Myeline

Myeline is een unieke formatie, waarvan de organisatie het mogelijk maakt om een elektrische impuls langs de zenuwvezel te voeren met een minimaal energieverbruik. Myeline-omhulsel is een sterk georganiseerde meerlagige structuur bestaande uit hooggerekte en gemodificeerde plasmatische membranen van Schwann's (in PNS) en oligodendrogliale (in het centrale zenuwstelsel) cellen.

Het watergehalte in myeline is ongeveer 40%. Een onderscheidend kenmerk van myeline ten opzichte van andere cellen is dat het gemiddeld 70% lipiden en 30% eiwit bevat (op basis van droog gewicht). De meeste biologische membranen hebben een hogere verhouding van eiwitten tot lipiden.

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

Lipitor mielina lichtnet

Alle lipiden in rattenhersenen en aanwezig in myeline, t. E. Geen lipide gelokaliseerd uitsluitend nemielinovyh structuren (behalve de specifieke mitochondriale lipide difosfatidilglitserola). Het omgekeerde is ook waar: er zijn geen dergelijke myeline-lipiden die niet zouden zijn gevonden in andere subcellulaire fracties van de hersenen.

Cerebroside is het meest typische onderdeel van myeline. Met uitzondering van de vroegste periode van de ontwikkeling van het lichaam, is de concentratie van cerebroside in de hersenen recht evenredig met de hoeveelheid myeline daarin. Slechts 1/5 van het totale galactolipidegehalte in myeline komt in gesulfateerde vorm voor. Cerebrosiden en sulfatiden spelen een belangrijke rol bij de stabiliteit van myeline.

Myeline wordt ook gekenmerkt door een hoog niveau van zijn belangrijkste lipiden: cholesterol, gewone galactolipiden en ethanolamine bevattend plasmalogeen. Er werd vastgesteld dat tot 70% van het cholesterol in de hersenen zich in de myeline bevindt. Omdat bijna de helft van de witte stof uit de hersenen uit myeline kan bestaan, is het duidelijk dat de hersenen de grootste hoeveelheid cholesterol bevatten in vergelijking met andere organen. Een hoge concentratie van cholesterol in de hersenen, vooral in myeline, wordt bepaald door de belangrijkste functie van neuronaal weefsel - om zenuwimpulsen te genereren en uit te voeren. Het hoge gehalte aan cholesterol in myeline en de eigenaardigheid van de structuur ervan leiden tot een afname in ionlekkage door het neuronmembraan (vanwege de hoge weerstand).

Fosfatidylcholine is ook een essentieel onderdeel van myeline, hoewel sfingomyeline in een relatief kleine hoeveelheid aanwezig is.

De lipidesamenstelling van zowel grijze stof als witte stof in de hersenen is duidelijk verschillend van die van myeline. De samenstelling van myeline van de hersenen van alle onderzochte zoogdiersoorten is bijna hetzelfde; er zijn slechts kleine verschillen (bijvoorbeeld, ratten myeline heeft minder sfingomyeline dan myeline stier of mens). Er zijn enkele variaties, afhankelijk van de locatie van myeline, bijvoorbeeld myeline geïsoleerd uit het ruggenmerg, heeft een hogere waarde van de lipide-eiwitverhouding dan myeline uit de hersenen.

Myeline bevat ook polyfosfatidylinositolen, waarvan triphosphoinositide 4 tot 6% van het totale myeline-fosfor is, en difosfoinositide van 1 tot 1,5%. Kleine componenten van myeline omvatten ten minste drie esters van cerebroside en twee lipiden op basis van glycerol; Myeline bevat ook enkele alkanen met een lange keten. Myeline van zoogdieren bevat 0,1 tot 0,3% gangliosiden. Myeline bevat meer monosialoganglioside in M1 in vergelijking met wat wordt aangetroffen in de membranen van de hersenen. Myeline van veel organismen, inclusief de mens, bevat een unieke ganglioside van Sialozilgalactosylceramide OM4.

