Что такое перехваты ранвье
Перехваты Ранвье
Перехваты Ранвье — периодические разрывы в изолирующих миелиновых оболочках миелинизированных аксонов в местах аксональных мембран, подвергаемых воздействию внеклеточного пространства. Перехваты Ранвье не изолированы и очень богаты ионными каналами, что позволяет им принимать участие в обмене ионов, необходимых для восстановления потенциала действия. Нервная проводимость в миелинизированных аксонах называется сальтаторным проведением (от лат. saltare — прыгать, скакать) из-за того, что потенциал действия «перескакивает» от одного узла к другому по всей длине аксона.
Общая информация
Многие аксоны позвоночных окружены миелиновой оболочкой, способствующей быстрому и эффективному сальтаторному («скачкообразному») распространению потенциалов действия. Контакты между нейронами и нейроглиями проявляют очень высокий уровень пространственной и временной организации в миелинизированных волокнах. Миелинизирующие клетки нейроглий; олигодендроциты в центральной нервной системе (ЦНС) и Шванновские клетки в периферической нервной системе (ПНС), обернуты вокруг аксона, оставляя аксолемму относительно незакрытой на равномерно расположенных перехватах Ранвье. Эти междуузловые глиальные мембраны сливаются для образования компактного миелина, в то время как заполненные цитоплазмой параузловые петли миелинизирующих клеток спирально закручены вокруг аксона на обеих сторонах узлов. Такой способ организации требует жесткого контроля развития и формирования различных специализированных зон контакта между различными областями мембраны миелинизирующих клеток. Каждый узел Ранвье окружён межузловыми областями, в то время как скрученные глиальные петли прикреплены к мембране аксонов с помощью разделённых перегородками соединений.
Отрезок между перехватами Ранвье называют междоузлием, а его внешнюю часть, контактирующую с параузлами, называют областью соприкосновения параузлов. Узлы инкапсулируются микроворсинками, растущими из внешней стороны мембраны Шванновской клетки в ПНС, либо периузловыми расширениями астроцитов в ЦНС.
История
Миелиновая оболочка длинных нервов была открыта и названа немецким патологоанатомом Рудольфом Вирховым в 1854 году. Позже французский патолог и анатом Луи Антуан Ранвье обнаружил в этой оболочке перехваты, или разрывы, которые были названы его именем. Ранвье родился в Лионе и был одним из самых выдающихся гистологов конца 19 века. В 1867 году он отказался от патологических исследований и стал помощником физиолога Клода Бернара. Он также был заведующим кафедрой общей анатомии в Коллеж де Франс в 1875 году.
Его совершенные гистологические техники и исследования как на поврежденных, так и на нормальных нервных волокнах стали всемирно известными. Его наблюдения за узлами волокон, а также дегенерацией и регенерацией срезанных волокон, оказали большое влияние на неврологов в Сальпетриере. Вскоре после этого он обнаружил разрывы в оболочках нервных волокон, которые впоследствии были названы перехватами Ранвье. Это открытие позже привело Ранвье к тщательному гистологическому исследованию миелиновых оболочек и шванновских клеток.
Структурный и молекулярный состав
Структура
Междоузлия, то есть сегменты миелина и промежутки между ними, называют узлами. Размер междоузлий и расстояние между ними изменяется в зависимости от диаметра волокна в нелинейной зависимости, оптимальной для максимальной скорости передачи. Узлы имеют размер от 1-2 мкм, в то время как размер междоузлий может достигать (а иногда даже превышать) длину в 1,5 миллиметра, в зависимости от диаметра аксона и типа волокна.
Структура узла и окружающие параузловые области отличаются от междоузлий, находящихся под оболочкой из компактного миелина, но сходны в ЦНС и ПНС. Аксон подвергается воздействию внеклеточной среды в узле и сжимается в диаметре. Уменьшение размера аксона отражает более высокую плотность упаковки нейрофиламентов в этой области, которые менее фосфорилируются и транспортируются медленнее. Везикулы и другие органеллы также увеличиваются в узлах, что предполагает, что существует узкое место аксонального транспорта в обоих направлениях, а также местной аксоно-глиальной передаче сигналов.
