Układ nerwowy ludzi i kręgowców ma jeden plan strukturalny i jest reprezentowany przez część centralną - mózg i rdzeń kręgowy, a także odcinek obwodowy - nerwy wychodzące z narządów centralnych, które są wyrostkami nerwowymi komórki - neurony.
Ich kombinacja tworzy tkankę nerwową, której głównymi funkcjami są pobudliwość i przewodnictwo. Właściwości te tłumaczy się przede wszystkim cechami strukturalnymi powłok neuronów i ich procesami, składającymi się z substancji zwanej mieliną. W tym artykule rozważymy strukturę i funkcje tego związku, a także poznamy możliwe sposoby jego przywrócenia.
Dlaczego neurocyty i ich procesy są pokryte mieliną
To nie przypadek, że dendryty i aksony mają warstwę ochronną złożoną z kompleksów białkowo-lipidowych. Faktem jest, że wzbudzenie jest procesem biofizycznym, który opiera się na słabych impulsach elektrycznych. Jeśli prąd elektryczny przepływa przez drut, to ten ostatni musi być pokryty materiałem izolacyjnym, aby zmniejszyć rozpraszanie impulsów elektrycznych i zapobieczmniejszenie prądu. Osłonka mielinowa pełni te same funkcje we włóknie nerwowym. Dodatkowo stanowi podporę, a także zapewnia moc włóknu.
Skład chemiczny mieliny
Podobnie jak większość błon komórkowych ma charakter lipoproteinowy. Co więcej, zawartość tłuszczu jest tutaj bardzo wysoka - do 75%, a białka - do 25%. Mielina zawiera również niewielką ilość glikolipidów i glikoprotein. Jego skład chemiczny różni się w nerwach rdzeniowych i czaszkowych.
Pierwsze mają wysoką zawartość fosfolipidów - do 45%, a reszta to cholesterol i cerebrozydy. Demielinizacja (czyli zastąpienie mieliny innymi substancjami w procesach nerwowych) prowadzi do poważnych chorób autoimmunologicznych, takich jak stwardnienie rozsiane.
Z chemicznego punktu widzenia proces ten będzie wyglądał tak: osłonka mielinowa włókien nerwowych zmienia swoją strukturę, co objawia się przede wszystkim zmniejszeniem procentowej zawartości lipidów w stosunku do białek. Ponadto zmniejsza się ilość cholesterolu i wzrasta zawartość wody. A wszystko to prowadzi do stopniowego zastępowania zawierającej mielinę oligodendrocytów lub komórek Schwanna makrofagami, astrocytami i płynem międzykomórkowym.
Rezultatem takich biochemicznych zmian będzie gwałtowny spadek zdolności aksonów do wzbudzania aż do całkowitego zablokowania przejścia impulsów nerwowych.
Cechy komórek neurogleju
Jak już powiedzieliśmy, osłonka mielinowa dendrytów i aksonów jest tworzona przez specjalnestruktury charakteryzujące się niskim stopniem przepuszczalności dla jonów sodu i wapnia, a więc posiadające jedynie potencjały spoczynkowe (nie mogą przewodzić impulsów nerwowych i pełnić funkcji elektroizolacyjnych).
Te struktury nazywane są komórkami glejowymi. Należą do nich:
- oligodendrocyty;
- astrocyty włókniste;
- komórki wyściółkowe;
- astrocyty plazmatyczne.
Wszystkie z nich powstają z zewnętrznej warstwy zarodka - ektodermy i mają wspólną nazwę - makroglej. Glej nerwów współczulnych, przywspółczulnych i somatycznych reprezentowany jest przez komórki Schwanna (neurolemmocyty).
Struktura i funkcje oligodendrocytów
Są one częścią ośrodkowego układu nerwowego i są komórkami makrogleju. Ponieważ mielina jest strukturą białkowo-lipidową, pomaga zwiększyć szybkość wzbudzania. Same komórki tworzą izolującą elektrycznie warstwę zakończeń nerwowych w mózgu i rdzeniu kręgowym, tworzącą się już w okresie rozwoju wewnątrzmacicznego. Ich procesy otaczają neurony, a także dendryty i aksony w fałdach ich zewnętrznej plazmalemmy. Okazuje się, że mielina jest głównym materiałem elektroizolacyjnym, który ogranicza procesy nerwowe nerwów mieszanych.
