Miyelin
| Miyelin ⓘ | |
|---|---|
 PNS'de basitleştirilmiş nöron yapısı | |
 MSS'de oligodendrosit ve miyelin kılıflı nöron | |
| Detaylar | |
| Sistem | Sinir sistemi |
| Anatomik terminoloji [Vikiveri'de düzenle] | |
Miyelin, sinir hücresi aksonlarını (sinir sisteminin "telleri") yalıtmak ve elektriksel uyarıların (aksiyon potansiyelleri olarak adlandırılır) akson boyunca geçme hızını artırmak için çevreleyen lipit bakımından zengin bir malzemedir. Miyelinli akson, etrafında yalıtım malzemesi (miyelin) bulunan bir elektrik teline (akson) benzetilebilir. Ancak, bir elektrik telinin üzerindeki plastik kaplamanın aksine, miyelin aksonun tüm uzunluğu boyunca tek bir uzun kılıf oluşturmaz. Bunun yerine, miyelin siniri bölümler halinde kaplar: genel olarak, her akson, aralarında Ranvier düğümleri adı verilen kısa boşluklar bulunan çok sayıda uzun miyelinli bölümle kaplıdır. ⓘ
Miyelin, merkezi sinir sisteminde (MSS; beyin, omurilik ve optik sinir) oligodendrosit adı verilen glial hücreler ve çevresel sinir sisteminde (PNS) Schwann hücreleri adı verilen glial hücreler tarafından oluşturulur. MSS'de aksonlar bir sinir hücresi gövdesinden diğerine elektrik sinyalleri taşır. PNS'de ise aksonlar kaslara ve bezlere ya da deri gibi duyu organlarından gelen sinyalleri taşır. Her bir miyelin kılıf, bir oligodendrosit (CNS) veya Schwann hücresi (PNS) sürecinin (hücre gövdesinden uzuv benzeri bir uzantı) aksonun etrafına eş merkezli olarak sarılmasıyla oluşur. Miyelin aksonal membranın kapasitansını azaltır. Moleküler düzeyde, internodlarda hücre dışı ve hücre içi iyonlar arasındaki mesafeyi artırarak yük birikimini azaltır. Miyelin kılıfın süreksiz yapısı, aksiyon potansiyelinin bir Ranvier düğümünden, bir sonraki Ranvier düğümünde "yeniden şarj olmadan" önce internod adı verilen aksonun uzun bir miyelinli uzantısı boyunca "atladığı" ve böylece akson terminaline ulaşana kadar devam ettiği tuzlu iletimle sonuçlanır. Ranvier düğümleri aksonun bitişik uzun (yaklaşık 0,2 mm - >1 mm) miyelinli internodları arasındaki kısa (yaklaşık 1 mikron) miyelinsiz bölgeleridir. Akson terminaline ulaştığında, bu elektrik sinyali, sinaps adı verilen özelleşmiş bölgelerde bitişik post-sinaptik hücredeki (örneğin, MSS'deki sinir hücresi veya PNS'deki kas hücresi) reseptörlere bağlanan kimyasal bir mesajın veya nörotransmitterin salınmasına neden olur. ⓘ
Genetik olarak belirlenmiş lökodistrofiler, edinilmiş inflamatuar demiyelinizan bozukluk multipl skleroz ve inflamatuar demiyelinizan periferik nöropatiler gibi onu etkileyen bozuklukların sonuçlarının da gösterdiği gibi, miyelinin bu "yalıtıcı" rolü normal motor fonksiyon (örneğin yürüme gibi hareketler), duyusal fonksiyon (örneğin işitme, görme veya ağrı hissi) ve biliş (örneğin bilgi edinme ve hatırlama) için gereklidir. Yüksek prevalansı nedeniyle, özellikle merkezi sinir sistemini (beyin, omurilik ve optik sinir) etkileyen multipl skleroz, miyelinin en iyi bilinen hastalığıdır. ⓘ
Gelişim