Когда продольный разрез в узле производится через миелинизируемую шванновскую клетку, можно заметить три отдельных сегмента: стереотипное междоузлие, параузловая область, а так же сам узел. В межузловой области Шванновская клетка имеет внешний воротник из цитоплазмы, оболочку из компактного миелина, внутренний воротник из цитоплазмы и аксолемму. В параузловых областях витки параузловой цитоплазмы касаются утолщений аксолеммы с образованием разделённых перегородками соединений. Непосредственно в узле аксолемма соприкасается с несколькими микроворсинками Шванновских клеток и содержит плотный цитоскелетный подслой.
Структурные различия перехватов ЦНС и ПНС
Хотя исследования разрушения замораживанием показали, что узловая аксолемма как в ЦНС, так и в ПНС богаче внутримембранными частицами (ВМЧ), по сравнению с междоузлиями, есть некоторые структурные различия, касающиеся их клеточных составляющих. В ПНС специализированные микроворсинки выступают из наружной манжеты Шванновских клеток и очень близко подходят к узловой аксолемме крупных волокон. Проекции Шванновских клеток расположены перпендикулярно узлу и расходятся из центральных аксонов. В ЦНС же один или более выростов в астроцитах исходят в непосредственной близости от узлов. Исследователи заявляют, что эти выросты исходят из многофункциональных астроцитов, а не от совокупности астроцитов, направленных на контактирование с узлом. С другой стороны, в ПНС базальная пластинка, которая окружает шванновские клетки, непрерывна по всему узлу.
Состав
Узлы Ранвье содержат ионные Na+/K+-АТФазы, обменники Na+/Ca2+ и большое количество потенциалозависимых каналов Na+, которые генерируют потенциалы действия. Натриевые каналы состоят из порообразующей α-субъединицы и двух вспомогательных β-субъединиц, прикрепляющих каналы к внеклеточным и внутриклеточным компонентам. Узлы Ранвье в центральной и периферической нервной системе в основном состоят из αNaV1.6- и β1- субъединиц. β-субъединицы внеклеточной области могут связываться с собой и другими белками, такими, как тенасцин R и молекулы клеточной адгезии — нейрофасцин и контактин. Контактин также присутствует в узлах в ЦНС, и взаимодействие с этой молекулой повышает поверхностную экспрессию натриевых каналов.
Было обнаружено, что анкирин связан с βIV-спектринами — изоформами спектрина, в больших количествах содержащимися в узлах Ранвье и начальных сегментах аксонов.
Молекулярная структура
Молекулярное строение узлов основывается на их функции в распространении импульса. Количество натриевых каналов в узле по отношению к междоузлию предполагает, что количество ИМБ соответствует количеству натриевых каналов. Калиевые каналы, по сути, отсутствуют в узловой аксолемме, в то время как они имеют высокую концентрацию в параузловой аксолемме и мембранах Шванновских клеток узла. Точная функция калиевых каналов не совсем выявлена, но известно, что они могут способствовать быстрой реполяризации потенциалов действия или играть жизненно важную роль в буферизацию ионов калия в узлах. Это очень неравномерное распределение потенциалозависимых натриевых и калиевых каналов поразительно контрастирует с их диффузным распределением в немиелинизированных волокнах.
Филаментная сеть, прилегающая к узловой мембране, содержит белки цитоскелета, называемые спектрин и аникрин. Высокая плотность анкирина в узлах может быть функционально значимой, так как некоторые из белков, находящихся в узлах, имеют способность связываться с анкирином с чрезвычайно высоким сродством. Все эти белки, включая анкирин, в больших количествах содержатся в начальном сегменте аксона, что предполагает функциональную связь. Взаимосвязь этих молекулярных компонентов к скоплениям натриевых каналов в узлах до сих пор неизвестна. Впрочем, некоторые молекулы клеточной адгезии, как сообщается, размещены в узлах бессистемно, в то время как множество других молекул сосредоточено в глиальных мембранах параузловых областей, где они вносят вклад в его организацию и структурную целостность.
