Аксоплазма - Axoplasm

Аксоплазме является цитоплазмы в аксона о наличии нейрона (нервной клетки). Для некоторых типов нейронов это может составлять более 99% всей цитоплазмы.

Аксоплазма имеет другой состав органелл и других материалов, чем тот, который содержится в теле клетки нейрона ( соме ) или дендритах. При аксональном транспорте (также известном как аксоплазматический транспорт) материалы переносятся через аксоплазму в или из сомы.

Электрическое сопротивление в аксоплазме, называется axoplasmic сопротивления, является одним из аспектов свойств кабельного нейрона, потому что это влияет на скорость перемещения с потенциалом действия вниз аксон. Если аксоплазма содержит много молекул , которые не являются электропроводящими , это замедлит перемещение потенциала, потому что это заставит больше ионов проходить через аксолемму (мембрану аксона), чем через аксоплазму.

Структура

Аксоплазма состоит из различных органелл и элементов цитоскелета. Аксоплазма содержит высокую концентрацию удлиненных митохондрий , микрофиламентов и микротрубочек . В аксоплазме отсутствует большая часть клеточного аппарата ( рибосомы и ядра ), необходимого для транскрипции и трансляции сложных белков . В результате большинство ферментов и крупных белков транспортируются из сомы через аксоплазму. Транспорт аксонов осуществляется либо быстрым, либо медленным транспортом. Быстрый транспорт предполагает перемещение везикулярного содержимого (например, органелл) по микротрубочкам моторными белками со скоростью 50–400 мм в день. Медленный аксоплазматический транспорт включает перемещение цитозольных растворимых белков и цитоскелетных элементов с гораздо меньшей скоростью - 0,02-0,1 мм / день. Точный механизм медленного транспорта аксонов остается неизвестным, но недавние исследования предположили, что он может функционировать посредством временной ассоциации с пузырьками быстрого транспорта аксонов . Хотя аксональный транспорт отвечает за большинство органелл и сложных белков, присутствующих в аксоплазме, недавние исследования показали, что некоторая трансляция действительно происходит в аксоплазме. Эта аксоплазматическая трансляция возможна из-за присутствия локализованной трансляционно молчащей мРНК и рибонуклеарных белковых комплексов .

Функция

Передача сигнала

Аксоплазма является неотъемлемой частью общей функции нейронов по распространению потенциала действия через аксон. Количество аксоплазмы в аксоне важно для кабельных свойств аксона в теории кабеля. Что касается теории кабеля , содержание аксоплазмы определяет устойчивость аксона к изменению потенциала. Составляющие цитоскелетные элементы аксоплазмы, нервных волокон и микротрубочек обеспечивают каркас для аксонального транспорта, который позволяет нейротрансмиттерам достигать синапса . Кроме того, аксоплазма содержит пресинаптические везикулы нейротрансмиттера, которые в конечном итоге попадают в синаптическую щель .

Обнаружение повреждений и восстановление

Аксоплазма содержит как мРНК, так и рибонуклеарный белок, необходимые для синтеза аксонального белка. Было показано, что синтез аксонального белка является неотъемлемой частью как нейральной регенерации, так и локальных ответов на повреждение аксонов. Когда аксон поврежден, требуется как аксональная трансляция, так и ретроградный аксональный транспорт для распространения сигнала в сому о том, что клетка повреждена.

История

Аксоплазма не была основным направлением неврологических исследований до тех пор, пока в течение многих лет не были изучены функции и свойства гигантских аксонов кальмаров . Аксоны в целом было очень трудно изучать из-за их узкой структуры и непосредственной близости к глиальным клеткам . Чтобы решить эту проблему, аксоны кальмаров были использованы в качестве модели животных из-за относительно огромных размеров аксонов по сравнению с людьми или другими млекопитающими. Эти аксоны в основном изучались для понимания потенциала действия, и вскоре стало понятно, что аксоплазма играет важную роль в мембранном потенциале . Сначала считалось, что аксоплазма очень похожа на цитоплазму, но аксоплазма играет важную роль в переносе питательных веществ и электрического потенциала, генерируемого нейронами.

На самом деле оказывается довольно сложно изолировать аксоны от миелина, который его окружает, поэтому гигантский аксон кальмара является центром внимания многих исследований, касающихся аксоплазмы. По мере того, как все больше знаний формировалось в результате изучения сигналов, происходящих в нейронах, передача питательных веществ и материалов стала важной темой для исследований. На механизмы пролиферации и устойчивых электрических потенциалов влияла быстрая система транспорта аксонов. Система быстрого аксонального транспорта использует аксоплазму для движения и содержит множество непроводящих молекул, которые изменяют скорость этих электрических потенциалов по аксону, но противоположного влияния не происходит. Система быстрого транспорта аксонов способна функционировать без аксолеммы, подразумевая, что электрический потенциал не влияет на транспортировку материалов через аксон. Это понимание взаимосвязи аксоплазмы с транспортным и электрическим потенциалом имеет решающее значение для понимания общих функций мозга.

С этим знанием, аксоплазме стал моделью для изучения сигналов клеток варьирования и функции для исследования неврологических заболеваний , таких как болезнь Альцгеймера и Хантингтона . Быстрый аксональный транспорт является решающим механизмом при изучении этих заболеваний и определении того, как недостаток материалов и питательных веществ может повлиять на прогрессирование неврологических расстройств.

Рекомендации