Кіріспе
Миелин – липидтерге бай материал, ол жүйке клеткаларының аксондарын (нерв жүйесінің электр сымдарын) қоршап, оларды оқшаулап, электр импульстерінің (әрекет потенциалы деп аталатын) аксон бойымен өту жылдамдығын арттырады. Миелинді аксонды электр сымына (аксон) ұқсатуға болады, оның айналасында оқшаулағыш материал (миелин) болады. Бірақ миелин, электр сымының пластик қабығынан айырмашылығы, аксонның бүкіл ұзындығын бір қабықпен жаппайды. Керісінше, миелин аксондарды сегменттерге бөліп қоршайды: әдетте, әр аксон бірнеше ұзын қабықпен қапталады, олардың арасында қысқа саңылаулар болады, бұл саңылаулар Ранвье түйіндері деп аталады. Ранвье түйіндерінің ұзындығы шамамен мыңнан бір миллиметрге жетеді, ал аксонның мембранасы осы жерде миелинден бос болады. Миелиннің ең маңызды функциясы – аксонның бойымен электр заряды түрінде берілетін ақпараттың жылдамдығын арттыру. Миелин бұл мүмкіндікті тұздану өткізгіштігі арқылы қамтамасыз етеді. Тұздану өткізгіштігі – электр импульстерінің аксон бойымен, миелин қабықтары арқылы, Ранвье түйіндерінен бірнешеуіне «секіріп» өтуі. Осылайша, миелинді аксон арқылы ақпарат, миелинсіз аксонға қарағанда 100 еседей жылдам жетеді. Молекулалық деңгейде миелин қабықшасы клетка сыртындағы және ішіндегі иондар арасындағы қашықтықты ұлғайтады, электр зарядтарының жиналуын азайтады. Миелин қабығының үздіксіз еместігі, Ранвье түйінінен келесі түйінге «сапырылып», аксонның миелинмен қапталған ұзын (шамамен 0,1 мм – >1 мм немесе 100-1000 микрон) бөлігінен – интернодальді сегменттен немесе «интернаудтан» өтеді, содан кейін келесі Ранвье түйінінде «қайта зарядталады». Бұл «сапыру» аксонның ұшына жеткенге дейін жалғасады. Сол жерде электр сигналы синапста химиялық нейротрансмиттерлердің босатылуына себеп болады, олар синапстан кейінгі жасушадағы рецепторларға (мысалы, басқа нейрон, миоцит немесе секреторлық жасуша) байланысады. Миелин глиальды жасушалармен жасалады, бұл – аксондарға қоректік және гомеостаздық қолдау көрсететін нейрон емес жасушалар. Аксондар ұзын құрылымдар болғандықтан, олар сомадан тым алыс орналасқан, сондықтан оларды нейронның өзі қолдауға шамасы жетпейді. Орталық жүйке жүйесінде (ми, омыртқа миы және оптикалық жүйкелер) миелиндау арнайы глиальды жасушалар – олигодендроциттер арқылы қалыптасады, олардың әрқайсысы жақын орналасқан бірнеше аксондарды миелиндау үшін процестерді (жасуша денесінен өсетін ұзын мүшелер) жібереді. Ал шеттік жүйке жүйесінде миелин нейролеммоциттер (Шванн жасушалары) арқылы жасалады, олар тек бір аксонның бір бөлігін ғана миелиндайды. Орталық жүйке жүйесінде аксондар электр сигналдарын бір жүйке клеткасынан екіншісіне жеткізеді. Миелиннің «оқшаулау» функциясы тиімді моторлық функция (мысалы, жүру сияқты қозғалыс), сезім функциясы (мысалы, көру, есту, иіс, жанасу немесе ауырсыну сезімі) және танымдық қабілеттер (мысалы, білімді алу және есте сақтау) үшін өте маңызды, бұл миелинді зақымдайтын аурулардың салдарынан анық көрінеді, мысалы, генетикалық шартталған лейкодистрофиялар; қабынулы демиелинизациялық ауру, көп склероз; және қабынулы демиелинизациялық шеттік нейропатиялар. Көп таралғандығына байланысты, миелиннің ең танымал зақымдануы – орталық жүйке жүйесіне (ми, омыртқа миы және көру жүйкесі) әсер ететін көп склероз.
