Mielina

La mielina è una formazione unica, la cui organizzazione consente di condurre un impulso elettrico lungo la fibra nervosa con un dispendio energetico minimo. La guaina mielinica è una struttura multistrato altamente organizzata costituita da membrane plasmatiche altamente tese e modificate delle cellule di Schwann (in PNS) e oligodendrogliali (nel sistema nervoso centrale).

Il contenuto di acqua nella mielina è di circa il 40%. Una caratteristica distintiva della mielina rispetto alle altre cellule è che contiene in media il 70% di lipidi e il 30% di proteine (a seconda del peso a secco). La maggior parte delle membrane biologiche ha un rapporto più elevato di proteine con i lipidi.

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Alimentazione Lipitor mielina

Tutti i lipidi trovano nel cervello di ratto, e sono presenti in mielina, t. E. No lipidi localizzato esclusivamente in strutture nemielinovyh (ad eccezione della specifica difosfatidilglitserola lipidi mitocondriale). Il contrario è anche vero: non ci sono lipidi della mielina di questo tipo che non sarebbero stati trovati in altre frazioni subcellulari del cervello.

Il cerebroide è il componente più tipico della mielina. Ad eccezione del primo periodo di sviluppo del corpo, la concentrazione di cerebroside nel cervello è direttamente proporzionale alla quantità di mielina in essa contenuta. Solo 1/5 del contenuto totale di galattolipidi nella mielina si presenta in forma solfatata. Cererebrosidi e solfatidi svolgono un ruolo importante nella stabilità della mielina.

La mielina è anche caratterizzata da un alto livello dei suoi principali lipidi: colesterolo, galactolipidi comuni e plasmalogeno contenente etanolamina. È stato scoperto che fino al 70% del colesterolo del cervello si trova nella mielina. Poiché quasi la metà della materia bianca del cervello può essere costituita da mielina, è ovvio che il cervello contiene la maggior quantità di colesterolo rispetto ad altri organi. L'alta concentrazione di colesterolo nel cervello, specialmente nella mielina, è determinata dalla funzione principale del tessuto neuronale - per generare e condurre impulsi nervosi. L'alto contenuto di colesterolo nella mielina e la particolarità della sua struttura portano ad una diminuzione della perdita di ioni attraverso la membrana del neurone (a causa della sua elevata resistenza).

La fosfatidilcolina è anche una parte essenziale della mielina, sebbene la sfingomielina sia contenuta in una quantità relativamente piccola.

La composizione lipidica della materia grigia e della materia bianca del cervello è chiaramente diversa da quella della mielina. La composizione della mielina del cervello di tutte le specie di mammiferi studiati è quasi la stessa; ci sono solo piccole differenze (per esempio, la mielina di ratto ha meno sfingomielina del toro della mielina o umana). Ci sono alcune variazioni, a seconda della posizione della mielina, ad esempio la mielina isolata dal midollo spinale, ha un valore più elevato del rapporto lipidi-proteine rispetto alla mielina dal cervello.

La mielina contiene anche polifosfatidilinositoli, di cui il triphosphoinositide rappresenta il 4 e il 6% del fosforo totale della mielina e il difosfatinoside è compreso tra 1 e 1,5%. Componenti minori di mielina includono almeno tre esteri di cerebroside e due lipidi a base di glicerolo; La mielina contiene anche alcuni alcani a catena lunga. La mielina di mammiferi contiene dallo 0,1 allo 0,3% di gangliosidi. La mielina contiene più monosialoganglioside in M1 rispetto a ciò che si trova nelle membrane del cervello. La mielina di molti organismi, compreso l'uomo, contiene un ganglioside unico di sialozilgalactosylceramide OM4.

Lipitor mielina NSP

I lipidi della mielina del sistema nervoso periferico e centrale sono qualitativamente simili, ma vi sono differenze quantitative tra di essi. Myelin PNS contiene meno cerebrosidi e solfatidi e significativamente più sfingomielina rispetto alla mielina CNS. È interessante notare la presenza del ganglioside OMP caratteristico del PTS della mielina di alcuni organismi. Le differenze nella composizione dei lipidi della mielina del sistema nervoso centrale e periferico non sono così significative come le loro differenze nella composizione delle proteine.

Proteine della mielina del sistema nervoso centrale

La composizione proteica della mielina del sistema nervoso centrale è più semplice di quella di altre membrane cerebrali ed è rappresentata principalmente da proteolipidi e proteine di base, che costituiscono il 60-80% del totale. Le glicoproteine sono presenti in quantità molto minori. Il sistema nervoso centrale della mielina contiene proteine uniche.

Per la mielina, il CNS umano è caratterizzato dalla prevalenza quantitativa di due proteine: una proteina mielinica cationica a carica positiva (MBP) e proteina proteolipidica della mielina (PLP). Queste proteine sono i principali costituenti della mielina del sistema nervoso centrale di tutti i mammiferi.

