskaņā ar perifēro mielīna olbaltumvielu klasifikāciju to sauca par "Pr") ir visnozīmīgākā visu katijonu olbaltumvielu sastāvdaļa. PNS mielīnā ir arī MBP ar molekulmasu 18 kDa (šajā gadījumā to sauc par "proteīnu P1"). Jāatzīmē, ka MBP olbaltumvielu grupas nozīme nav tik liela PNS mielīna struktūrai kā CNS.

Glikoproteinı mielina NSP

Compact sastāv PNS mielīna glikoproteīnu ar 22 kDa molekulmasas, ko sauc par perifērisko mielīna proteīns-22 (PMP-22), kas veido mazāk nekā 5% no kopējā proteīna satura. PMP-22 ir četri transmembraini domēni un viens glikozilēts domēns. Šim olbaltumvielām nav būtiskas strukturālas lomas. Tomēr pmr-22 gēnu anomālijas ir saistītas ar dažām iedzimtajām cilvēka neiropatoloģijām.

Pirms vairākiem gadu desmitiem tika uzskatīts, ka mielīns rada inertu membrānu, kas neveic nekādas bioķīmiskās funkcijas. Tomēr vēlāk mielīnā tika atklāts liels daudzums enzīmu, kas iesaistīti mielīna komponentu sintēzē un metabolizēšanā. Vairāki fermentus, kas atrodas mielīna, kas iesaistītas phosphoinositide metabolisma: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza atbilstošo fosfatāzes un diglitseridkinazy. Šie fermenti ir interesanti, jo poliofosfinozītistu augsta koncentrācija mielīnā un to straujais metabolisms. Ir pierādījumi muscarinīna holīnerģisko receptoru, G-proteīnu, fosfolipāžu C un E, proteīnkināzes C klātbūtnes mielīnā.

Mielīna PNS atklāja Na / K-ATPase, kas pārvadā monovalentus katijonus, kā arī 6'-nukleotīdazu. Šo fermentu klātbūtne liecina, ka mielīns var aktīvi piedalīties aksonu transportēšanā.