Lipitor mielina NSP

Myeline lipiden van het perifere en centrale zenuwstelsel zijn kwalitatief vergelijkbaar, maar er zijn kwantitatieve verschillen tussen hen. Myeline PNS bevat minder cerebrosiden en sulfatiden en significant meer sfingomyeline dan myeline-CZS. Het is interessant om de aanwezigheid van ganglioside-OMP-karakteristiek van myeline PTS van sommige organismen te noteren. Verschillen in de samenstelling van myeline-lipiden van het centrale en perifere zenuwstelsel zijn niet zo significant als hun verschillen in eiwitsamenstelling.

Myeline-eiwitten van het centrale zenuwstelsel

De eiwitsamenstelling van het myeline van het centrale zenuwstelsel is eenvoudiger dan die van andere hersenmembranen en wordt voornamelijk vertegenwoordigd door proteolipiden en basische eiwitten, die 60-80% van het totaal uitmaken. Glycoproteïnen zijn in veel kleinere hoeveelheden aanwezig. Myeline centrale zenuwstelsel bevat unieke eiwitten.

Voor myeline wordt het menselijke CZS gekenmerkt door de kwantitatieve prevalentie van twee eiwitten: een positief geladen kationisch myeline-eiwit (MBP) en myeline proteolipide-eiwit (PLP). Deze eiwitten zijn de hoofdbestanddelen van de myeline van het centrale zenuwstelsel van alle zoogdieren.

Myelineproteolipide PLP (proteolipide-eiwit), ook bekend als het Folca-eiwit, heeft het vermogen om op te lossen in organische oplosmiddelen. Het molecuulgewicht van de PLP is ongeveer 30 kD (Da-Dalton). De aminozuursequentie is uiterst conservatief, het molecuul vormt verschillende domeinen. Het PLP-molecuul omvat drie vetzuren, gewoonlijk palmitisch, oliezuur en stearinezuur, gekoppeld aan aminozuurresten door etherbinding.

Myeline CNS bevat iets minder hoeveelheden van een ander proteolipide - DM-20, genoemd naar het molecuulgewicht (20 kDa). Zowel DNA-analyse als klaring van de primaire structuur toonden aan dat DM-20 wordt gevormd door de splitsing van 35 aminozuurresiduen van het PLP-eiwit. Tijdens de ontwikkeling verschijnt de DM-20 eerder dan PLP (in sommige gevallen zelfs vóór het verschijnen van myeline); suggereren dat het naast de structurele rol in de vorming van myeline ook kan deelnemen aan de differentiatie van oligodendrocyten.

In tegenstelling tot het idee dat PLP noodzakelijk is voor de vorming van compact multilamellair myeline, vindt het proces van myeline-vorming bij muizen die zijn uitgeschakeld door PLP / DM-20 slechts geringe afwijkingen. Bij dergelijke muizen wordt de levensverwachting echter verminderd en de algehele mobiliteit verminderd. Daarentegen hebben natuurlijk voorkomende mutaties in PLP, waaronder de verhoogde expressie (normale PLP-overexpressie), ernstige functionele gevolgen. Opgemerkt wordt dat significante hoeveelheden eiwitten PLP en DM-20 worden in het CZS, boodschapper-RNA voor het PLP in het PZS, en er is een kleine hoeveelheid eiwitten gesynthetiseerd, maar zijn niet in myeline.

Kationische myeline-eiwit (MBP) de aandacht van wetenschappers getrokken vanwege de antigene aard - indien toegediend aan dieren veroorzaakt een auto-immuunreactie, een zogenaamde experimentele allergische encefalomyelitis, een model van ernstige neurodegeneratieve ziekten - multiple sclerose.