Proteina lipolitica della mielina (proteina proteolipidica), nota anche come proteina Folca, ha la capacità di dissolversi in solventi organici. Il peso molecolare del PLP è di circa 30 kD (Da-Dalton). La sua sequenza di amminoacidi è estremamente conservativa, la molecola forma diversi domini. La molecola PLP comprende tre acidi grassi, solitamente palmitici, oleici e stearici, legati ai radicali di aminoacidi mediante legame etereo.

La mielina CNS contiene quantità leggermente inferiori di un altro proteolipide - DM-20, dal nome del suo peso molecolare (20 kDa). Sia l'analisi del DNA che la chiarificazione della struttura primaria hanno dimostrato che il DM-20 è formato dalla scissione di 35 residui amminoacidici dalla proteina PLP. Durante lo sviluppo, il DM-20 appare prima del PLP (in alcuni casi anche prima dell'apparizione della mielina); suggeriscono che oltre al ruolo strutturale nella formazione della mielina, può partecipare alla differenziazione degli oligodendrociti.

Contrariamente alla nozione che il PLP è necessario per la formazione della mielina multilamellare compatta, il processo di formazione della mielina nei topi knock-out da PLP / DM-20 si verifica solo con piccole deviazioni. Tuttavia, in questi topi, l'aspettativa di vita è ridotta e la mobilità generale è compromessa. Al contrario, le mutazioni presenti in natura in PLP, inclusa la sua maggiore espressione (normale sovraespressione di PLP), hanno gravi conseguenze funzionali. Va notato che nel SNC sono presenti quantità significative di proteine PLP e DM-20, c'è anche un RNA matrice per PLP nel PNS e una piccola quantità di proteina viene sintetizzata lì, ma non è inclusa nella mielina.

Proteina cationica mielina (MBP) ha attirato l'attenzione dei ricercatori per la sua natura antigenica - se somministrato ad animali che provoca una risposta autoimmune, una cosiddetta encefalomielite allergica sperimentale, che è un modello di una grave malattia neurodegenerativa - sclerosi multipla.

La sequenza aminoacidica di MBP in molti organismi è altamente conservata. L'MBP si trova sul lato citoplasmatico delle membrane mieliniche. Ha un peso molecolare di 18,5 kD ed è privo di segni di una struttura terziaria. Questa proteina di base rivela microeterogeneità durante l'elettroforesi in condizioni alcaline. La maggior parte dei mammiferi studiati conteneva quantità diverse di isoforme di MBP aventi una parte comune significativa della sequenza di amminoacidi. Il peso molecolare degli ICBM di topi e ratti è di 14 kDa. Un MBR a basso peso molecolare ha le stesse sequenze amminoacidiche nelle parti N- e C-terminale della molecola come il resto dell'ICBM, ma è caratterizzato da una riduzione di circa 40 residui di amminoacidi. Il rapporto di queste proteine di base varia durante lo sviluppo: ratti e topi maturi hanno più ICBM con una massa molecolare di 14 kDa rispetto a MBD con un peso molecolare di 18 kDa. Altre due isoforme di ICBM, anch'esse presenti in molti organismi, hanno un peso molecolare di 21,5 e 17 kDa, rispettivamente. Sono formati dall'attaccamento alla struttura principale di una sequenza polipeptidica di circa 3 kDa.

La separazione elettroforetica delle proteine della mielina rivela proteine con un peso molecolare più elevato. Il loro numero dipende dal tipo di organismo. Ad esempio, un topo e un topo possono contenere tali proteine fino al 30% del totale. Il contenuto di queste proteine varia anche in base all'età dell'animale: più giovane è, meno nella mia mielina cerebrale, ma più proteine hanno un peso molecolare più elevato.

L'enzima 2 '3'-nucleotidico Z'-fosfodiesterasi (CNP) rappresenta la percentuale del contenuto proteico della mielina totale nelle cellule del sistema nervoso centrale. Questo è molto più che in altri tipi di cellule. La proteina CNP non è il componente principale della mielina compatta, si concentra solo in alcune aree della guaina mielinica associata al citoplasma dell'oligodendrocita. La proteina è localizzata nel citoplasma, ma una parte di essa è associata al citoscheletro di membrana - F-actina e tubulina. La funzione biologica di CNP può essere quella di regolare la struttura del citoscheletro per accelerare i processi di crescita e differenziazione negli oligodendrociti.

La glicoproteina associata alla mielina (MAG), un componente minore della mielina purificata in termini quantitativi, ha un peso molecolare di 100 kDa, è presente nel SNC in una piccola quantità (meno dell'1% della proteina totale). MAG ha un singolo dominio transmembrana che separa la porzione extracellulare altamente glicosilata della molecola composta da cinque domini immunoglobulinici provenienti dal dominio intracellulare. La sua struttura totale è simile alla proteina di adesione delle cellule neuronali (NCAM).

