Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Узлы Ранвье» перенаправляются сюда. Для группы см. Узлы Ранвье (группа) .
Узел Ранвье
Gray631.png
Рисунок аксона периферического нерва (обозначенный «осевой цилиндр»), показывающий узел Ранвье вместе с другими особенностями.
Przewężenie Ranviera.jpg
Узлы Ранвье
Подробности
СистемаНервная система
Место расположенияМиелинизированные аксоны из нерва
Идентификаторы
латинскийинцизура миелини
MeSHD011901
THH2.00.06.2.03015
Анатомические термины микроанатомии

Ранвье ( / ˌ г ɑː п v я eɪ / Rähn -vee- А.Ю. , / г ɑː п v я eɪ / -⁠ay ), [1] , также известный как зазоры миелина-оболочка , происходит вдоль миелиновые аксона где аксолемма выходит во внеклеточное пространство. Узлы Ранвье неизолированы и сильно обогащены ионными каналами , что позволяет им участвовать в обмене ионами, необходимыми для восстановления потенциала действия.. Нервная проводимость в миелинизированных аксонах называется скачкообразной проводимостью (от латинского saltare «прыгать или прыгать») из-за того, как потенциал действия, кажется, «перескакивает» от одного узла к другому вдоль аксона. Это приводит к более быстрой передаче потенциала действия.

Обзор [ править ]

Структура типичного нейрона
Узел Ранвье
Дендрит
Сома
Аксон
Ядро
Узел
Ранвье
Аксон терминал
Шванновская ячейка
Миелиновой оболочки

Многие аксоны позвоночных окружены миелиновой оболочкой, обеспечивающей быстрое и эффективное скачкообразное («скачущее») распространение потенциалов действия. Контакты между нейронами и глиальными клетками демонстрируют очень высокий уровень пространственной и временной организации в миелинизированных волокнах. Миелинизирующие глиальные клетки ; олигодендроциты в центральной нервной системе (ЦНС) и шванновские клетки в периферической нервной системе (ПНС) обернуты вокруг аксона, оставляя аксолемму относительно непокрытой в регулярно расположенных узлах Ранвье.

Межузловые глиальные мембраны сливаются с образованием компактного миелина , тогда как заполненные цитоплазмой паранодальные петли миелинизирующих клеток спирально обернуты вокруг аксона с обеих сторон узлов. Эта организация требует жесткого контроля развития и формирования множества специализированных зон контакта между различными участками мембраны миелинизирующих клеток. Каждый узел Ранвье окружен паранодальными областями, где спиралевидно завернутые глиальные петли прикреплены к аксональной мембране с помощью перегородочного соединения.

Сегмент между узлами Ранвье называется междоузлием , а его наиболее удаленная часть, которая контактирует с параузлами, называется юкстапаранодальной областью. Узлы инкапсулированы микроворсинками, отходящими от внешней стороны мембраны шванновских клеток в ПНС, или перинодальными расширениями от астроцитов в ЦНС.

Структура [ править ]

Междоузлия - это миелиновые сегменты, а промежутки между ними называются узлами. Размер и расстояние между междоузлиями изменяются в зависимости от диаметра волокна по криволинейной зависимости, которая оптимизирована для максимальной скорости проводимости. [2] Размер узлов колеблется от 1 до 2 мкм, в то время как междоузлия может достигать (а иногда даже больше) 1,5 мм в длину, в зависимости от диаметра аксона и типа волокна.

Структура узла и прилегающих к нему паранодальных областей отличается от междоузлий под компактной миелиновой оболочкой, но очень похожи в ЦНС и ПНС. Аксон подвергается воздействию внеклеточной среды в узле и сужен в своем диаметре. Уменьшение размера аксона отражает более высокую плотность упаковки нейрофиламентов в этой области, которые менее сильно фосфорилируются и транспортируются медленнее. [3] Везикулы и другие органеллы также увеличиваются в узлах, что указывает на то, что существует узкое место для аксонального транспорта в обоих направлениях, а также для локальной передачи аксонально-глиальных сигналов.