Развитие
Миелинизация нервных волокон
Сложные изменения, которые претерпевает шванновская клетка в процессе миелинизации периферических нервных волокон, были обнаружены и изучены многими учеными. Начальное развитие аксона происходит без перерыва вдоль всей протяженности шванновской клетки. Этот процесс секвенируют клубящейся поверхности Шванновских клеток таким образом, что на сложенной поверхности клеток из противоположных граней образуется двойная мембрана. Эта мембрана растягивается и спирально закручивается снова и снова по мере продолжения сворачивания поверхности клеток. В результате легко убедиться в увеличении толщины расширения миелиновой оболочки и ее диаметра поперечного сечения. Также очевидно, что каждый из последовательных витков спирали увеличивается в размерах по длине аксона по мере увеличения числа витков. Тем не менее, не ясно, является ли увеличение длины миелиновой оболочки может являться результатом исключительно увеличения протяженности аксона, охватываемой каждым последующим витком спирали, как описано выше. На стыке двух шванновских клеток вдоль аксона, направления пластинчатых навесов миелиновых окончаний имеют другой смысл. Это соединение, прилегающее к шванновским клеткам, представляет собой область, именуемую узлом Ранвье.
РАНВЬЕ ПЕРЕХВАТ
Смотреть что такое «РАНВЬЕ ПЕРЕХВАТ» в других словарях:
ранвье перехват — (L. A. Ranvier) см. Перехват узла … Большой медицинский словарь
перехват узла — (isthmus nodi, LNH; син. Ранвье перехват) участок истончения оболочки миелинового нервного волокна, соответствующий границе между леммоцитами (шванновскими клетками) … Большой медицинский словарь
Ранвье́ перехва́т — (L.A. Ranvier) см. Перехват узла … Медицинская энциклопедия
Перехват Ранвье (Node Of Ranvier) — сужение миелинового нервного волокна, образующееся на границе между двумя соседними шванновскими клетками. В перехвате отсутствует миелиновая оболочка. Источник: Медицинский словарь … Медицинские термины
ПЕРЕХВАТ РАНВЬЕ — (node of Ranvier) сужение миелинового нервного волокна, образующееся на границе между двумя соседними шванновскими клетками. В перехвате отсутствует миелиновая оболочка … Толковый словарь по медицине
Перехва́т узла́ — (isthmus nodi, LNH; син. Ранвье перехват) участок истончения оболочки миелинового нервного волокна, соответствующий границе между леммоцитами (шванновскими клетками) … Медицинская энциклопедия
МИЕЛИНОВАЯ ОБОЛОЧКА — (от греч. myelos мозг), оболочка, окружающая отростки нервных клеток в мякотных волокнах. М. о. состоит из белого белково липидного комплекса миелина, в периферич. ЦНС образуется вследствие многократного обёртывания отростка шванновской клеткой… … Биологический энциклопедический словарь
Нейрон — (от греч. néuron нерв) неврон, нервная клетка, основная функциональная и структурная единица нервной системы (См. Нервная система); принимает сигналы, поступающие от рецепторов и др. Н., перерабатывает их и в форме нервных импульсов… … Большая советская энциклопедия
НЕЙРОН — (от греч. neuron жила, нерв), нервная клетка, нейроцит, осн. структурная и функциональная единица нервной системы, обладающая специфич. проявлениями возбудимости. Способен принимать сигналы, перерабатывать их в нервные импульсы и проводить к… … Биологический энциклопедический словарь
НЕРВНОЕ ОКОНЧАНИЕ — (terminatio nervi), специализированное образование в концевом разветвлении отростков нейрона, лишённых миелиновой оболочки; служит для приёма или передачи сигналов. Чувствительные, или сенсорные, Н. о,, осуществляющие приём сигналов (рецепцию),… … Биологический энциклопедический словарь
Нервная ткань
Нейрон
Нейроны обладают 4 свойствами:
Отростки нейронов проводят нервные импульсы и передают их другим нейронам, эффекторам, благодаря чему мышцы сокращаются или расслабляются, а секреция желез усиливается или уменьшается.
Миелиновая оболочка
В миелиновых нервных волокнах отростки нейронов покрыты миелиновой оболочкой (на 70-75% состоит из липидов (жиров)), которая обеспечивает изолированное проведение нервного импульса по нерву. Если бы не было миелиновой оболочки (вообразите!) нервные импульсы распространялись бы хаотично, и, когда мы хотели сделать движение рукой, то вместе с рукой двигалась бы нога.
