Структура мієлінової оболонки

ВСТУП

КУРСОВА РОБОТА

на тему: Зміни властивостей мієлінової оболонки за умов ішемічного ушкодження

Студента 5 курсу БХ-14м групи

спеціальність 8.04010205 Біохімія

Жданкіна Антона Євгенійовича

(прізвище та ініціали)

Керівник Ушакова Галина ______ Олександрівна _______________

д. б. н.,проф. каф. біофізики та біохімії

(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)

Кількість балів____________

Національна шкала ________

Оцінка ECTS _____________

Члени комісії: ___________ Недзвецький В. С.

(підпис) (прізвище та ініціали)

___________ Дьомшина О. О.

(підпис) (прізвище та ініціали)

____________ Горіла М. В.

(підпис) (прізвище та ініціали)

м. Дніпропетровськ, 2015 р.

ЗМІСТ

ВСТУП……………………………………………………………………………..3

1. СТРУКТУРА МІЄЛІНОВОЇ ОБОЛОНКИ……………………………………4

2. ЗМІНИ МІЄЛІНОВОЇ ОБОЛОНКИ ПРИ ІШЕМІЧНОМУ УШКОДЖЕННІ:

2.1. Сучасні уявлення про ішемію мозку…………………………………7

2.2. Види ішемічних мозкових ушкоджень………………………............8

2.3. Вплив гіпоксія-індукованого фактору на стан мієліну………..…...10

2.4. Дані про вплив ішемії мозку на експресію ОБМ…………………..13

2.5. ОБМ – важливий діагностичний показник ішемічного ушкодження мозку……………………………………………………………………………...15

2.6. Нейротропний вплив препарату енцефабол за умов ішемії мозку..17

2.7. Ішемія мозку та енергетичний дефіцит олігодендроцитів………...19

2.8. Дегенерація олігодендроцитів та їх відновлення після фокальної ішемії мозку……………………………………………………………………...22

ВИСНОВКИ……………………………………………………………………...37

Список бібліографічних посилань……………………………………………...38

Мієлінова оболонка – це комплекс ліпідних та білкових компонентів, утворений мембранами гліальних клітин, сконцентрованих навколо аксонів нейронів. Відкриття мієліну приписують видатному вченому німецькому Рудольфу Вірхову (1854 р.), який використовував методи світлової мікроскопії для вивчення структури тваринних тканин. Детальне вивчення мієлінової оболонки аксонів дозволило з'ясувати механізми процесу передачі нервових імпульсів. Функціями мієлінової оболонки є: прискорене проведення нервового збудження, побудова опорного молекулярного матриксу аксонів та забезпечення процесів їх трофічного росту, а також підтримка сталості систем міжклітинної комунікації [1].

Обмін компонентів мієліну постійно змінюється протягом онтогенезу. У мозку гризунів структура мієлінової оболонки змінюється з віком: у молодих та дорослих особин спостерігається максимальний вміст компонентів мієліну у білій речовині мозку, а за умов старіння домінують катаболічні процеси і кількість мієліну зменшується у декілька разів.

Різні патологічні стани нервової системи або усього організму в цілому можуть суттєво порушувати структуру мієлінової оболонки. Так, за умов ішемічного інсульту спостерігаються деструктивні зміни зони компактного мієліну аксонів у різних відділах головного мозку. При цьому вміст протеоліпідного білка (ліпофіліну), основного білка мієліну (ОБМ) та мієлін-асоційованого глікопротеїну у нервовій тканині є низьким.

Мета курсової роботи – вивчення змін метаболізму мієлінової оболонки на прикладі основного білка мієліну у мозку ссавців протягом старіння та на початкових етапах постнатального розвитку.

Згідно з метою були поставлено завдання: на основі аналізу сучасних літературних джерел з'ясувати структурно-фунціональні зміни мієліну за умов ішемічного ушкодження мозку гризунів.

Мієлінізація нервових волокон ЦНС – динамічний процес, в основі якого лежить багаторівнева координація проліферації і диференціації клітин-попередників (OPCs) в зрілі олігодендроцити. Ці процеси необхідні для побудови мієлінових оболонок навколо аксонів нейронів, що, в свою чергу, служить умовою для забезпечення швидкої стрибкоподібної нервової провідності. Розкриття механізмів і молекулярних посередників мієлінізації служить важливою ланкою для розуміння біології нейро-гліальних взаємодій і має важливе практичне значення при лікуванні демієлінізуючих розладів ЦНС [2].