Miyelin oluşturma sürecine miyelinleşme veya miyelinogenez denir. MSS'de oligodendrosit progenitör hücreler (OPC'ler) miyelini oluşturan olgun oligodendrositlere farklılaşır. İnsanlarda miyelinleşme 3. trimesterin başlarında başlar, ancak doğum sırasında MSS ya da PNS'de çok az miyelin bulunur. Bebeklik döneminde miyelinleşme hızla ilerler ve artan sayıda akson miyelin kılıfı kazanır. Bu, dili anlama, konuşma edinimi, emekleme ve yürüme dahil olmak üzere bilişsel ve motor becerilerin gelişimine karşılık gelir. Miyelinleşme ergenlik ve erken yetişkinlik dönemlerinde devam eder ve bu dönemde büyük ölçüde tamamlanmış olsa da, miyelin kılıfları yaşam boyunca serebral korteks gibi gri madde bölgelerine eklenebilir. ⓘ
Türlerin dağılımı
Miyelin, çeneli omurgalıların (gnathostomlar) tanımlayıcı bir özelliği olarak kabul edilir, ancak omurgasızlarda aksonlar glial hücreler adı verilen bir hücre türü tarafından sarılır. Bu glial sargılar, yukarıda belirtildiği gibi, miyelinleşen hücre sürecinin aksonun etrafına birçok kez eşmerkezli olarak sarılmasıyla oluşan omurgalı kompakt miyelininden oldukça farklıdır. Miyelin ilk olarak 1854 yılında Rudolf Virchow tarafından tanımlanmıştır, ancak glial hücre kökeni ve ultrastrüktürünün belirgin hale gelmesi elektron mikroskobunun gelişmesinin ardından bir asırdan fazla bir süre sonra olmuştur. ⓘ
Omurgalılarda tüm aksonlar miyelinli değildir. Örneğin, PNS'de aksonların büyük bir kısmı miyelinsizdir. Bunun yerine, Remak SC'ler olarak bilinen miyelinsiz Schwann hücreleri tarafından kaplanırlar ve Remak demetleri halinde düzenlenirler. MSS'de miyelinsiz aksonlar (veya aralıklı olarak miyelinli aksonlar, yani miyelinli segmentler arasında uzun miyelinsiz bölgelere sahip aksonlar) miyelinli olanlarla karışır ve en azından kısmen başka bir glial hücre türü olan astrositin süreçleri tarafından sarılır. ⓘ
Bileşim
.svg)
- Akson
- Schwann hücresinin çekirdeği
- Schwann hücresi
- Miyelin kılıfı
- Neurilemma ⓘ
MSS miyelini bileşim ve konfigürasyon açısından PNS miyelininden biraz farklıdır, ancak her ikisi de aynı "yalıtım" işlevini yerine getirir (yukarıya bakın). Lipid bakımından zengin olan miyelin beyaz görünür, dolayısıyla MSS'nin "beyaz maddesi" olarak adlandırılır. Hem MSS beyaz madde yolları (örneğin optik sinir, kortikospinal yol ve korpus kallozum) hem de PNS sinirleri (örneğin siyatik sinir ve işitme siniri, bunlar da beyaz görünür) büyük ölçüde paralel olarak dizilmiş binlerce ila milyonlarca aksondan oluşur. Kan damarları, oksijen ve glikoz gibi enerji substratlarının, MSS'de astrositler ve mikroglia ve PNS'de makrofajlar dahil olmak üzere diğer hücre tiplerini de içeren bu lif yollarına ulaşması için yol sağlar. ⓘ
Toplam kütle açısından, miyelin yaklaşık %40 su içerir; kuru kütle %60 ila %75 arasında lipit ve %15 ila %25 arasında protein içerir. Protein içeriği, MSS'de bol miktarda bulunan ve kompakt miyelin oluşumunda kritik, gereksiz olmayan bir rol oynayan miyelin temel proteinini (MBP); MSS'ye özgü olan miyelin oligodendrosit glikoproteinini (MOG); ve MSS miyelininde en bol bulunan protein olan ancak PNS miyelininin yalnızca küçük bir bileşeni olan proteolipid proteinini (PLP) içerir. PNS'de, miyelin protein sıfır (MPZ veya P0), miyelin kılıfını oluşturan glial hücre membranının çoklu konsantrik katmanlarını bir arada tutmada rol oynaması bakımından CNS'deki PLP'ye benzer bir role sahiptir. Miyelinin birincil lipidi galaktoserebrosid adı verilen bir glikolipiddir. Sfingomiyelinin iç içe geçmiş hidrokarbon zincirleri miyelin kılıfını güçlendirir. Kolesterol, miyelinin temel bir lipit bileşenidir ve onsuz miyelin oluşmaz. ⓘ