Миелиновый слой представлен несколькими слоями мембраны глиальной клетки (леммоцит, шванновская клетка), которые закручиваются вокруг осевого цилиндра (отростка нейрона). Это закручивание хорошо видно на картинке, где изображен здоровый нерв, чуть выше 😉
Нейроглия (греч. νεῦρον — волокно, нерв + γλία — клей)
Классификация нейронов
Нейроны функционально подразделяются на чувствительные, двигательные и вставочные.
Синапс
Разберем строение синапса на схеме. Его составляют пресинаптическая мембрана аксона, рядом с которой расположены везикулы (лат. vesicula — пузырек) с нейромедиатором внутри (ацетилхолином). Если нервный импульс достигает терминали (окончания) аксона, то везикулы начинают сливаться с пресинаптической мембраной: ацетилхолин поступает наружу, в синаптическую щель.
Попав в синаптическую щель, ацетилхолин связывается с рецепторами на постсинаптической мембране, таким образом, возбуждение (нервный импульс) передается другому нейрону. Так устроена нервная система: электрический путь передачи сменяется химическим (в синапсе).
Яд кураре
Гораздо интереснее изучать любой предмет на примерах, поэтому я постараюсь как можно чаще радовать вас ими 😉 Не могу утаить историю о яде кураре, который используют индейцы для охоты с древних времен.
Нервы и нервные узлы
Болезни нервной системы
Неврологические болезни могут развиваться в любой точке нервной системы: от этого будет зависеть клиническая картина. В случае повреждения чувствительного пути пациент перестает чувствовать боль, холод, тепло и другие раздражители в зоне иннервации пораженного нерва, при этом движения сохранены в полном объеме.
Если повреждено двигательное звено, движение в пораженной конечности будет невозможно: возникает паралич, но чувствительность может сохраняться.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Что такое перехваты ранвье
Поперечное сечение небольшого нервного ствола, содержащего миелинизированные и немиелинизированные волокна. 
Значение шванновских клеток для изоляции нервных волокон.
А. Накручивание мембраны шванновской клетки на крупный аксон формирует миелиновую оболочку миелинизированного нервного волокна.
Б. Частичная закрутка мембраны и цитоплазмы шванновской клетки вокруг множества немиелинизированных нервных волокон (показано в поперечном сечении).
На рисунке показано типичное миелинизированное волокно. Центральной его частью является аксон, по мембране которого проводится потенциал действия. Аксон заполнен аксоплазмой — вязкой внутриклеточной жидкостью. Аксон окружен миелиновой оболочкой, которая часто много толще, чем сам аксон. Примерно через каждые 1-3 мм вдоль миелиновой оболочки имеется перехват Ранвье.
Миелиновая оболочка формируется вокруг аксона шванновскими клетками. Мембрана шванновской клетки сначала охватывает аксон, затем шванновская клетка многократно вращается вокруг аксона, образуя многочисленные мембранные слои, содержащие липидное вещество сфингомиелин. Это вещество является отличным изолятором и снижает ионный ток через мембрану аксона примерно в 5000 раз. Между каждыми двумя последовательно расположенными шванновскими клетками по ходу аксона остается маленькая неизолированная область длиной всего 2-3 мкм, где ионы могут свободно переходить через мембрану аксона из внеклеточной жидкости во внутриклеточную и обратно. Эту область называют перехватом Ранвье.
Сальтаторное проведение в миелиновых волокнах от перехвата к перехвату. Ионы практически не могут проходить через толстую миелиновую оболочку мякотных волокон, однако они легко диффундируют через перехваты Ранвье. Следовательно, потенциалы действия возникают только в перехватах и проводятся от перехвата к перехвату; это называют салътаторным (скачкообразным) проведением. В этом случае электрический ток течет через внеклеточную жидкость снаружи от миелиновой оболочки, а также через аксоплазму внутри аксона от перехвата к перехвату, последовательно возбуждая один перехват за другим. Таким образом, нервный импульс как будто прыгает по волокну, на основании этого и появился термин «салътаторное проведение».