Когда продольный разрез делается через миелинизирующую шванновскую клетку в узле, представлены три отличительных сегмента: стереотипное междоузлие , паранодальная область и сам узел. В межузловой области шванновская клетка имеет внешний воротник из цитоплазмы, компактную миелиновую оболочку и внутренний воротник из цитоплазмы, а также аксолемму. В паранодальных областях петли паранодальной цитоплазмы контактируют с утолщениями аксолеммы, образуя перегородочные соединения. В одном только узле аксолемма контактирует с несколькими микроворсинками Шванна и содержит плотную подстилку цитоскелета.

Различия в центральной и периферической нервной системе [ править ]

Хотя исследования переломов замораживанием показали, что узловая аксолемма как в ЦНС, так и в ПНС обогащена внутримембранными частицами (IMP) по сравнению с междоузлиями, существуют некоторые структурные различия, отражающие их клеточные составляющие. [3] В ПНС специализированные микроворсинки выступают из внешнего воротника шванновских клеток и очень близко подходят к узловой аксолемме крупных волокон. Выступы шванновских клеток перпендикулярны узлу и расходятся от центральных аксонов. Однако в ЦНС один или несколько астроцитарных процессов происходят в непосредственной близости от узлов. Исследователи заявляют, что эти процессы происходят из многофункциональных астроцитов, а не из популяции астроцитов, предназначенных для контакта с узлом. С другой стороны, в PNS базальная пластинка, которая окружает шванновские клетки, является непрерывной через узел.

Состав [ править ]

Узлы Ранвье содержат Na + / K + АТФазы, обменники Na + / Ca2 + и высокую плотность потенциал-управляемых каналов Na +, которые генерируют потенциалы действия. Натриевый канал состоит из порообразующей α-субъединицы и двух дополнительных β-субъединиц, которые прикрепляют канал к внеклеточным и внутриклеточным компонентам. Узлы Ранвье в центральной и периферической нервной системе в основном состоят из субъединиц αNaV1.6 и β1. [4] Внеклеточная область субъединиц β может связываться с собой и с другими белками, такими как тенасцин R и молекулы клеточной адгезии нейрофасцин и контактин. Контактин также присутствует в узлах ЦНС, и взаимодействие с этой молекулой увеличивает поверхностную экспрессию каналов Na +.

Анкириновый были установлено, ограниченно с βIV спектриной, в спектрине изоформы , обогащенной в узлах Ранвия и аксоном начальных сегментов. Узлы PNS окружены микроворсинками шванновских клеток , которые содержат ERM и EBP50, которые могут обеспечивать связь с актиновыми микрофиламентами. Несколько белков внеклеточного матрикса обогащены в узлах Ранвье, в том числе тенасцина-R , Bral-1 , и протеогликанов NG2, а также phosphacan и версикан V2. В узлах ЦНС аксональные белки также включают контактин; однако микроворсинки шванновских клеток заменяются перинодальными отростками астроцитов .

Молекулярная организация [ править ]

Молекулярная организация узлов соответствует их специализированной функции при распространении импульсов. Уровень натриевых каналов в узле по сравнению с междоузлием предполагает, что количество IMP соответствует натриевым каналам. Калиевые каналы практически отсутствуют в узловой аксолемме, тогда как они сильно сконцентрированы в паранодальной аксолемме и мембранах шванновских клеток в узле. [3]Точная функция калиевых каналов не совсем раскрыта, но известно, что они могут способствовать быстрой реполяризации потенциалов действия или играть жизненно важную роль в буферизации ионов калия в узлах. Это сильно асимметричное распределение потенциалзависимых натриевых и калиевых каналов резко контрастирует с их диффузным распределением в немиелинизированных волокнах. [3] [5]

Нитевидная сеть, прилегающая к узловой мембране, содержит белки цитоскелета, называемые спектрином и анкирином . Высокая плотность анкирина в узлах может иметь функциональное значение, потому что несколько белков, которые заселяются в узлах, обладают общей способностью связываться с анкирином с чрезвычайно высоким сродством. Все эти белки, включая анкирин, обогащены начальным сегментом аксонов, что предполагает функциональную взаимосвязь. Теперь связь этих молекулярных компонентов с кластеризацией натриевых каналов в узлах все еще не известна. Хотя сообщалось, что некоторые молекулы клеточной адгезии непостоянно присутствуют в узлах; однако известно, что множество других молекул сильно заселены на глиальных мембранах паранодальных областей, где они вносят вклад в его организацию и структурную целостность.