Рентгеноструктурний аналіз та електронна мікроскопія внесли свій внесок у вивчення структури мієлінових оболонок (мієліну). Виняткова властивість цих мембран полягає в тому, що їх формування здійснюється шляхом спірального обвиття відростків олігодендроглії в ЦНС і шванноцитів у ПНС навколо аксонів нервових клітин. За даними електронної мікроскопії у структурі мієліну виділяють суцільні концентрично розташовані темні лінії, відокремлені одна від одної світлими проміжками. Подвійна мембрана клітини декілька разів спірально закручується навколо аксона. Темні лінії утворюються при злитті внутрішніх листків клітинної мембрани, а світлі – зовнішніх. Внутрішні листки складаються з ліпідів, а зовнішні – з білків.

Ліпіди мієліну представлені фосфоліпідами, гліколіпідами і холестеролом. Вони побудовані за єдиним планом, мають гідрофобний компонент («хвіст») і гідрофільну групу («голівку»). На частку холестеролу відводиться близько 28%, 43% – на фосфоліпіди і 29% становлять гліколіпіди (галактоліпіди).

За допомогою рентгеноструктурного аналізу тканин головного мозку щурів досліджено білкові компоненти мієліну (29 білків). Докладно вичені основний білок мієліну (myelin basic protein або MBP), протеоліпідний білок, мієлін-асоційований глікопротеїн (рис. 1. 1), конексин 32 та периферичний мієліновий білок [3].

Рис. 1. 1. Білки мієліну: MAG – мієлін-асоційований глікопротеїн; MOG – мієлін-олігодендроцитарний глікопротеїн; PLP – протеоліпідний білок (ліпофілін); MBP – основний білок мієліну (ОБМ)

Процеси утворення мієлінової оболонки у центральній та периферичній нервовій системі мають певні відмінності. При формуванні мієліну ЦНС один олігодендрогліоцит має зв'язки з декількома сегментами мієліну кількох аксонів; при цьому до аксона приєднується відросток олігодендрогліоциту, розташованого на деякій відстані від аксона, а зовнішня поверхня мієліну контактує з позаклітинним простором. Шванівська клітина при утворенні мієліну ПНС формує спіральні пластинки мієліну та відповідає лише за окрему ділянку оболонки між перехватами Ранв'є. Цитоплазма шванівської клітини витискується з простору між спіральними витками і залишається тільки на внутрішній та зовнішній поверхнях мієлінової оболонки

Мієлінові оболонки нервових клітин ЦНС і ПНС мають високий вміст специфічного маркерного протеїну – основного білка мієліну (далі – ОБМ) [4]. Показано, що нервові волокна, у складі яких виявлено цей протеїн, можуть максимально ефективно проводити нервове збудження. Тому ОБМ – це важливий структурний білок, який бере участь у синтезі мієліну і грає важливу роль в ЦНС [5, 6].

Транскрипційні продукти гена ОБМ в людини, миші та щура відрізняються. Виділяють, принаймні, 5 видів транскриптів, у тому числі білки з молекулярними масами 21,5 кДа, 18,5 кДа, 17а, 17b і 14 кДа в мозку миші. Тим не менш, є тільки 4 види продуктів, що складаються з 21,5 кДа, 20,2 кДа, 18,5 кДа і 17,3 кДа-ізоформ ОБМ в людському мозку, з яких 18,5 кДа ОБМ є основним протеїном у зрілому мозку [7, 8]. Ген ОБМ людини розташований на 18-й хромосомі і має у своєму складі 3 промоторні області для ініціації зчитування інформації [3].

ОБМ щура представлений чотирма изоформами з молекулярними масами 21,5, 18,5, 17,0 і 14,0 кДа відповідно. Якщо говорити про перші дві ізоформи білка, то їх кодують екзони, комплементарні людським за нуклеотидними послідовностями, проте відмінні за кількістю окремих нуклеотидів. При експресії ізоформ ОБМ з молекулярними масами 17,0 і 14,0 кДа в першому випадку відбувається делеція 6-го екзону, в другому – 2 і 6-го екзонів відповідно [3].

Білковий продукт гену ОБМ – основний компонент мієлінової оболонки, вміст якого може становити до 80% сухої маси білкових компонентів мієліну [6]. Висока експресія гену ОБМ спостерігається саме в олігодендроцитах головного мозку на рівні РНК згідно з даними серійного аналізу генної експресії (SAGE) [9].

ОБМ [10] локалізований в серозній поверхні мієліну і тісно інтегрований у сфінголіпідний матрикс [10]. Такий тісний контакт важливий для стабілізації олігодендроглії ЦНС [11]. Втрата білка призводить до перешкоди мієлінізації, оскільки зниження рівня його експресії в тканинах мозку відображає тяжкість ушкодження ЦНС і мієліну [12, 13]. Експерименти на тваринах [14] довели, що в головному мозку дорослих щурів транскрибується незначна кількість ОБМ мРНК, в той час як максимум експресії білка припадає на початковий постнатальний розвиток.

Дата добавления: 2015-06-27