Il MAG non è presente in una mielina compatta multilamellare, ma si trova nelle membrane peri-assonali degli oligodendrociti che formano strati di mielina. Ricordiamo che periaksonalnaya oligodendrociti membrana - situato più vicino alla membrana plasmatica dell'assone, ma comunque questi due membrane non si fondono, ma sono separati da gap extracellulare. Tale caratteristica localizzazione di MAG, e che questa proteina si riferisce alla superfamiglia delle immunoglobuline, conferma la sua partecipazione ai processi di adesione e trasferimento (segnalazione) e tra gli oligodendrociti axolemma mielinobrazuyuschimi durante myelination. Inoltre, il MAG è uno dei componenti della sostanza bianca del SNC, che inibisce la crescita dei neuriti nella coltura tissutale.

Tra le altre glicoproteine di sostanza bianca e mielina, va segnalata una glicoproteina mielinologodendrocitica minore (glicoproteina Myelin-oligodendrocitica, MOG). MOG è una proteina transmembrana contenente un unico dominio simile a immunoglobulina. A differenza del MAG, che si trova negli strati interni della mielina, il MOG è localizzato nei suoi strati superficiali, quindi può partecipare al trasferimento di informazioni extracellulari all'oligodendrocita.

Piccole quantità di proteine di membrana caratteristiche possono essere identificate mediante elettroforesi su gel di poliacrilamide (PAGE) (ad es. Tubulina). L'elettroforesi ad alta risoluzione dimostra la presenza di altre bande di proteine minori; possono essere associati alla presenza di un numero di enzimi di guaina mielinica.

Proteine della mielina PNS

Myelin PNS contiene alcune proteine uniche e alcune proteine comuni con le proteine della mielina CNS.

Р0 - la proteina principale mielinica PNS, ha una massa molecolare di 30 kDa, è più della metà delle proteine mieliniche PNS. È interessante notare che sebbene differisca dal PLP nella sequenza di amminoacidi, i percorsi di modificazione e struttura post-traduzionale, tuttavia, entrambe queste proteine sono ugualmente importanti per la formazione della struttura mielinica del sistema nervoso centrale e del sistema nervoso centrale.

Il contenuto di MBP nella mielina di PNS è pari al 5-18% della quantità totale di proteine, in contrasto con il SNC, dove la sua frazione raggiunge un terzo della proteina totale. Le stesse quattro forme di proteina MBP con pesi molecolari di 21, 18,5, 17 e 14 kDa, rispettivamente, trovati nella mielina del sistema nervoso centrale sono presenti anche nel PNS. Nei roditori adulti MBP con una massa molecolare di 14 kDa (secondo la classificazione delle proteine mieliniche periferiche è stato chiamato "Pr") è la componente più significativa di tutte le proteine cationiche. Nella mielina del PNS, c'è anche un MBP con una massa molecolare di 18 kDa (in questo caso si chiama "proteina P1"). Va notato che l'importanza della famiglia di proteine di MBP non è così grande per la struttura mielinica di PNS, come per il SNC.

Glikoproteinı mielina NSP

La mielina compatta PNS contiene una glicoproteina con una massa molecolare di 22 kDa, chiamata proteina periferica della mielina 22 (PMP-22), la cui proporzione è inferiore al 5% del contenuto proteico totale. PMP-22 ha quattro domini transmembrana e un dominio glicosilato. Questa proteina non svolge un ruolo strutturale significativo. Tuttavia, le anomalie del gene pmr-22 sono responsabili di alcune neuropatologie umane ereditarie.

Alcuni decenni fa si riteneva che la mielina crea una membrana inerte che non svolge alcuna funzione biochimica. Tuttavia, più tardi nella mielina, sono stati rilevati un gran numero di enzimi coinvolti nella sintesi e nel metabolismo dei componenti della mielina. Diversi enzimi presenti nella mielina, coinvolti nel metabolismo fosfoinositidi: fosfatidilinozitolkinaza, difosfatidilinozitolkinaza corrispondente fosfatasi e diglitseridkinazy. Questi enzimi sono di interesse a causa dell'alta concentrazione di polifosfoinositidi nella mielina e del loro rapido metabolismo. Vi sono prove della presenza nella mielina di recettori colinergici muscarinici, proteine G, fosfolipasi C ed E, protein chinasi C.

La PNN della mielina ha rivelato Na / K-ATPasi, che trasporta il trasporto di cationi monovalenti e anche 6'-nucleotidasi. La presenza di questi enzimi suggerisce che la mielina possa partecipare attivamente al trasporto assonale.