Перехоплення Ранвье
Перехоплення Ранвье - періодичні розриви в ізолюючих мієлінових оболонках міелінізірованних аксонів в місцях аксональних мембран, що піддаються впливу позаклітинного простору. Перехоплення Ранвье не ізольовані і дуже багаті іонними каналами. що дозволяє їм брати участь в обміні іонів, необхідних для відновлення потенціалу дії. Нервова провідність в міелінізірованних аксонів називається сальтаторного провідністю (від лат. Saltare - стрибати, скакати) через те, що потенціал дії «перескакує» від одного вузла до іншого по всій довжині аксона.
Багато аксони хребетних оточені мієлінової оболонкою, що дозволяє швидке та ефективне сальтаторного ( «стрибкоподібне») поширення потенціалів дії. Контакти між нейронами і нейроглії проявляють дуже високий рівень просторової і тимчасової організації в міелінізірованних волокнах. Міелінізірующіе клітини нейроглій; олігодендроціти в центральній нервовій системі (ЦНС) і Шванновские клітини в периферичної нервової системи (ПНС), обгорнуті навколо аксона, залишаючи аксолемму щодо незакритих на рівномірно розташованих перехоплення Ранвей. Ці междуузловие гліальні мембрани зливаються для освіти компактного мієліну. в той час як заповнені цитоплазмою параузловие петлі міелінізірующіх клітин спірально закручені навколо аксона на обох сторонах вузлів. Такий спосіб організації вимагає жорсткого контролю розвитку і формування різних спеціалізованих зон контакту між різними областями мембрани міелінізірующіх клітин. Кожен вузол Ранв'є оточений міжвузловими областями, в той час як скорочення гліальні петлі прикріплені до мембрани аксонів за допомогою розділених перегородками з'єднань.
Відрізок між перехопленнями Ранвье називають междоузлием, а його зовнішню частину, що контактує з параузламі, називають областю дотику параузлов. Вузли инкапсулируются микроворсинками. зростаючими із зовнішнього боку мембрани шваннівською клітини в ПНР, або періузловимі розширеннями астроцитів в ЦНС.
Луї-Антуан Ранв'є (1835-1922)
Мієлінова оболонка довгих нервів була відкрита і названа німецьким патологоанатомом Рудольфом Вірхова [1] в 1854 році [2]. Французький патолог і анатом Ранв'є пізніше виявив перехоплення, або розриви, в мієлінової оболонці, які були названі його ім'ям. Ранв'є народився в Ліоні, і був одним з найвидатніших гістологів кінця 19 століття. У 1867 році він відмовився від патологічних досліджень і став помічником фізіолога Клода Бернара. Він також був завідувачем кафедрою загальної анатомії в Колеж де Франс в 1875 році.
Його вчинені гістологічні техніки і дослідження як на пошкоджених, так і на нормальних нервових волокнах стали всесвітньо відомими. Його спостереження за вузлами волокон, а також дегенерацією і регенерацією зрізаних волокон, дуже вплинули на неврологів в Сальпетрієр. Незабаром після цього, він виявив розриви в оболонках нервових волокон, які згодом були названі перехопленнями Ранвье. Це відкриття пізніше привело Ранв'є до ретельного гістологічного дослідження мієлінових оболонок і шванновских клітин. [3]
Структурний і молекулярний склад
Міжвузля, тобто сегменти мієліну і проміжки між ними, називають вузлами. Розмір і відстань междоузлий змінюється в залежності від діаметра волокна в нелінійної залежності, оптимальною для максимальної швидкості передачі. [4] Вузли мають розмір від 1-2 мкм в той час як розмір міжвузлів може досягати (а іноді навіть перевищувати) довжину в 1,5 міліметра в залежності від діаметра аксона і типу волокна.
Структура вузла і навколишні параузловие області відрізняються від междоузлий, що знаходяться під оболонкою з компактного мієліну. але схожі в ЦНС і ПНС. Аксон піддається впливу позаклітинного середовища в вузлі і стискається в діаметрі. Зменшення розміру аксона відображає більш високу щільність упаковки нейрофиламентов в цій області, які менш фосфорилюються і транспортуються повільніше. [4] Везикули і інші органели також збільшуються в вузлах, що передбачає, що існує вузьке місце аксонального транспорту в обох напрямках, а також місцевої аксонів-гліальних передачі сигналів.
Коли поздовжній розріз в вузлі проводиться через міелінізіруемую шванновскими клітку. можна помітити три окремих сегмента: стереотипне междоузлие, параузловая область, а так же сам вузол. У межузловой області шванновскими клітина має зовнішній комір з цитоплазми, оболонку з компактного мієліну, внутрішній комір з цитоплазми і аксолемму. У параузлових областях витки параузловой цитоплазми стосуються потовщень аксолемми з утворенням розділених перегородками з'єднань. Безпосередньо в вузлі аксолемма стикається з декількома мікроворсинок шванновскими клітин і містить щільний цитоскелетних подслой.
