Кіріспе

Органеллдердің қозғалысы
Аксоналдық көлік, сондай-ақ аксоплазмалық көлік немесе аксоплазмалық ағын деп аталады, – бұл митохондриялардың, липидтердің, синаптылық везикулалардың, ақуыздардың және басқа органеллдердің нейронның клеткалық денесіне және одан аксонының цитоплазмасы арқылы, аксоплазма деп аталатын жерге қозғалысы үшін жауапты ұяшық процесі. Кейбір аксонның ұзындығы метрге жуық болғандықтан, нейрондар ядро мен органеллдердің өнімдерін аксонының соңына дейін жеткізу үшін диффузияға сүйене алмайды. Аксоналдық көлік аксондан клеткалық денеге ыдырауға тиіс молекулаларды қайтаруға да жауапты, онда олар лизосомалармен ыдырайды. Клеткалық денеге қарай қозғалыс ретроградтық көлік деп, ал синапсқа қарай қозғалыс антероградтық көлік деп аталады.

Механизм

Аксондардың басым көпшілігі нейрон жасушасының денесінде синтезделеді және аксондармен тасымалданады. Аксон ішіндегі кейбір мРНҚ аудармасы анықталған. Аксондық тасымалдау нейронның өмір бойы жүреді және оның өсуі мен тірі қалуы үшін маңызды. Микротубулалар (тубулинден құралған) аксонның бойымен созылып, тасымалдау үшін цитоскелеттің негізгі "жолдарына" қызмет етеді. Кинезин және динеин – жүкті алға қарай (жасуша денесінен аксон ұшына қарай) және кері бағытта (жасуша денесіне қарай) қозғайтын моторлық ақуыздар. Моторлық ақуыздар митохондриялар, цитоскелеттік полимерлер, аутофагосомалар және нейротрансмиттерлерді қамтитын синаптық везикулалар сияқты әртүрлі жүкті байланыстырып, тасымалдайды. Аксондық тасымалдау жылдам немесе баяу болуы мүмкін, сондай-ақ антероградты (жасуша денесінен алшақ) немесе ретроградты (аксоннан жасуша денесіне материал жеткізеді) болуы мүмкін.

Жедел және баяу тасымалдау

Көпіршікті жүктер салыстырмалы түрде жылдам қозғалады (50–400 мм/күн), ал ерігіш (цитозольдік) және цитоскелеттік ақуыздарды тасымалдау әлдеқайда ұзаққа созылады (8 мм/күннен кем жылдамдықпен). Тез аксоналдық тасымалдаудың негізгі механизмі ондаған жылдар бойы белгілі, бірақ баяу аксоналдық тасымалдау механизмі жақында ғана, жаңа бейнелеу технологияларының арқасында ашыла бастады. Ерігіш (цитозольдік) жүктердің қозғалысы күрделірек, бірақ ерігіш ақуыздар көп ақуыздық кешендерге бірігіп, тез аксоналдық тасымалдаумен жылдам қозғалатын жүктермен уақытша байланыс арқылы тасымалданатын сияқты, ұқсас негізге ие болып көрінеді. Бұл жергілікті және экспресс метро пойыздары арасындағы жылдамдық айырмашылығына ұқсас. Екі типтегі пойыз да станциялар арасында шамамен бірдей жылдамдықпен жүрсе де, жергілікті пойыз жолдың соңына жету үшін көбірек уақыт жұмсайды, себебі ол әр станцияда тоқтайды, ал экспресс – тек бірнеше станцияда.

