Миелин и роль глиальных клеток в проведении возбуждения по аксонам
Важной функцией олигодендроцитов и шванновских клеток является формирование вокруг аксонов миелиновой оболочки - слоя с высоким сопротивлением, который подобен изолирующей оболочке электрического провода ( глава 7 ). Миелиновая оболочка прерывается в перехватах Ранвье ( рис. 8.7 ), которые расположены вдоль аксона через равные интервалы. Характерной особенностью перехватов в ЦНС являются отростки астроцитов , которые контактируют с аксоном . Поскольку ионные токи, возникающие при проведении потенциала действия, не могут проходить через миелин, ионы перемещаются только в местах перехватов. В результате скорость проведения по аксону значительно возрастает.
Несколько интересных вопросов возникает относительно связи шванновских клеток и олигодендроцитов с аксонами при формировании миелина . Например, какие генетические и внешние факторы позволяют глиальным клеткам выбирать подходящие аксоны, окружить их в надлежащее время и поддерживать миелиновую оболочку? Каковы характеристики нейрологических нарушений миелина, вызванных заболеванием или генетическими нарушениями? Формирование миелиновой оболочки в процессе развития происходит в результате комплексных и точных взаимодействий между нейронами и глиальными клетками. Расстояние между перехватами, зазор между глиальной клеткой и нейроном в участках, прилегающих к перехватам, распределение натриевых и калиевых каналов регулируемся таким обратом, чтобы обеспечить быстрое проведение импульса по аксону.
Динамическое взаимодействие между нейронами и шванновскимк клетками было исследовано в культуральных условиях, при которых воспроизводятся как развитие самих шванновских клеток, так и процессы миелинизации и ремиелинизации аксонов. Ключевые белки, участвующие во взаимодействии между шванновскими клетками и аксоном, идентифицированы. Например, Шуутер и его коллеги показали, что когда шванновские клетки выращиваются в культуральных условиях сами по себе, то они синтезируют белок периферического миелина (известный как PMР22 ). В этих условиях обоpoт PMP22 очень быстр, и он подвергается деградации в эндоплазматическом ретикулуме . Если к этой культуре добавить нейроны ( рис. 8.8 ), то сразу после контакта между нейроном и шванновской клеткой PMP22 перемещается в мембрану шванновской клетки. Это является важным этапом в формировании миелина. Вместе с тем, механизм сигнализации между нейронами и шванновскими клетками пока неизвестен.
Точное количество производимого PMP22 является критическим для надлежащей миелинизации; избыточное или недостаточное производство РМР22 является причиной некоторых заболеваний. На рис. 8.9 показано, что замена всего одной аминокислоты в PMP22 (например, лейцина на пролин ) приводит у мышей к заболеванию ("trembler") , которое характеризуется дефицитом миелинизации и серьезными неврологическими проблемами . Такая же мутация ответственна за наследственную нейропатию у человека .
Глиальные клетки, также влияют на образование кластеров натриевых каналов в миелинизированных нервных волокнах. При миелинизации, демиелинизации и ремиелинизации изменяется распределение ионных каналов в перехватах, участках возле и между перехватами. Эти процессы напоминают кластеризацию рецепторов нейромедиаторов в постсинаптической мембране при формировании синапса . Отростки астроцитов в области перехвата также интенсивно связываются с сакситоксином (токсин который связывается с натриевыми каналами , глава 6 ), что предполагает высокую плотность натриевых каналов на глиальной мембране. Было предположено, что натриевые каналы переносятся от астроцитов к перехватам Ранвье, однако это интересное предположение не получило пока прямого доказательства.