Развитие [ править ]

Миелинизация нервных волокон [ править ]

Сложные изменения, которым Шванновская клетка претерпевает в процессе миелинизации периферических нервных волокон, наблюдались и изучались многими. Начальная оболочка аксона происходит без прерывания по всей длине шванновской клетки . Последовательность этого процесса заключается в свертывании поверхности шванновских клеток таким образом, что образуется двойная мембрана из противоположных граней свернутой поверхности шванновских клеток . Эта мембрана растягивается и спирально оборачивается снова и снова по мере продолжения свертывания поверхности шванновских клеток . В результате увеличение толщины продолжения миелинаоболочка по диаметру поперечного сечения легко определяется. Также очевидно, что каждый из последовательных витков спирали увеличивается в размере по длине аксона по мере увеличения числа витков. Однако неясно, можно ли объяснить увеличение длины миелиновой оболочки исключительно увеличением длины аксона, покрытого каждым последующим витком спирали, как объяснялось ранее. На стыке двух шванновских клеток вдоль аксона направления ламеллярного выступа миелиновых окончаний имеют противоположное значение. [6] Это соединение, смежное с шванновскими ячейками, составляет область, обозначенную как узел Ранвье.

Ранние стадии [ править ]

Исследователи доказывают, что в развивающейся ЦНС Nav1.2 изначально экспрессируется во всех формирующих узлах Ранвье. [7] При созревании узловая Nav1.3 подавляется и заменяется Nav1.6. Naz1.2 также экспрессируется во время формирования узла PNS, что указывает на то, что переключение подтипов Nav-канала является общим явлением в CNS и PNS. В этом же исследовании было показано, что Nav1.6 и Nav1.2 совместно локализуются во многих узлах Ранвье во время ранней миелинизации. Это также привело к предположению, что ранние кластеры каналов Nav1.2 и Nav1.6 должны впоследствии стать узлами Ранвье. Нейрофаскинтакже сообщается, что это один из первых белков, который накапливается во вновь формирующихся узлах Ранвье. Также обнаружено, что они обеспечивают сайт зародышеобразования для присоединения анкирина G, каналов Nav и других белков. [8] Недавняя идентификация глиомедина, белка микроворсинок шванновских клеток, как вероятного партнера по связыванию аксонального нейрофасцина, дает существенные доказательства важности этого белка в рекрутировании каналов Nav в узлы Ранвье. Кроме того, Lambert et al. и Eshed et al. также указывает на то, что нейрофаскиннакапливается перед навигационными каналами и, вероятно, будет играть решающую роль в самых ранних событиях, связанных с образованием узла Ранвье. Таким образом, несколько механизмов могут существовать и работать синергетически для облегчения кластеризации каналов навигации в узлах Ранвье.

Узловое образование [ править ]

Первым событием, по-видимому, является накопление молекул клеточной адгезии, таких как NF186 или NrCAM. Внутриклеточные области этих молекул клеточной адгезии взаимодействуют с анкирином G, который служит якорем для натриевых каналов. В то же время периаксональное расширение глиальной клетки оборачивается вокруг аксона, давая начало паранодальным областям. Это движение вдоль аксона вносит значительный вклад в общее формирование узлов Ранвье, позволяя геминодам, сформированным на краях соседних глиальных клеток, сливаться в полные узлы. Септатоподобные соединения образуются в паранодальных узлах с обогащением NF155 в глиальных параноузловых петлях. Сразу после ранней дифференцировки узловых и паранодальных областей калиевые каналы, Caspr2 и TAG1 накапливаются в прилегающих паранодальных областях.Это накопление непосредственно совпадает с образованием компактныхмиелин . В зрелых узловых областях взаимодействия с внутриклеточными белками кажутся жизненно важными для стабильности всех узловых областей. В ЦНС олигодендроциты не имеют микроворсинок, но, по-видимому, способны инициировать кластеризацию некоторых аксональных белков через секретируемые факторы. Комбинированные эффекты таких факторов с последующими движениями, генерируемыми обертыванием периаксонального удлинения олигодендроцитов, могут объяснять организацию узлов ЦНС Ранвье.