Myelin ('/m//aɪ//.//ə//l//ɪ//n/ MYəlin) is a lipid rich material that surrounds nerve cell axons (the nervous system's electrical wires) to insulate them and increase the rate at which electrical impulses (called action potentials) pass along the axon. The myelinated axon can be likened to an electrical wire (the axon) with insulating material (myelin) around it. However, unlike the plastic covering on an electrical wire, myelin does not form a single long sheath over the entire length of the axon. Rather, myelin ensheaths the axon segmentally: in general, each axon is encased in multiple long sheaths with short gaps between, called nodes of Ranvier. At the nodes of Ranvier, which are approximately one thousandth of a mm in length, the axon's membrane is bare of myelin. Myelin's best known function is to increase the rate at which information, encoded as electrical charges, passes along the axon's length. Myelin achieves this by eliciting saltatory conduction,. Saltatory conduction refers to the fact that electrical impulses 'jump' along the axon, over long myelin sheaths, from one node of Ranvier to the next. Thus, information is passed around 100 times faster along a myelinated axon than a non myelinated one. At the molecular level, the myelin sheath increases the distance between extracellular and intracellular ions, reducing the accumulation of electrical charges. The discontinuous structure of the myelin sheath results in the action potential "jumping" from one node of Ranvier over a long (c. 0.1 mm – >1 mm, or 100 1000 micron) myelinated stretch of the axon called the internodal segment or "internode", before "recharging" at the next node of Ranvier. This 'jumping' continues until the action potential reaches the axon terminal. Once there, the electrical signal provokes the release of chemical neurotransmitters across the synapse, which bind to receptors on the post synaptic cell (e. g. another neuron, myocyte or secretory cell). Myelin is made by glial cells, which are non neuronal cells that provide nutritional and homeostatic support to the axons. This is because axons, being elongated structures, are too far from the soma to be supported by the neurons themselves. In the central nervous system (brain, spinal cord and optic nerves), myelination is formed by specialized glial cells called oligodendrocytes, each of which sends out processes (limb like extensions from the cell body) to myelinate multiple nearby axons; while in the peripheral nervous system, myelin is formed by neurolemmocytes (Schwann cells), which only myelinate a section of one axon. In the CNS, axons carry electrical signals from one nerve cell body to another. The "insulating" function for myelin is essential for efficient motor function (i. e. movement such as walking), sensory function (e. g. sight, hearing, smell, the feeling of touch or pain) and cognition (e. g. acquiring and recalling knowledge), as demonstrated by the consequence of disorders that affect myelination, such as the genetically determined leukodystrophies; the acquired inflammatory demyelinating disorder, multiple sclerosis; and the inflammatory demyelinating peripheral neuropathies. Due to its high prevalence, multiple sclerosis, which specifically affects the central nervous system (brain, spinal cord and optic nerve), is the best known disorder of myelin.
Даму
Миелиннің қалыптасу процесі миелинизация немесе миелиногенез деп аталады. Орталық нерв жүйесінде (ОНЖ) олигодендроциттердің алғашқы жасушалары (ОЖЖ) миелин құрайтын жетілген олигодендроциттерге дифференциалданады. Адамдарда миелинизация 3-ші триместрдің басында басталады, бірақ туған кезде ОНЖ немесе шеттік нерв жүйесінде (ШНЖ) миелиннің мөлшері аз болады. Бала кезінде миелинизация қарқынды дамиды, көбірек аксондар миелин қабықшаларын алады. Бұл когнитивтік және моторлық дағдылардың дамуымен байланысты, соның ішінде тілді түсіну, сөйлеуді меңгеру, илеу және жүру. Миелинизация жасөспірімдік шаққа және ересек жасқа дейін жалғасады, және осы кезеңде миелин қабықшалары көбінесе толыққанмен қалыптасқанмен, ми қабығы сияқты сұр зат аймақтарында өмір бойы қосылуы мүмкін.
