Axoplazma - Axoplasm

Axoplasm je cytoplasmy v axonu jednoho neuronu (nervové buňky). U některých typů neuronů to může být více než 99% celkové cytoplazmy.

Axoplasm má odlišné složení organel a jiných materiálů, než je nalézt v neuronu buněk těla ( soma ) nebo dendritů. V axonálním transportu (také známém jako axoplazmatický transport) jsou materiály přenášeny axoplazmou do nebo ze soma.

Elektrický odpor v axoplasm, tzv axoplasmic odpor, je jedním z aspektů kabelových vlastnostech neuronu, protože to má vliv na rychlost jízdy s akčního potenciálu dolů axonu. V případě, že axoplasm obsahuje mnoho molekul , které nejsou elektricky vodivé , bude to pomalu dráhu potenciálu, neboť to způsobí další ionty proudí přes axolemma (axonu je membrána), než přes axoplasm.

Struktura

Axoplazma se skládá z různých organel a cytoskeletálních prvků. Axoplazma obsahuje vysokou koncentraci podlouhlých mitochondrií , mikrofilament a mikrotubulů . Axoplazmě chybí velká část buněčného aparátu ( ribozomy a jádro ) potřebného k transkripci a překladu komplexních proteinů . Výsledkem je, že většina enzymů a velkých proteinů je transportována ze soma axoplazmou. Axonální transport probíhá buď rychlým nebo pomalým transportem. Rychlý transport zahrnuje vezikulární obsah (jako organely), který se pohybuje kolem mikrotubulů motorickými proteiny rychlostí 50–400 mm za den. Pomalý axoplazmatický transport zahrnuje pohyb cytosolických rozpustných proteinů a cytoskeletálních prvků mnohem pomalejší rychlostí 0,02-0,1 mm / den. Přesný mechanismus pomalého axonální dopravě zůstává neznámý, ale nedávné studie navrhují, že to může fungovat na základě přechodné spojení s rychlými axonů transportních váčků . Ačkoli axonální transport je zodpovědný za většinu organel a komplexních proteinů přítomných v axoplazmě, nedávné studie ukázaly, že v axoplazmě dochází k určité translaci. Tato axoplazmatická translace je možná díky přítomnosti lokalizovaných translačně tichých mRNA a ribonukleárních proteinových komplexů .

Funkce

Transdukce signálu

Axoplazma je nedílnou součástí celkové funkce neuronů při šíření akčního potenciálu axonem. Množství axoplazmy v axonu je pro kabelové vlastnosti axonu v teorii kabelů důležité. Pokud jde o teorii kabelů , axoplazmatický obsah určuje odolnost axonu vůči potenciální změně. Skládající se cytoskeletální prvky axoplazmy, nervových vláken a mikrotubulů poskytují rámec pro axonální transport, který umožňuje neurotransmiterům dosáhnout synapse . Axoplazma dále obsahuje presynaptické vezikuly neurotransmiteru, které se nakonec uvolní do synaptické štěrbiny .

Detekce poškození a regenerace

Axoplazma obsahuje jak mRNA, tak ribonukleární proteiny potřebné pro syntézu axonálních proteinů. Ukázalo se, že syntéza axonálních proteinů je nedílnou součástí nervové regenerace i lokalizovaných odpovědí na poškození axonů. Když je poškozený axon, je zapotřebí jak axonální translace, tak retrográdní axonální transport k šíření signálu do soma, že je buňka poškozena.

Dějiny

Axoplazma nebyla hlavním cílem neurologického výzkumu až do mnoha let učení funkcí a vlastností chobotnicových obřích axonů . Axony obecně bylo velmi obtížné studovat kvůli jejich úzké struktuře a v těsné blízkosti gliových buněk . K vyřešení tohoto problému byly použity chobotnaté axony jako zvířecí model vzhledem k relativně velkým axonům ve srovnání s lidmi nebo jinými savci. Tyto axony byly studovány hlavně za účelem pochopení akčního potenciálu a axoplazma byla brzy chápána jako důležitá v membránovém potenciálu . Axoplazma byla původně považována za velmi podobnou cytoplazmě, ale axoplazma hraje důležitou roli při přenosu živin a elektrického potenciálu, který je generován neurony.

Ve skutečnosti se ukázalo docela obtížné izolovat axony od myelinu, který jej obklopuje, takže obří chobotnice axonu je středem mnoha studií, které se dotýkají axoplazmy. Vzhledem k tomu, že se více poznatků získaných studiem signalizace, která se vyskytuje v neuronech, stalo důležitým tématem výzkumu přenos živin a materiálů. Mechanismy šíření a trvalého elektrického potenciálu byly ovlivněny rychlým axonálním transportním systémem. Rychlý axonální transportní systém využívá k pohybu axoplazmu a obsahuje mnoho nevodivých molekul, které mění rychlost těchto elektrických potenciálů napříč axonem, ale opačný vliv nenastává. Rychlý axonální transportní systém je schopen fungovat bez axolema, z čehož vyplývá, že elektrický potenciál neovlivňuje transport materiálů axonem. Toto pochopení vztahu axoplazmy ohledně transportu a elektrického potenciálu je kritické pro pochopení celkových mozkových funkcí.

S těmito znalostmi se axoplazma stala modelem pro studium různé buněčné signalizace a funkcí pro výzkum neurologických onemocnění, jako je Alzheimerova choroba a Huntingtonova choroba . Rychlý axonální transport je rozhodujícím mechanismem při zkoumání těchto onemocnění a určování toho, jak může nedostatek materiálů a živin ovlivnit progresi neurologických poruch.

Reference