Функция [ править ]

Потенциал действия [ править ]

Потенциал действия является всплеск как положительных , так и отрицательных ионов разряда , который перемещается вдоль мембраны клетки. [9] Создание и проведение потенциалов действия представляет собой фундаментальное средство коммуникации в нервной системе. Потенциалы действия представляют собой быстрое изменение напряжения на плазматической мембране аксонов. Эти быстрые развороты опосредуются потенциалозависимыми ионными каналами, обнаруженными в плазматической мембране . Потенциал действия перемещается из одного места в ячейке в другое, но поток ионовчерез мембрану происходит только в узлах Ранвье. В результате сигнал потенциала действия скачет по аксону от узла к узлу, а не распространяется плавно, как это происходит в аксонах, лишенных миелиновой оболочки. Кластеризация потенциалзависимых каналов ионов натрия и калия в узлах допускает такое поведение.

Соляная проводимость [ править ]

Поскольку аксон может быть немиелинизированным или миелинизированным, потенциал действия может перемещаться вниз по аксону двумя способами. Эти методы называются непрерывной проводимостью для немиелинизированных аксонов и скачкообразной проводимостью для миелинизированных аксонов. Сальтаторная проводимость определяется как потенциал действия, перемещающийся дискретными скачками вниз по миелинизированному аксону.

Этот процесс описывается как заряд, пассивно распространяющийся на следующий узел Ранвье, чтобы деполяризовать его до порогового значения, которое затем запускает потенциал действия в этой области, который затем будет пассивно распространяться на следующий узел и так далее.

Сальтовая проводимость дает одно преимущество перед проводимостью, которая происходит вдоль аксона без миелиновых оболочек. Дело в том, что повышенная скорость, обеспечиваемая этим режимом проведения, обеспечивает более быстрое взаимодействие между нейронами. С другой стороны, в зависимости от средней частоты возбуждения нейрона, расчеты показывают, что энергетические затраты на поддержание потенциала покоя олигодендроцитов могут перевесить экономию энергии за счет потенциалов действия. [10] Таким образом, миелинизация аксонов не обязательно экономит энергию.

Правила формирования [ править ]

Регулирование параноза через накопление митохондрий [ править ]

Митохондрии и другие мембранные органеллы обычно обогащены в области PNP периферических миелинизированных аксонов, особенно аксонов большого калибра. [11] Фактическая физиологическая роль этого накопления и факторы, которые его регулируют, не изучены; однако известно, что митохондрии обычно присутствуют в областях клетки, которые требуют высокой энергии. В этих же областях они также считаются содержащими конусы роста, синаптические терминалы и сайты инициации и регенерации потенциала действия, такие как узлы Ранвье. В синаптических окончаниях митохондрии производят АТФ, необходимый для мобилизации пузырьков для нейротрансмиссии. В узлах Ранвье митохондриииграют важную роль в проведении импульсов, производя АТФ, который необходим для поддержания активности энергоемких ионных насосов. Подтверждая этот факт, в аксоплазме PNP крупных периферических аксонов присутствует примерно в пять раз больше митохондрий, чем в соответствующих межузловых областях этих волокон. [11]

Узловое регулирование [ править ]

Через αII-Spectrin [ править ]

Сальтаторная проводимость в миелинизированных аксонах требует организации узлов Ранвье, тогда как потенциал-управляемые натриевые каналы сильно заселены. Исследования показывают, что αII-Spectrin, компонент цитоскелета, обогащается в узлах и параузлах на ранних стадиях, и по мере созревания узлов экспрессия этой молекулы исчезает. [12] Также доказано, что αII-Spectrin в аксональном цитоскелете абсолютно жизненно важен для стабилизации кластеров натриевых каналов и организации зрелого узла Ранвье.