Сальтаторное проведение по миелинизированному аксону. Стрелки указывают направление движения электрического тока от перехвата к перехвату.
Сальтаторное проведение имеет два преимущества. Во-первых, заставляя процесс деполяризации «прыгать» через большие промежутки вдоль аксона, этот механизм повышает скорость проведения в миелинизированных волокнах в 5-50 раз. Во-вторых, сальтаторное проведение сохраняет энергию для аксона, поскольку деполяризуются только перехваты, что позволяет приблизительно в 100 раз снизить потерю ионов по сравнению с возможными потерями в других условиях. В связи с этим снижаются траты энергии, необходимые для восстановления трансмембранной разности концентраций ионов натрия и калия после серии нервных импульсов.
Существует другая особенность сальтаторного проведения в крупных миелинизированных волокнах: отличная изоляция, обеспечиваемая миелиновой оболочкой, и 50-кратное снижение мембранной емкости позволяют осуществлять реполяризацию путем перемещения очень незначительного числа ионов.
Скорость проведения в нервных волокнах. Скорость проведения в нервных волокнах колеблется от 0,25 м/сек в очень тонких немиелинизирован-ных волокнах до 100 м (длина футбольного поля) в 1 сек в очень толстых миелинизированных волокнах.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Обёртка для аксона
Аксон — дело тонкое. Ему постоянно нужна поддержка, осуществляемая шванновскими клетками и олигодендроцитами.
Автор
Редакторы
Очень часто при описании нервной системы используются «электрические» термины: например, нервы сравниваются с проводами. Это потому, что по нервному волокну действительно перемещается электрический сигнал. Каждому из нас известно, что оголенный провод опасен, ведь он бьет током, и по этой причине люди пользуются изоляционными материалами, не проводящими электричество. Природе тоже не чужда техника безопасности, и нервные «провода» она обматывает своим собственным изолирующим материалом — миелином.
Сложная обёртка
Миелин окружает отростки нервных клеток, изолируя их от внешнего воздействия. Это необходимо для более надежной и быстрой передачи сигнала по нервной системе. Благодаря изоляции нервного волокна электрический сигнал не рассеивается и добирается до места назначения без помех. Скорость прохождения сигнала по миелиновым и безмиелиновым волокнам может отличаться на три порядка: от 70 до 140 м/с и от 0,3 до 0,5 м/с соответственно.
По сути миелин — это клеточная мембрана глиальных клеток, многократно обмотанная вокруг аксона. Сама мембрана на 70–75% состоит из липидов и на 25–30% — из белков. В периферической нервной системе донором мембран становятся шванновские клетки, а в центральной — олигодендроциты. Эти клетки бережно обматывают своими мембранами ценные каналы связи, чтобы обеспечить надежное взаимодействие нервной системы и периферических органов. Миелин покрывает нервное волокно не целиком: существуют промежутки между наслоениями миелина, называемые перехватами Ранвье (рис. 1). Есть прямая зависимость между расстоянием от одного промежутка до другого и скоростью распространения нервного импульса по волокну: чем больше расстояние между перехватами Ранвье, тем выше скорость передачи сигнала в нерве [1].
Рисунок 1. Нервное волокно, обернутое миелином. Видны ядра шванновских клеток (nucleus of Schwann cell) и перехваты Ранвье (nodes of Ranvier) — участки аксона, которые не покрыты миелиновой оболочкой.
Если говорить о белках, входящих в состав миелина, то надо уточнить, что это не только простые белки. В миелине встречаются гликопротеины — белки, к которым присоединены короткие углеводные последовательности. Важной составляющей миелина является главный структурный белок миелина (myelin basic protein, MBP), впервые выделенный около 50 лет назад. MBP — это трансмембранный белок, который может многократно «прошивать» липидный слой клетки. Его различные изоформы (рис. 2) кодируются геном под названием Golli (gene in the oligodendrocyte lineage). Структурной основой миелина служит изоформа массой 18,5 килодальтон [2].
Рисунок 2. Различные изоформы основного белка миелина (MBP) создаются на основе одного и того же гена. Например, для синтеза изоформы массой 18,5 кДа используются все экзоны, кроме экзона II.
