HISTOLOGIA
Transport Aksonalny
Logistyka w komórce nerwowej i wszystkich innych komórkach jest oparta na tzw. Cytoszkielecie. Cytoszkielet składa się z molekuł aktywnych, tzw. Filamentów cienkich, filamenty pośrednie o średnicy 10 mikrometrów których w komórkach jest bez liku. Ostatnie są te najbardziej sprawne szlaki przerzutu białek – mikrotubule. Są one dużymi strukturami w środku zawierającymi pusty kanał. Ściana utworzona jest z 13 protofilamentów zbudowanych z tubuliny alfa i beta. Wszystkie te struktury potrafią rosnąć. Mówimy że mają biegun plus (polimeryzacyjny) i biegun minus. Czyli każdy ze składników cytoszkieletu wydłuża się i skraca się. Czyli tak jakby ta autostrada zmienia swój zasięg. Może się przysuwać/odsuwać od określonych struktur.
Centralnie położone są lizosomy wtórne które transportują wirusy, bakterie, toksyny i inne miłe rzeczy do ciała komórki.
Siatka gładka, mitochondria i lizosomy – czyli struktury błoniaste odpowiadają za transport wraz z cytoszkieletem. Właściwie transport aksoplazmatyczny odbywa się w oparciu o ruch składowych błonowych komórki – jest to tzw. Szybki transport – który powoduje że mediatory przemieszczają się z prędkością 410 mm/dobę. Intensywnie działające synapsy muszą ulegać naprawie której elementy również dostarczane są drogą szybkiego transportu.
Szkielet komórki odpowiada zaś za transport powolny.
Kinezyna zawsze transportuje sus. Z ciała komórki do aksolemmy i błony presynaptycznej czyli zawsze do końca neurytu/dendrytu/końca ciała komórki.
Dyneina natomiast transportuje substancje w kierunku przeciwnym czyli od zakończenia nerwowego do ciała komórki nerwowej.
Czyli transport cytoplazmatyczny jest ruchem opartym o elementy cytoszkieletu jak i elementy błoniaste odbywającym się dwukierunkowo.
Kinezynowy ruch zakłada połączenie wakuoli do kinezyny i transport do zakończenia komórki nerwowej. Jest to bardzo racjonalna gospodarka systemem błon ponieważ każda wakuola musi być obłożona. Czyli z jednej strony ruch do zakończenia nie tylko transportuje substancję ale także za pomocą wakuoli wymienia uszkodzone elementy aksolemmy. Z drugiej strony białka uszkodzone są poddawane recyklingowi czyli wracają do komórki do aparatu Golgiego gdzie są ponownie przerabiane i wprowadzane w obieg.
Transport ortogradowy – transport od ciała do zakończenia nerwowego.
Transport retrogradowego – od zakończenia do ciała
Przykładem takiego transportu retrogradowego jest wykorzystywany w laboratoriach: peroksydaza chrzanowa (widoczna w mikroskopie świetlnym~!) podawana w otoczenie neuronu zostaje wytapetowana na dendrytach, aksonie i ciele komórki po paru godzinach. W ten sposób można badać ciągłość włókien nerwowych.
Główki białek transportujących będące ATP-azą mogą przyłączyć ATP, rozłożyć ją a następnie w efekcie wykonać ruch wzdłuż cytoszkieletu.
Uporządkowanie informacji na temat transportu aksoplazmatycznego:
Transport szybki realizowany przez wakuole
Mediatory
Białka
Lipidy
Cukry
Transport mitochondrialny – również szybki
Składniki błon mitochondrialnych
Enzymy mitochondrialne
Transport lizosomalny – oparty na ciałkach wielopęcherzykowych.
Transporty wolne w zakresie od 0,5 – 1 mm/dobę
Realizowane przez:
Włókienka aktynowe
Neurofilamenty
Mikrotubule
Transport aksoplazmatyczny ma szereg cech:
Transport specyficzny – dotyczy tylko wybranych białek!
Transport wektorowy – może się odbywać ruch od ciała do zakończenia lub odwrotnie.
Transport aktywny – wymaga ATP
Transport wymagający nieuszkodzonego ciała i wypustek komórki nerwowej.
Ruch w obrębie transportu aksoplazmatycznego nie jest prostoliniowy czyli jednostajny tylko jest skokowy! Są one rezultatem główek kinezyny i dyneiny które są naprzemiennie uruchamiane za pomocą ATP.
Polaryzacja ultrastrukturalna (dot. dendrytu – przedział somatodendrytyczny):
- RER, rybosomy, aparat Golgiego
- lokalizacja aparatu syntezy białek
- odpowiedzią na impuls w cz. postsynaptycznej jest synteza białek
- powstanie śladu pamięciowego
Nie ma ultrastruktury w aksonach poza mitochondrium
Białka cytoszkieletu z rodziny MAP:
- wyłącznie w przedziale somatodendrytycznym – MAP2 (A i B)
- w przewadze w przedziale somatodendrytycznym – MAP1A
Białka błony postsynaptycznej:
- receptory neuroprzekaźników
- enzymy
Dendrytyczne mRNA:
- αCAM Kii (podjednostka alfa-kinazy zależnej od wapnia/kalmoduliny)
- BC200 – specyficzne dla neuronów mózgowych, sam nie koduje ale spełnia funkcję pomocniczą w syntezie
Przedział aksonalny:
- nie zachodzi synteza białek (z wyjątkiem mitochondriów)
- białka aksonu powstają w perikarionie: białka cytoszkieletu: Tau (w przewadze), MAP1BI
Białka błony presynaptycznej:
- autoreceptory, nośniki białkowe, pompy jonowe (np. Na/K)
- pęcherzyki zawierające neuroprzekaźniki: zw. drobnocząsteczkowe (acetylocholina, GABA, aminy biogenne, aminokwasy), syntetyzowane w cytoplazmie zak. nerwowego (neuropeptydy-modulatory przekaźnictwa nerwowego), produkowane w ciele komórki
Białka motoryczne: kinezyny, dyneiny (mają główkę, która łączy białko motoryczne z cytoszkieletem)
Rodzaje transportu aksonalnego
Wolny
Jednokierunkowy od ciała do końca neurytu
Szybki
Albo odkomórkowy (szybszy) albo dokomórkowy (wolniejszy)
Wolny
- do 3mm/dzień
- transport neurofilamentów i mikrotubul
- polimeryzują na terenie perikarionu polimery
- polimeryzują na terenie wypustek mono- i oligomery
- transport wzdłuż wypustek (stała polaryzacja i depolaryzacja)
Autostop – proteoliza w cz. presynaptycznej – rozkład mikrotubul
Szybki:
250-400 mm/dzień (zależy od typu białka motorycznego)
Zstępujący:
Pęcherzyki synaptyczne (1,5 mikro m/sek)
Mitochondria (0,66 mikro m/sek)
Pęcherzyki z enzymami i neuropeptydami
Fosfolipidy błonowe
Wstępujący:
Pęcherzyki z materiałem egzogennym (z endocytozy – czynniki troficzne lub materiał do degradacji)
Lizosomy (0,2 – 0,5 mikro m/sek)
Dwukierunkowość transportu wynika z udziału 2 nadrodzin białek polimeru aktywującego (np. mikrotubul) i czerpiących energię z hydrolizy ATP lub GTP
Kinezyny poruszają się na ogół w kierunku końca z mikrotubuli
Dyneina cytoplazmatyczna