Возможная регуляция через распознающую молекулу OMgp [ править ]

Ранее было показано, что OMgp (олигодендроцитарный миелиновый гликопротеин) кластеры в узлах Ранвье и может регулировать паранодальную архитектуру, длину узла и разрастание аксонов в узлах. [13] Однако последующее исследование показало, что антитело, используемое ранее для идентификации OMgp в узлах, перекрестно реагирует с другим обогащенным узлами компонентом версиканом V2 и что OMgp не требуется для целостности узлов и пара узлов, что противоречит ранее описанной локализации. и предлагаемые функции OMgp на узлах. [14]

Клиническое значение [ править ]

Белки в этих возбудимых доменах нейрона при повреждении могут приводить к когнитивным расстройствам и различным невропатическим заболеваниям.

История [ править ]

Луи Антуан Ранвье (1835–1922)

Миелиновая оболочка длинных нервов была обнаружена и названа немецким патологом- анатомом Рудольфом Вирховым [15] в 1854 году. [16] Французский патолог и анатом Луи-Антуан Ранвье позже обнаружил узлы или промежутки в миелиновой оболочке, которые теперь носят его имя. . Ранвье родился в Лионе и был одним из самых выдающихся гистологов конца XIX века. Ранвье отказался от патологических исследований в 1867 году и стал ассистентом физиолога Клода Бернара . Он был председателем кафедры общей анатомии в Коллеж де Франс в 1875 году.

Его усовершенствованные гистологические методы и его работа как с поврежденными, так и с нормальными нервными волокнами стали всемирно известными. Его наблюдения за волокнистыми узлами и дегенерацией и регенерацией перерезанных волокон оказали большое влияние на парижскую неврологию в Сальпетриере . Вскоре после этого он обнаружил разрывы в оболочках нервных волокон, которые позже были названы Узлами Ранвье. Это открытие позже привело Ранвье к тщательному гистологическому исследованию миелиновых оболочек и шванновских клеток. [17]

Дополнительные изображения [ править ]

  • Полная схема нейронных клеток

  • Медуллированные нервные волокна, окрашенные нитратом серебра

См. Также [ править ]