В состав миелина входят сложные липиды цереброзиды. Они представляют собой аминоспирт сфингозин, соединенный с жирной кислотой и остатком углевода. В синтезе липидов миелина принимают участие пероксисомы олигодендроцитов. Пероксисомы — это липидные пузырьки с различными ферментами (в общей сложности известно около 50 видов пероксисомных энзимов). Эти органеллы занимаются, в частности, β-окислением жирных кислот: жирных кислот с очень длинной цепью (very long chain fatty acids, VLCFA), некоторых эйкозаноидов и полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК, polyunsaturated fatty acids, PUFAs). Поскольку миелин может содержать до 70% липидов, пероксисомы крайне важны для нормального метаболизма этого вещества. Они используют N-ацетиласпартат, вырабатываемый нервной клеткой, для постоянного синтеза новых липидов миелина и поддержания его существования. Кроме этого, пероксисомы принимают участие в поддержании энергетического метаболизма аксонов [3].
Важная обёртка
Миелинизация (постепенная изоляция нервных волокон миелином) начинается у людей уже в эмбриональном периоде развития. Первыми этот путь проходят подкорковые структуры. В течение первого года жизни происходит миелинизация отделов периферической и центральной нервной системы, отвечающих за двигательную активность. Миелинизация участков головного мозга, регулирующих высшую нервную деятельность, заканчивается к 12–13 годам. Из этого видно, что миелинизация тесно связана со способностью отделов нервной системы осуществлять специфические для них функции. Вероятно, именно активная работа волокон до рождения запускает их миелинизацию.
Дифференцировка клеток — предшественниц олигодендроцитов зависит от ряда факторов, связанных с работой нейронов. В частности, работающие отростки нейронов могут выделять белок нейролигин 3, который способствует пролиферации и дифференциации клеток-предшественниц [4]. В дальнейшем созревание олигодендроцитов происходит за счет ряда других факторов. В статье с характерным названием «Насколько велик миелинизирующий оркестр?» описывается происхождение олигодендроцитов в разных частях мозга [5]. Во-первых, в различных частях мозга олигодендроциты начинают созревать в разное время. Во-вторых, за их созревание отвечают разные клеточные факторы, что тоже зависит от региона нервной системы (рис. 3). У нас может возникнуть вопрос: а сходны ли между собой олигодендроциты, появившиеся с таким расхождением в стартовых данных? И насколько схож у них миелин? В целом, авторы статьи считают, что между популяциями олигодендроцитов из разных участков головного мозга действительно существуют различия, и обусловлены они во многом именно местом закладки клеток, воздействием на них окружающих нейронов. И всё же типы миелина, синтезируемые разными пулами олигодендроцитов, не имеют настолько больших отличий, чтобы они не были взаимозаменяемыми.
Рисунок 3. Различия во времени закладки олигодендроцитов в разных отделах головного мозга и в клеточных факторах, влияющих на их развитие.
Сам процесс миелинизации нервных волокон в центральной нервной системе происходит следующим образом (рис. 4). Олигодендроциты выпускают несколько отростков к аксонам разных нейронов. Входя с ними в контакт, отростки олигодендроцитов начинают оборачиваться вокруг них и расползаться по длине аксона. Количество оборотов постепенно увеличивается: в некоторых участках ЦНС их число доходит до 50. Мембраны олигодендроцитов становятся всё более тонкими, распространяясь по поверхности аксона и «выдавливая» из себя цитоплазму. Чем раньше слой миелина был обернут вокруг нервного окончания, тем более тонким он будет. Самый внутренний слой мембраны остается довольно толстым — для осуществления метаболической функции. Новые слои миелина наматываются поверх старых, перекрывая их так, как показано на рисунке 4 — не только сверху, но и увеличивая площадь аксона, покрытую миелином.
Рисунок 4. Миелинизация нервного волокна. Мембрана олигодендроцита наматывается на аксон, постепенно уплотняясь с каждым оборотом. Внутренний, прилегающий к аксону слой мембраны остается относительно толстым, что необходимо для выполнения метаболической функции. На разных частях рисунка (а-в) с разных ракурсов показано постепенное наматывание новых слоев миелина на аксон. Красным цветом выделен более толстый, метаболически активный слой, синим — новые уплотняющиеся слои. Внутренний слой миелина (inner tongue на части б) охватывается всё новыми и новыми слоями мембраны не только сверху, но и по бокам (в), вдоль аксона.