De aminozuursequentie van MBP in veel organismen is sterk geconserveerd. MBP bevindt zich aan de cytoplasmatische kant van myeline membranen. Het heeft een molecuulgewicht van 18,5 kD en is verstoken van tekenen van een tertiaire structuur. Dit basische eiwit onthult microheterogeniteit tijdens elektroforese in alkalische omstandigheden. De meeste onderzochte zoogdieren bevatten verschillende hoeveelheden MBP-isovormen met een significant gemeenschappelijk deel van de aminozuursequentie. Het molecuulgewicht van ICBM's van muizen en ratten is 14 kDa. Een MBR met laag molecuulgewicht heeft dezelfde aminozuursequenties aan de N- en C-terminale delen van het molecuul als de rest van het ICBM, maar wordt gekenmerkt door een reductie van ongeveer 40 aminozuurresiduen. De verhouding van deze basische eiwitten varieert tijdens de ontwikkeling: volwassen ratten en muizen hebben meer ICBM's met een moleculaire massa van 14 kDa dan MBD's met een molecuulgewicht van 18 kDa. Twee andere isovormen van ICBM's, die ook in veel organismen worden aangetroffen, hebben een molecuulgewicht van respectievelijk 21,5 en 17 kDa. Ze worden gevormd door hechting aan de hoofdstructuur van een polypeptidesequentie van ongeveer 3 kDa.

Elektroforetische scheiding van myeline-eiwitten onthult eiwitten met een hoger molecuulgewicht. Hun aantal hangt af van het type organisme. Een muis en een rat kunnen bijvoorbeeld dergelijke eiwitten tot 30% van het totaal bevatten. Het gehalte van deze eiwitten varieert ook afhankelijk van de leeftijd van het dier: hoe jonger het is, hoe minder myeline in de hersenen, maar hoe meer eiwitten erin een hoger molecuulgewicht hebben.

Het enzym 2'3'-cyclisch nucleotide Z'-fosfodiesterase (CNP) is verantwoordelijk voor enkele procenten van het totale myeline-eiwitgehalte in CNS-cellen. Dit is veel meer dan in andere soorten cellen. CNP-eiwit is niet het hoofdbestanddeel van compact myeline, het is alleen geconcentreerd in bepaalde gebieden van de myeline-omhulling die is geassocieerd met het cytoplasma van de oligodendrocyt. Het eiwit is gelokaliseerd in het cytoplasma, maar een deel ervan is geassocieerd met het membraancytoskelet - F-actine en tubuline. De biologische functie van CNP kan zijn om de structuur van het cytoskelet te reguleren om groeiprocessen en differentiatie in oligodendrocyten te versnellen.

Myeline-geassocieerd glycoproteïne (MAG) - een ondergeschikte component van gezuiverd myeline, heeft een molecuulgewicht van 100 kDa, is aanwezig in het CZS in een kleine hoeveelheid (minder dan 1% van het totale eiwit). MAG heeft een enkel transmembraandomein dat het sterk geglycosyleerde extracellulaire deel van het molecuul dat bestaat uit vijf immunoglobuline-achtige domeinen scheidt van het intracellulaire domein. De totale structuur is vergelijkbaar met het neuronale celadhesie-eiwit (NCAM).

MAG aanwezig in de compacte multilamellaire myeline, maar het is in membranen periaksonalnyh oligodendrocyten die de myeline lagen. Bedenk dat periaksonalnaya oligodendrocyt membraan - zich het dichtst bij het plasmamembraan van het axon, maar toch beide membranen niet fuseren, maar zijn gescheiden door extracellulair spleet. Een dergelijk kenmerk lokalisatie van MAG, en dat dit eiwit betreft de immunoglobuline superfamilie, bevestigt zijn deelname aan de processen van adhesie en overdracht (signalering) en tussen de axolemma mielinobrazuyuschimi oligodendrocyten in myelinisatie. Bovendien is MAG één van de componenten van de witte stof van het CZS, dat de groei van neurieten in weefselkweek remt.