  • Межузловой сегмент
  • Шванновская ячейка
  • Олигодендроцит
  • Миелин

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Узел Ранвье" . Dictionary.com .
  2. ^ gxnSalzer JL (1997). «Кластеризация натриевых каналов в узле Ранвье: близкие встречи типа аксон-глия» . Нейрон . 18 (6): 843–846. DOI : 10.1016 / S0896-6273 (00) 80323-2 . PMID 9208851 . S2CID 6743084 . Архивировано из оригинала на 2007-12-18 . Проверено 7 декабря 2007 .  
  3. ^ а б в г Зальцер JL (1997). «Кластеризация натриевых каналов в узле Ранвье: близкие встречи типа аксон-глия» . Нейрон . 18 (6): 843–846. DOI : 10.1016 / S0896-6273 (00) 80323-2 . PMID 9208851 . S2CID 6743084 . Архивировано из оригинала на 2007-12-18 . Проверено 7 декабря 2007 .  
  4. ^ Каплан MR; Cho MH; Уллиан Э.М.; Isom LL; Левинсон SR; Баррес Б.А. (2001). «Дифференциальный контроль кластеризации натриевых каналов Na (v) 1,2 и Na (v) 1,6 при развивающихся узлах ЦНС Ранвье» . Нейрон . 30 (1): 105–119. DOI : 10.1016 / S0896-6273 (01) 00266-5 . PMID 11343648 . S2CID 10252129 .  [ постоянная мертвая ссылка ]
  5. ↑ Black, JA, Sontheimer, H., Oh, Y., and Waxman, SG (1995). В Axon , S. Waxman, J. Kocsis и P. Stys, eds. Oxford University Press , Нью-Йорк , стр. 116–143.
  6. ^ Узмман Б.Г.; Ногейра-Граф Г. (1957). "Электронно-микроскопические исследования образования узлов Ранвье в седалищных нервах мыши" . Журнал биофизической и биохимической цитологии . 3 (4): 589–597. DOI : 10,1083 / jcb.3.4.589 . PMC 2224104 . PMID 13449102 .  
  7. ^ Бойко Т., Расбанд М.Н., Левинсон С.Р., Колдуэлл Дж. Х., Мандель Г., Триммер Дж. С. и др. (2001). «Компактный миелин определяет дифференциальное нацеливание двух изоформ натриевых каналов в одном аксоне» . Нейрон . 30 (1): 91–104. DOI : 10.1016 / S0896-6273 (01) 00265-3 . PMID 11343647 . S2CID 7168889 .  [ постоянная мертвая ссылка ]
  8. ^ Ламберта S, Дэвис JQ, Беннет V (1997). «Морфогенез узла Ранвье: скопления анкирина и анкирин-связывающих интегральных белков определяют промежуточные звенья раннего развития» . Журнал неврологии . 17 (18): 7025–7036. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.17-18-07025.1997 . PMC 6573274 . PMID 9278538 .  
  9. Перейти ↑ Fry, C (2007). «Клеточная физиология I». Хирургия (Оксфорд) . 25 (10): 425–429. DOI : 10.1016 / j.mpsur.2007.07.007 .
  10. ^ Харрис; Этвуд (2012). «Энергетика белого вещества ЦНС» . Журнал неврологии . 32 (1): 356–371. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.3430-11.2012 . PMC 3272449 . PMID 22219296 .  
  11. ^ a b Einheber S, Bhat MA, Salzer JL (август 2006 г.). «Нарушенные соединения аксо-глиальных клеток приводят к накоплению аномальных митохондрий в узлах Ранвье» . Биология нейронной глии . 2 (3): 165–174. DOI : 10.1017 / S1740925X06000275 . PMC 1855224 . PMID 17460780 .  
  12. ^ Voas М.Г., Lyons Д.А., Нейлор С.Г., Арана N, Расбанд MN, Talbot WS (март 2007). «альфаII-спектрин необходим для сборки узлов Ранвье в миелинизированных аксонах». Текущая биология . 17 (6): 562–8. DOI : 10.1016 / j.cub.2007.01.071 . PMID 17331725 . S2CID 14537696 .  
  13. ^ Хуанг, JK; Филлипс, GR; Рот, AD; Педраса, L; Шан, Вт; Белкайд, Вт; Mi, S; Фекс-Свеннингсен, А; Florens, L; Йетс III, младший; Колман, Д.Р. (2005). «Глиальные мембраны в узле Ранвье предотвращают рост нейритов». Наука . 310 (5755): 1813–17. Bibcode : 2005Sci ... 310.1813H . DOI : 10.1126 / science.1118313 . PMID 16293723 . S2CID 17410200 .  
  14. ^ Чанг, KJ; Susuki, K; Dours-Zimmermann, MT; Циммерманн, Д.Р .; Расбанд, MN (2010). «Гликопротеин миелина олигодендроцитов не влияет на узел структуры или сборки Ранвье» . J Neurosci . 30 (43): 14476–81. DOI : 10.1523 / JNEUROSCI.1698-10.2010 . PMC 2976578 . PMID 20980605 .  
  15. ^ синд / 3816 в Кто это назвал?
  16. ^ Вирхов R (1854). "Über das ausgebreitete Vorkommen einer dem Nervenmark analogen Substanz in den tierischen Geweben" . Archiv für patologische Anatomie und Physiologie und für klinische Medicin . 6 (4): 562–572. DOI : 10.1007 / BF02116709 . S2CID 20120269 . 
  17. ^ Барбара JG (2005). "Les étranglements annulaires de Louis Ranvier (1871)" (PDF) . Lettre des Neurosciences . 28 : 3–5.

Внешние ссылки [ править ]

  • База данных, центрированная по ячейкам - Узел Ранвье
  • Анатомическое фото: нервный / pns / nerve2 / nerve5 - Сравнительная органология в Калифорнийском университете в Дэвисе - "PNS, нерв (LM, средний)"