Komórki Schwanna i ich funkcje
Osłona mielinowa nerwów układu obwodowego jest tworzona przez neurolemmocyty (komórki Schwanna). Ich cechą wyróżniającą jest to, że są w stanie tworzyć osłonę ochronną tylko jednego aksonu i nie mogą tworzyć takich procesówtkwiące w oligodendrocytach.
Pomiędzy komórkami Schwanna w odległości 1-2 mm znajdują się obszary pozbawione mieliny, tzw. węzły Ranviera. Za ich pośrednictwem impulsy elektryczne są przenoszone spazmatycznie w aksonie.
Lemmocyty są zdolne do naprawy włókien nerwowych, a także pełnią funkcję troficzną. W wyniku aberracji genetycznych komórki błonowe lemmocytów rozpoczynają niekontrolowany podział i rozrost mitotyczny, w wyniku czego w różnych częściach układu nerwowego rozwijają się nowotwory - nerwiaki osłonkowe (nerwiaki).
Rola mikrogleju w niszczeniu struktury mieliny
Mikrogleje to makrofagi zdolne do fagocytozy i rozpoznające różne patogenne cząsteczki - antygeny. Dzięki receptorom błonowym te komórki glejowe wytwarzają enzymy – proteazy, a także cytokiny, takie jak interleukina 1. Jest mediatorem procesu zapalnego i odporności.
Osłonka mielinowa, której zadaniem jest izolowanie cylindra osiowego i poprawa przewodzenia impulsu nerwowego, może zostać uszkodzona przez interleukinę. W rezultacie nerw jest „nagi”, a prędkość przewodzenia wzbudzenia jest znacznie zmniejszona.
Ponadto cytokiny poprzez aktywację receptorów prowokują nadmierny transport jonów wapnia do ciała neuronu. Proteazy i fosfolipazy zaczynają rozkładać organelle i procesy komórek nerwowych, co prowadzi do apoptozy - śmierci tej struktury.
Rozpada się, rozpadając na cząsteczki pożerane przez makrofagi. Zjawisko to nazywa sięekscytotoksyczność. Powoduje degenerację neuronów i ich zakończeń, prowadząc do chorób takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona.
Włókna nerwowe miazgi
Jeżeli wyrostki neuronów - dendrytów i aksonów są pokryte osłonką mielinową, to nazywane są miazgą i unerwiają mięśnie szkieletowe, wchodząc do oddziału somatycznego obwodowego układu nerwowego. Włókna niezmielinizowane tworzą autonomiczny układ nerwowy i unerwiają narządy wewnętrzne.
Wyrostki miazgi mają większą średnicę niż niemięsiste i tworzą się w następujący sposób: aksony wyginają błonę komórkową komórek glejowych i tworzą liniowe mesaksony. Następnie wydłużają się, a komórki Schwanna wielokrotnie owijają się wokół aksonu, tworząc koncentryczne warstwy. Cytoplazma i jądro lemmocytów przemieszczają się do obszaru warstwy zewnętrznej, zwanego neurilemmą lub błoną Schwanna.
Wewnętrzna warstwa lemmocytów składa się z warstwowego mezoksonu i nazywana jest osłonką mielinową. Jego grubość w różnych częściach nerwu nie jest taka sama.
Jak przywrócić osłonkę mielinową
Rozważając rolę mikrogleju w procesie demielinizacji nerwów, stwierdziliśmy, że pod wpływem makrofagów i neuroprzekaźników (np. interleukin) mielina ulega zniszczeniu, co z kolei prowadzi do pogorszenia odżywiania neuronów i zakłócenie w przekazywaniu impulsów nerwowych wzdłuż aksonów.
Ta patologia prowokuje występowanie zjawisk neurodegeneracyjnych: pogorszenie procesów poznawczych, przedcałej pamięci i myślenia, pojawienie się zaburzonej koordynacji ruchów ciała i zdolności motorycznych.
W rezultacie możliwa jest całkowita inwalidztwo pacjenta, do którego dochodzi w wyniku chorób autoimmunologicznych. Dlatego pytanie, jak przywrócić mielinę, jest obecnie szczególnie dotkliwe. Metody te obejmują przede wszystkim zbilansowaną dietę białkowo-lipidową, właściwy tryb życia oraz brak złych nawyków. W ciężkich przypadkach chorób stosuje się leczenie farmakologiczne w celu przywrócenia liczby dojrzałych komórek glejowych – oligodendrocytów.