Fonksiyon
Miyelinin temel amacı, elektrik impulslarının (aksiyon potansiyelleri olarak bilinir) miyelinli lif boyunca yayılma hızını artırmaktır. Miyelinsiz liflerde aksiyon potansiyelleri sürekli dalgalar halinde ilerler, ancak miyelinli liflerde "zıplar" veya tuzlu iletimle yayılırlar. İkincisi, en azından belirli bir çapın üzerindeki aksonlar için birincisinden belirgin şekilde daha hızlıdır. Miyelin kapasitansı azaltır ve aksonal membran (aksolemma) boyunca elektrik direncini artırır. Miyelinin, uzak vücut parçaları arasında çevik iletişimi sağlayarak daha büyük vücut boyutuna izin verdiği öne sürülmüştür. ⓘ
Miyelinli lifler, miyelinli internodlar boyunca voltaj kapılı sodyum kanallarından yoksundur ve bunları yalnızca Ranvier düğümlerinde açığa çıkarır. Burada oldukça bol ve yoğun bir şekilde paketlenmişlerdir. Pozitif yüklü sodyum iyonları bu voltaj kapılı kanallardan akson içine girerek Ranvier düğümünde membran potansiyelinin depolarizasyonuna yol açabilir. Daha sonra aksonu potasyum kanalları aracılığıyla terk eden pozitif yüklü potasyum iyonları nedeniyle dinlenme membran potansiyeli hızla eski haline döner. Akson içindeki sodyum iyonları daha sonra aktoplazma (aksonal sitoplazma) boyunca, bitişik miyelinli internoda ve nihayetinde bir sonraki (distal) Ranvier düğümüne hızla yayılır, voltaj kapılı sodyum kanallarının açılmasını ve bu bölgeye sodyum iyonlarının girişini tetikler. Sodyum iyonları aksoplazma boyunca hızla yayılsa da, difüzyon doğası gereği azalır, bu nedenle aksiyon potansiyeli yayılımını sağlamak için Ranvier düğümlerinin (nispeten) yakın aralıklı olması gerekir. Aksiyon potansiyeli, aksolemmal membran potansiyeli yaklaşık +35 mV'a depolarize olurken Ranvier'in ardışık düğümlerinde "yeniden şarj olur". Miyelinli internod boyunca, enerjiye bağlı sodyum/potasyum pompaları sodyum iyonlarını aksonun dışına, potasyum iyonlarını da aksonun içine geri pompalayarak hücre içi (hücre içi, yani bu durumda akson) ve hücre dışı (hücre dışı) sıvılar arasındaki iyon dengesini yeniden sağlar. ⓘ
Miyelinin "aksonal yalıtkan" olarak rolü iyi bilinmekle birlikte, miyelinleşen hücrelerin diğer işlevleri daha az bilinmekte ya da yeni ortaya çıkmaktadır. Miyelinleştirici hücre, nörofilamentlerin fosforilasyonunu teşvik ederek altta yatan aksonu "şekillendirir", böylece internodal bölgelerde aksonun çapını veya kalınlığını arttırır; Ranvier düğümünde aksolemma üzerindeki moleküllerin (voltaj kapılı sodyum kanalları gibi) kümelenmesine yardımcı olur; ve hücre iskeleti yapılarının ve mitokondri gibi organellerin akson boyunca taşınmasını modüle eder. 2012 yılında, miyelinleşen hücrenin aksonu "beslemedeki" rolünü destekleyen kanıtlar ortaya çıkmıştır. Başka bir deyişle, miyelinleşen hücre, aksiyon potansiyellerinin üretilmesinin ardından kendisi ve çevresi arasındaki normal iyon dengesini sağlamak için büyük miktarda enerji kullanan akson için yerel bir "yakıt istasyonu" olarak hareket ediyor gibi görünmektedir. ⓘ