Ретроградтық тасымалдау

Ретроградтық тасымалдау молекулаларды/органелдерді аксонның ұштарынан жасуша денесіне қарай жылжытады. Ретроградтық аксоналдық тасымалдау цитоплазмалық динеин арқылы жүзеге асады және, мысалы, химиялық сигналдар мен эндоцитоз өнімдерін аксондан жасушаға қайтарып, эндолизосомаларға жеткізу үшін қолданылады. Жылдам ретроградтық тасымалдау күніне 10-20 сантиметрге дейін қашықтықты қамти алады. Кейбір патогендер осы процестен пайдаланып, нерв жүйесіне еніп алады. Олар аксонның алыс ұштарынан кіріп, ретроградтық тасымалдау арқылы сомаға жетеді. Мысалдарға тетанус токсині, герпес симплекс, құтыру және полиомиелит вирустары жатады. Мұндай инфекцияларда, инфекцияның басталуы мен симптомдардың пайда болуы арасындағы кешігу, патогендердің сомаға жетуіне қажетті уақытқа сәйкес келеді. Герпес симплекс вирусы өмірлік циклына байланысты аксондарда екі бағытта да қозғалады, бірақ кіріс капсидтер үшін ретроградтық тасымалдау басымдық құрайды.

Істеуді тоқтатудың салдары

Аксондар тасымалы тежелген немесе үзілген кезде қалыпты физиология патофизиологияға айналады және аксондар сферасы деп аталатын аксоплазманың жинақталуы пайда болуы мүмкін. Аксондар тасымалының көптеген түрлі себептермен бұзылуы мүмкін болғандықтан, аксондар сфералары генетикалық, травматикалық, ишемиялық, жұқпалы, уытты, дегенеративті және лейкоэнцефалопатия деп аталатын ақ зат аурулары сияқты әртүрлі аурулар кластарында кездеседі. Бірнеше сирек нейродегенеративті аурулар моторлық ақуыздар – кинезин мен динеиннің генетикалық мутацияларымен байланысты, және мұндай жағдайларда аксондар тасымалы патологияны дамытуда маңызды рөл атқарады. Дисфункционалды аксондар тасымалы Альцгеймер және Паркинсон сияқты нейродегенеративті аурулардың спорадикалық (жиі кездесетін) түрлерімен де байланысты. Бұл негізінен көптеген байқауларға байланысты, себебі зардап шеккен нейрондарда үлкен аксондар жинақталуы міндетті түрде байқалады, сондай-ақ бұл аурулардың отбасылық түрлерінде рөл атқаратын гендер аксондардың қалыпты тасымалында да рөл атқарады. Дегенмен, аталған ауруларда аксондар тасымалының қатысуын тікелей дәлелдейтін мәліметтер аз, ал басқа механизмдер (мысалы, тікелей синаптотоксикация) маңыздырақ болуы мүмкін. Тамырлық ретинопатиялардағы ишемиялық аймақтардың шетінде аксоплазмалық ағынның тоқтауы жүйке талшықтарының ісінуіне алып келеді, бұл жұмсақ эксудаттар немесе мақта тәрізді жабындардың пайда болуына себеп болады. Аксон өмірлік маңызы бар ақуыздар мен материалдарды аксоплазмалық тасымалдау арқылы қамтамасыз етіледі, сондықтан көлікті үзіп тастайтын, мысалы, диффузиялық аксондар зақымдануы сияқты жарақаттар, дистальдық аксонның Валлериандық дегенерация деп аталатын процесте дегенерациялануына әкеледі. Жасушалардың бөлінуіне қажетті микротубульдерді өзгерту арқылы қатерлі ісіктердің өсуін тежейтін қатерсіздікке қарсы дәрілер аксондар тасымалы үшін қажетті микротубульдерге әсер ететіндіктен, жүйкелерге зақым келтіреді.

Инфекция

Бұршақ ауруы вирусы орталық жүйке жүйесіне ретроградты аксоплазмалық ағым арқылы жетеді. Тетанус нейротоксині нидоген ақуыздарымен байланысу арқылы нейромышектік қосылыста ішке сіңіріледі және сигналдық эндосомалар арқылы сомаға қарай ретроградты тасымалданады. Элейн Беерр тобының жұмысында көрсетілгендей, герпес вирустары сияқты нейротропты вирустар жасушалық тасымалдау механизмін пайдаланып аксон ішінде саяхаттайды. Басқа жұқпалы агенттердің де аксоналдық тасымалды пайдалануы мүмкін деп саналады. Қазіргі кезде мұндай инфекциялар Альцгеймер ауруы және басқа да нейродегенеративті неврологиялық ауруларға ықпал етеді деп есептеледі.