Миелинизация нервных волокон олигодендроцитами также значимо зависит от белка нейрегулина 1. Если он не воздействует на олигодендроциты, то в них запускается программа миелинизации, не учитывающая активность нервной клетки. Если же олигодендроциты получили сигнал от нейрегулина 1, то далее они начнут ориентироваться на работу аксона, и миелинизация будет зависеть от интенсивности выработки глутамата и активации им специфических NMDA-рецепторов на поверхности олигодендроцитов [6]. Нейрегулин 1 — ключевой фактор для запуска процессов миелинизации и в случае шванновских клеток [7].
Изменчивая обёртка
Миелин постоянно образуется и разрушается в человеческом организме. На синтез и распад миелина могут влиять факторы, связанные с особенностями внешней среды. Например, воспитание. С 1965 по 1989 год Румынией руководил Николае Чаушеску. Он установил жесткий контроль над репродуктивным здоровьем и институтом брака в своей стране: усложнил процедуру развода, запретил аборты и ввел ряд стимулов и льгот для женщин, имевших более пяти детей. Итогом этих мер стало ожидаемое повышение рождаемости. Вместе с рождаемостью увеличилось количество криминальных абортов, не добавивших здоровья румынкам, и возросло количество детей-отказников. Последние воспитывались в детских домах, где с ними не очень-то активно общался персонал. Румынские дети в полной мере ощутили на себе то, что называется социальной депривацией — лишение возможности полноценного общения с другими людьми. Если речь идет о маленьком ребенке, то следствиями социальной депривации станут нарушение формирования эмоциональных привязанностей и расстройство внимания. Когда режим Чаушеску пал, западным ученым предстояло в полной мере оценить результат социальной политики этого диктатора. Румынских детей, имеющих выраженные проблемы со вниманием и установкой социальных контактов, впоследствии стали называть детьми Чаушеску.
Кроме различий при выполнении нейропсихологических тестов, у детей Чаушеску по сравнению с детьми, не находившимися в таких условиях, отличалось даже строение головного мозга [8]. При оценке состояния белого вещества мозга ученые используют показатель фрактальной анизотропии. Он позволяет оценить плотность нервных волокон, диаметр аксонов и их миелинизацию. Чем больше фрактальная анизотропия, тем разнообразнее волокна, которые встречаются в этой области мозга. У детей Чаушеску отмечалось снижение фрактальной анизотропии в пучке белого вещества, соединяющего височную и лобную доли в левом полушарии, то есть связи в этом регионе были недостаточно сложными и разнообразными, с нарушениями миелинизации. Такое состояние связей мешает нормальному проведению сигналов между височной и лобной долями. В височной доле находятся центры эмоционального реагирования (миндалина, гиппокамп), а орбитофронтальная кора лобной доли также связана с эмоциями и принятием решений. Нарушение формирования связей между этими отделами мозга и проблемы в их работе в итоге приводили к тому, что выросшие в детдомах дети испытывали трудности в установлении нормальных отношений с другими людьми.
На миелинизацию также может влиять и состав еды, которую дают ребенку. При белково-энергетической недостаточности питания отмечается снижение образования миелина. Недостаток жирных кислот тоже отрицательно сказывается на синтезе этого ценного вещества, так как оно больше чем на 2/3 состоит из липидов. Дефицит железа, йода и витаминов группы В приводит к снижению образования миелина [9]. В основном эти данные были получены при изучении лабораторных животных, но история, к сожалению, дала людям возможность оценить влияние недостатка еды и на формирующийся мозг ребенка [10]. Голодная зима (голл. hongerwinter) 1944–1945 гг. в Нидерландах привела к тому, что родилось множество детей, чьи матери плохо питались. Оказалось, что в условиях голодания мозг этих детей формировался с нарушениями. В частности, наблюдалось большое количество нарушений именно в белом веществе, то есть возникали проблемы с формированием миелина. В итоге это приводило к разнообразным психическим расстройствам.