Bir periferik lif koptuğunda, miyelin kılıfı yeniden büyümenin gerçekleşebileceği bir yol sağlar. Bununla birlikte, miyelin tabakası sinir lifinin mükemmel bir şekilde yenilenmesini sağlamaz. Rejenere olan bazı sinir lifleri doğru kas liflerini bulamaz ve periferik sinir sisteminin bazı hasarlı motor nöronları yeniden büyümeden ölür. Miyelin kılıf ve sinir lifi hasarı genellikle artan fonksiyonel yetersizlikle ilişkilidir. ⓘ
Memeli merkezi sinir sisteminin miyelinsiz lifleri ve miyelinli aksonları yeniden oluşmaz. ⓘ
Klinik önemi
Demiyelinizasyon
Demiyelinizasyon sinirleri yalıtan miyelin kılıfın kaybıdır ve multipl skleroz, akut dissemine ensefalomiyelit, nöromiyelitis optika, transvers miyelit, kronik inflamatuar demiyelinizan polinöropati, Guillain-Barré sendromu, santral pontin miyelinozis, lökodistrofi gibi kalıtsal demiyelinizan hastalıklar ve Charcot-Marie-Tooth hastalığı gibi bazı nörodejeneratif otoimmün hastalıkların ayırt edici özelliğidir. Pernisiyöz anemi hastaları da durum hızlı bir şekilde teşhis edilmezse sinir hasarına maruz kalabilir. Pernisiyöz anemiye bağlı subakut kombine omurilik dejenerasyonu, hafif periferik sinir hasarından merkezi sinir sisteminde ciddi hasara yol açarak konuşmayı, dengeyi ve bilişsel farkındalığı etkileyebilir. Miyelin bozulduğunda, sinir boyunca sinyal iletimi bozulabilir veya kaybolabilir ve sinir sonunda kurur. Daha ciddi bir miyelin bozulması vakasına Canavan hastalığı denir. ⓘ
Bağışıklık sistemi, tümör nekroz faktörü veya interferonun yukarı regülasyonu yoluyla sitokinlerin aşırı üretimi ile demiyelinizasyona neden olan inflamasyon da dahil olmak üzere, bu tür hastalıklarla ilişkili demiyelinizasyonda rol oynayabilir. Dokosaheksaenoik asit DHA etil esterin genelleştirilmiş peroksizomal bozukluklarda miyelinleşmeyi iyileştirdiğine dair MRG kanıtları. ⓘ
Semptomlar
Demiyelinizasyon, etkilenen nöronların işlevlerine göre belirlenen çeşitli semptomlarla sonuçlanır. Beyin ve vücudun diğer bölümleri arasındaki sinyalleri bozar; semptomlar hastadan hastaya farklılık gösterir ve klinik gözlem ve laboratuvar çalışmalarında farklı sunumlara sahiptir. ⓘ
Tipik semptomlar arasında sadece bir gözü etkileyen merkezi görme alanında bulanıklık, göz hareketiyle ağrı, çift görme, görme/işitme kaybı, bacaklarda, kollarda, göğüste veya yüzde karıncalanma veya uyuşma gibi garip hisler (nöropati), kollarda veya bacaklarda güçsüzlük sayılabilir, Konuşma bozukluğu ve hafıza kaybı, ısı hassasiyeti (sıcak duş gibi ısıya maruz kalındığında semptomlar kötüleşir veya yeniden ortaya çıkar), el becerisi kaybı, hareketleri koordine etmede zorluk veya denge bozukluğu, bağırsak hareketlerini veya idrara çıkmayı kontrol etmede zorluk, yorgunluk ve kulak çınlaması dahil olmak üzere bilişsel bozulma. ⓘ
Miyelin onarımı
Hasarlı miyelin kılıflarını onarmaya yönelik araştırmalar devam etmektedir. Teknikler arasında cerrahi olarak merkezi sinir sistemine oligodendrosit öncü hücrelerinin yerleştirilmesi ve belirli antikorlarla miyelin onarımının indüklenmesi yer almaktadır. Farelerdeki sonuçlar cesaret verici olsa da (kök hücre nakli yoluyla), bu tekniğin insanlarda miyelin kaybını yerine koymada etkili olup olamayacağı hala bilinmemektedir. Asetilkolinesteraz inhibitörleri (AChEI'ler) gibi kolinerjik tedavilerin