Van de andere glycoproteïnen van witte stof en myeline moet een klein myelinolygodendrocytisch glycoproteïne (Myelin-oligodendrocytic glycoprotein, MOG) worden opgemerkt. MOG is een transmembraan eiwit dat een enkel immunoglobuline-achtig domein bevat. Anders dan MAG, dat zich bevindt in de binnenste lagen van myeline, is MOG gelocaliseerd in zijn oppervlaktelagen, zodat het kan deelnemen aan de overdracht van extracellulaire informatie naar de oligodendrocyt.

Kleine hoeveelheden kenmerkende membraaneiwitten kunnen worden geïdentificeerd door polyacrylamidegelelektroforese (PAGE) (bijvoorbeeld tubuline). Hoge-resolutie elektroforese demonstreert de aanwezigheid van andere ondergeschikte banden van eiwit; ze kunnen worden geassocieerd met de aanwezigheid van een aantal myeline-omhullingsenzymen.

Eiwitten van myeline PNS

Myeline PNS bevat enkele unieke eiwitten, evenals enkele eiwitten die veel voorkomen bij eiwitten van myeline CNS.

Р0 - het belangrijkste eiwit myeline PNS, heeft een molecuulmassa van 30 kDa, is meer dan de helft van de eiwitten myeline PNS. Het is interessant om op te merken dat, hoewel het verschilt van PLP in de aminozuursequentie, de paden van post-translationele modificatie en structuur, niettemin beide eiwitten even belangrijk zijn voor de vorming van de myeline-structuur van het CNS en het PNS.

Het gehalte aan MBP in myeline van PNS is 5-18% van de totale hoeveelheid eiwit, in tegenstelling tot het CZS, waar de fractie een derde van het totale eiwit bereikt. Dezelfde vier vormen van MBP-eiwit met molecuulgewichten van respectievelijk 21, 18,5, 17 en 14 kDa, aangetroffen in myeline van het centrale zenuwstelsel, zijn ook aanwezig in het PNS. Bij volwassen knaagdieren is MBP met een molecuulmassa van 14 kDa (volgens de classificatie van perifere myeline-eiwitten genaamd "Pr") de belangrijkste component van alle kationische eiwitten. In de myeline van de PNS is er ook een MBP met een molecuulmassa van 18 kDa (in dit geval wordt het "eiwit P1" genoemd). Opgemerkt moet worden dat het belang van de eiwitfamilie van MBP niet zo groot is voor de myeline-structuur van PNS, als voor het CZS.

Glikoproteinı mielina NSP

Compact omvat PNS myeline glycoproteïne met een molecuulgewicht van 22 kDa, genaamd perifere myeline-eiwit 22 (PMP-22), die minder dan 5% van het totale eiwitgehalte. PMP-22 heeft vier transmembraandomeinen en één geglycosyleerd domein. Dit eiwit speelt geen belangrijke structurele rol. De anomalieën van het pmr-22-gen zijn echter verantwoordelijk voor bepaalde erfelijke menselijke neuropathologieën.

Enkele decennia geleden werd aangenomen dat myeline een inert membraan vormt dat geen enkele biochemische functie vervult. Later in myeline werd echter een groot aantal enzymen die betrokken zijn bij de synthese en het metabolisme van myeline-componenten gedetecteerd. Verschillende enzymen die in myeline, betrokken bij het metabolisme van fosfoinositide: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza overeenkomstige fosfatase en diglitseridkinazy. Deze enzymen zijn van belang vanwege de hoge concentratie van polyfosfoinositiden in myeline en hun snelle metabolisme. Er is bewijs voor de aanwezigheid in myeline van muscarinische cholinerge receptoren, G-proteïnen, fosfolipasen C en E, proteïnekinase C.

Myeline PNS onthulde Na / K-ATPase, dat het transport van monovalente kationen draagt, evenals 6'-nucleotidase. De aanwezigheid van deze enzymen suggereert dat myeline actief kan deelnemen aan axonaal transport.