Поврежденная обёртка
Рисунок 5. Нарушение чувствительности по полиневритическому типу. Название «носки — перчатки» связано с тем, что анатомические зоны, соответствующие поражению нервов, похожи на области, покрываемые этими предметами одежды.
Как мне кажется, для человеческого организма вполне подходит следующее правило: если есть орган, значит, к нему должна быть болезнь. В принципе, это правило можно расширить до молекулярных процессов: есть процесс — есть и болезни, связанные с нарушением этого процесса. В случае с миелином это демиелинизирующие заболевания. Их довольно много, но подробнее я расскажу о двух — синдроме Гийена-Барре и рассеянном склерозе. При этих расстройствах повреждение миелина приводит к нарушению адекватного проведения сигнала по нервам, что и обуславливает симптомы болезни.
Синдром Гийена-Барре (СГБ) — это заболевание периферической нервной системы, при котором происходит разрушение миелиновой оболочки, формируемой шванновскими клетками. СГБ является классическим аутоиммунным заболеванием. Как правило, ему предшествует инфекция (часто — вызванная микробом Campylobacter jejuni). Присутствие различных возбудителей в организме человека запускает аутоиммунное повреждение миелина нервных волокон T- и B-лимфоцитами. Клинически это проявляется мышечной слабостью, нарушением чувствительности по типу «носки — перчатки» (полиневритический тип) (рис. 5). В дальнейшем мышечная слабость может нарастать вплоть до полного паралича конечностей и поражения туловищной мускулатуры. Поражения чувствительной нервной системы также могут быть разнообразны: от снижения способности различать собственные движения (нарушение глубокой чувствительности) до выраженного болевого синдрома. При тяжелых формах СГБ главную опасность представляет потеря способности к самостоятельному дыханию, требующая подключения к аппарату искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Для лечения СГБ в настоящее время используют плазмаферез (очистку плазмы от вредных антител) и внутривенные вливания препаратов человеческого иммуноглобулина для нормализации иммунного ответа. В большинстве случаев лечение приводит к стойкому выздоровлению.
Рассеянный склероз (РС) заметно отличается от СГБ. Во-первых, это демиелинизирующее заболевание приводит к поражению центральной нервной системы, то есть затрагивает миелин, синтезируемый олигодендроцитами. Во-вторых, с причинами РС до сих пор много неясного: слишком большое разнообразие генетических и средовых факторов задействовано в патогенезе заболевания. Принципиальный момент в запуске РС — нарушение непроницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) для иммунных клеток. В норме ткань мозга отгорожена от всего остального организма этим надежным фильтром, который не пропускает к ней множество веществ и клеток, в том числе иммунных. ГЭБ появляется уже в эмбриональном периоде развития, изолируя ткань мозга от формирующейся иммунной системы. В это время иммунная система человека «знакомится» со всеми существующими тканями, чтобы в дальнейшем, при взрослой жизни, не нападать на них. Мозг и ряд других органов остаются «не представленными» иммунной системе. При нарушении целостности ГЭБ иммунные клетки получают возможность для атаки незнакомых ей тканей мозга. В-третьих, РС отличается более тяжелыми симптомами, которые требуют других терапевтических подходов. Симптоматика зависит от того, где локализуются повреждения нервной системы (рис. 6 и 7). Это может быть шаткость походки, нарушения чувствительности, различные когнитивные симптомы. Для лечения РС используются высокие дозы глюкокортикоидов и цитостатики, а также препараты интерферона и специфические антитела (натализумаб). По-видимому, в дальнейшем будут развиваться новые методы лечения РС, основанные непосредственно на восстановлении миелиновой оболочки в поврежденных участках мозга. Ученые указывают на возможность трансплантации клеток — предшественниц олигодендроцитов или усиления их роста за счет введения инсулиноподобного фактора роста или тиреоидных гормонов [11]. Однако это еще впереди, а пока неврологам недоступны более «молекулярные» методы лечения.
Рисунок 6. Очаги поражения центральной нервной системы при рассеянном склерозе на МРТ выглядят как белые бляшки.
Рисунок 7. В зависимости от места поражения нервной системы при рассеянном склерозе может быть разная симптоматика: от тремора и атаксии при повреждении мозжечка до эмоциональных расстройств при локализации очагов в лобных долях.