miyelinleşme, miyelin onarımı ve miyelin bütünlüğü üzerinde faydalı etkileri olabilir. Artan kolinerjik stimülasyon, beyin gelişim süreçleri ve özellikle oligodendrositler ve destekledikleri yaşam boyu miyelinleşme süreci üzerinde ince trofik etkiler yoluyla da etki edebilir. Oligodendrosit kolinerjik stimülasyonunun artırılması, AChEI'ler ve nikotin gibi diğer kolinerjik tedaviler muhtemelen gelişim sırasında miyelinleşmeyi ve yaşlılıkta miyelin onarımını teşvik edebilir. Lityum klorür gibi glikojen sentaz kinaz 3β inhibitörlerinin hasarlı yüz sinirleri olan farelerde miyelinleşmeyi desteklediği bulunmuştur. Kolesterol, B12 vitamini ile birlikte miyelin kılıfı için gerekli bir besindir. ⓘ
Dismiyelinizasyon
Dismiyelinizasyon, miyelin kılıflarının kusurlu yapısı ve işlevi ile karakterize edilir; demiyelinizasyondan farklı olarak lezyon oluşturmaz. Bu tür kusurlu kılıflar genellikle miyelinin biyosentezini ve oluşumunu etkileyen genetik mutasyonlardan kaynaklanır. Shiverer faresi, dismiyelinizasyonun bir hayvan modelini temsil eder. Dismiyelinizasyonun rol oynadığı insan hastalıkları arasında lökodistrofiler (Pelizaeus-Merzbacher hastalığı, Canavan hastalığı, fenilketonüri) ve şizofreni yer almaktadır. ⓘ
Omurgasız miyelin
İşlevsel olarak eşdeğer miyelin benzeri kılıflar oligochaetes, penaeids, palaemonids ve calanoids dahil olmak üzere çeşitli omurgasız taksonlarında bulunur. Bu miyelin benzeri kılıflar, çok sayıda membran, membran yoğunlaşması ve düğümler dahil olmak üzere omurgalılarda bulunan kılıflarla çeşitli yapısal özellikleri paylaşır. Bununla birlikte, omurgalılardaki düğümler halka şeklindedir; yani aksonu çevrelerler. Buna karşılık, omurgasızların kılıflarında bulunan düğümler ya dairesel ya da fenestralıdır; yani "noktalarla" sınırlıdır. Kaydedilen en yüksek iletim hızının (hem omurgalılarda hem de omurgasızlarda) bir omurgasız olan Kuruma karidesinin 90 ila 200 m/s arasında değişen kılıflı aksonlarında bulunması dikkat çekicidir (en hızlı miyelinli omurgalı aksonu için 100-120 m/s ile karşılaştırınız). ⓘ
Miyelin kılıf
Miyelin kılıf, sinir hücresinde (nöronda) bulunur. Nöronun çevresini bir yağ tabakası şeklinde sarar. Beyaz renktedir. İmpulsların (uyarıların) daha hızlı bir şekilde iletilmesini sağlar. Duyu sinirleri miyelin kılıf bulundururlar. Aksonun üzerinde yalıtkan bir madde olarak bulunurlar. ⓘ
Miyelin kılıf, merkezi ve çevresel sinir sistemlerindeki sinir hücrelerinde uyartıların hızını artıran, uyartı eşiğini düşüren, bunları sinir hücresinin çapıyla doğru orantıyla yapan, lipit ve proteinden oluşan bir dokudur. ⓘ
Miyelinin bileşikleri
Miyelin, farklı hücre türleri ve çeşitli kimyasal bileşikler ve yapılar tarafından oluşturulur. Fakat aynı yalıtkanlık işlevini gerçekleştirir. Miyelinli aksonlar beyaz görülür. Bu yüzden beynin "beyaz madde"sidir. Yağ, aksonların elektrik yüklü atom ve moleküllerinin yalıtılmasına yardım eder. Bu yük iyonları, tüm sinir sistemi etrafındaki sıvılarda bulunur. Bir mikroskop altında sosisler gibi görülür. Miyelin, bir çocuğun hızlı gelişiminin bir parçasıdır. Buna bebeğin birinci yıldaki emeklemesi ve yürümesi de dahildir. Miyelinin yaklaşık %40'ı sudur. Kuru kütlesinin yaklaşık %70-85'i yağ, %15-30'u proteindir.