Структурні відмінності перехоплень ЦНС і ПНС
Хоча дослідження руйнування заморожуванням показали, що вузлова аксолемма як в ЦНС і ПНС багата внутрімембраннимі частками (ВМЧ) в порівнянні з междоузлиями, є деякі структурні відмінності, що стосуються їх клітинних складових. [4] У ПНС спеціалізовані мікроворсинки виступають з зовнішньої манжети шванновскими клітин і дуже близько підходять до вузлової аксолемме великих волокон. Проекції шванновскими клітин розташовані перпендикулярно вузлу і розходяться з центральних аксонів. Проте, в ЦНС, один або більше процесів в астроцити відбуваються в безпосередній близькості від вузлів. Дослідники заявляють, що ці процеси відбуваються від багатофункціональних астроцитів, а не від сукупності астроцитів, спрямованих на контактування з вузлом. З іншого боку, в ПНС базальна пластинка, яка оточує шванновских клітин неперервна по всьому вузлу.
Вузли Ранв'є містять іони Na + / K + АТФази, обмінники Na + / Ca2 + і велика кількість потенціалозавісімих каналів Na +, які генерують потенціали дії. Натрієві канали складаються з пороутворюючих α-субодиниці і двох допоміжних β-субодиниць, що прикріплюють канали до позаклітинним і внутрішньоклітинним компонентів. Вузли Ранв'є в центральній і периферичної нервової системи в основному складаються з αNaV1.6- і β1- субодиниць. [5] β-субодиниці позаклітинної області може зв'язуватися з собою та іншими білками, такими як тенасцін R і молекули клітинної адгезії нейрофасціна і контактіна. Контактін також присутній в вузлах в ЦНС і взаємодія з цієї молекулою підвищує поверхневий вираз натрієвих каналів.
Було виявлено, що анкирин пов'язаний з βIV-спектрина - изоформами спектрина, у великих кількостях містяться в вузлах Ранв'є і початкових сегментах аксонів.
молекулярна структура
Молекулярну будову вузлів ґрунтується на їх функції в поширенні імпульсу. Кількість натрієвих каналів в вузлі по відношенню до міжвузля передбачає, що кількість ВМЧ відповідає кількості натрієвих каналів. Калієві канали, по суті, відсутні в вузловий аксолемме, в той час як вони мають високу концентрацію в параузловой аксолемме і мембранах шванновскими клітин вузла. [4] Точна функція калієвих каналів не зовсім виявлена, але відомо, що вони можуть сприяти швидкій реполяризації потенціалів дії або грати життєво важливу роль в буферизацию іонів калію в вузлах. Це дуже нерівномірний розподіл потенціалозавісімих натрієвих і калієвих каналів разюче контрастує з їх дифузним розподілом в неміелінізірованних волокнах. [4] [6]
Нитчасті мережу суміжно до вузлової мембрани містить цитоскелета білки, звані спектрінового і анкірінових. Філаментная мережу, прилегла до вузлової мембрані, містить білки цитоскелету, звані спектрин і анікрін. Висока щільність анкирина в вузлах може бути функціонально значущою, так як деякі з білків, що знаходяться у вузлах, мають здатність зв'язуватися з анкирином з надзвичайно високою спорідненістю. Всі ці білки, включаючи анкирин, у великих кількостях містяться в початковому сегменті аксона, що передбачає функціональний зв'язок. Ставлення цих молекулярних компонентів до скупчень натрієвих каналів в вузлах до сих пір не відомо. Хоча деякі молекули клітинної адгезії, як повідомляється, присутні в вузлах непослідовно; тим не менше, багато інших молекул, як відомо, зосереджено в гліальних мембранах параузлових областей, де вони вносять вклад в його організацію і структурну цілісність.
Мієлінізація нервових волокон
Складні зміни, які зазнає шванновскими клітина в процесі мієлінізації периферичних нервових волокон, були виявлені і вивчені багатьма вченими. Початковий розвиток аксона відбувається без перерви уздовж всієї протяжності шванівської клітини. Цей процес секвеніруют клубящейся поверхні шванновскими клітин таким чином, що на складеної поверхні клітин з протилежних граней утворюється подвійна мембрана. Ця мембрана розтягується і спірально закручується знову і знову в міру продовження згортання поверхні клітин. В результаті легко переконатися в збільшенні товщини розширення мієлінової оболонки і її діаметра поперечного перерізу. Також очевидно, що кожен з послідовних витків спіралі збільшується в розмірах по довжині аксона в міру збільшення числа витків. Тим не менш, не ясно, чи є збільшення довжини мієлінової оболонки може бути результатом виключно збільшення протяжності аксона, яка охоплюється кожним наступним витком спіралі, як описано вище. На стику двох шванновских клітин уздовж аксона, напрямки пластинчастих навісів мієлінових закінчень мають інший зміст. [7] Ця сполука, що прилягає до шваннівською клітини, являє собою область, іменовану вузлом Ранв'є.