Омыртқалы жануарлар
Миелин, жақ сүйекті омыртқалылардың (гнатостомалардың) ерекше белгісі саналады, бірақ омыртқасыз жануарларда аксондар глиальды жасушалар деп аталатын жасуша түрімен қапталған. Дегенмен, оның глиальды жасушалардың пайда болуы және ультрақұрылымы электронды микроскопияның дамуынан кейін ғана, бір ғасырдан астам уақыттан соң анықталды. Омыртқалы жануарларда барлық аксондар миелинмен қапталмайды. Мысалы, шеңберлік жүйке жүйесінде (ПНС) аксондардың көп бөлігі миелинсіз болады. Олардың орнына, миелиндемейтін Шванн жасушаларымен, Ремак СК-ларымен қапталып, Ремак шоғырларына жиналады. Орталық жүйке жүйесінде миелинсіз аксондар (немесе аралық миелинді аксондар, яғни миелинді сегменттер арасында ұзын миелинсіз участары бар аксондар) миелинді аксондармен араласып, кем дегенде жартылай, басқа глиальды жасуша – астроциттердің процестерімен торысады.
Омыртқасыздар
Функционалды түрде эквивалентті миелин тәрізді қабықшалар бірнеше омыртқасыздар таксономдарында табылады, оның ішінде олигохета шолаңкездері және пенаидтар, палемонидтер және каланоидтар сияқты қабықшалылар таксономдарында. Бұл миелин тәрізді қабықшалар омыртқалы жануарлардағы қабықшалармен бірнеше құрылымдық ерекшеліктерді бөліседі, соның ішінде мембраналардың көп болуы, мембрананың жиырылуы және түйіндер. (Мысалы, ең жылдам миелинді омыртқалы жануар аксоны үшін 100–120 м/с).
Құрамы
Орталық нерв жүйесі (ОНЖ) миелині құрамы және құрылымы жағынан шеттік нерв жүйесі (ШНЖ) миелинінен сәл өзгеше, бірақ екеуі де бірдей "оқшаулау" функциясын атқарады (жоғарыда қараңыз). Липидтерге бай болғандықтан миелин ақ түсті болып көрінеді, сондықтан ОНЖ-ның "ақ зат" бөлігі осылай аталады. ОНЖ-ның ақ зат жолдары (мысалы, көру нерві, кортикоспинальді жол және шашақ денесі) және ШНЖ нервтері (мысалы, сіңір нерві және есту нерві, олар да ақ болып көрінеді) әрқайсысы мыңдағаннан миллионға дейін аксондардан тұрады, олар көбінесе параллель орналасқан. Қан тамырлары бұл талшықты жолдарға оттегі және глюкоза сияқты энергия субстраттары жеткізіп береді, сонымен қатар ОНЖ-дағы астроциттер мен микроглиялар және ШНЖ-дағы макрофагтар сияқты басқа жасуша түрлерін де қамтиды. Жалпы массасы бойынша миелиннің шамамен 40% су, ал құрғақ массасының 60-75% липидтер және 15-25% белоктар құрайды. Белок құрамына миелиннің негізгі белгісі (MBP) кіреді, ол ОНЖ-да кең таралған және ықшам миелиннің қалыптасуында маңызды, қайталамайтын рөл атқарады; миелин олигодендроциттерінің гликопротеіні (MOG), ол ОНЖ-ға тән; және протеолипидтік белок (PLP), ОНЖ миелиніндегі ең көп кездесетін белок, бірақ ШНЖ миелинінің шағын құрамдасы. ШНЖ-да миелиннің нөлдік белгісі (MPZ немесе P0) ОНЖ-дағы PLP сияқты рөл атқарады, себебі ол миелин қабығын құрайтын глиальдық жасуша мембранасының көптеген концентрлі қабаттарын байланыстыруға қатысады. Миелиннің негізгі липиді – галактоцереброзид деп аталатын гликолипид. Сфингомиелиннің өрілген көмірсутекті тізбектері миелин қабығын нығайтады. Холестерин – миелиннің маңызды липидтік құрамдасы, ол болмаса миелин қалыптаспайды.
Функция
Миелиннің негізгі мақсаты – миелинді талшықтар бойымен электр импульстерінің (әрекет потенциалы деп аталады) таралу жылдамдығын арттыру. Миелинсіз талшықтарда әрекет потенциалы үздіксіз толқындар түрінде жүреді, ал миелинді талшықтарда олар «секіріп» немесе тұздық өткізгіштік арқылы таралады. Соңғысы бұрынғысына қарағанда едәуір жылдам, әсіресе белгілі бір диаметрден асатын аксондар үшін. Миелин сыйымдылықты төмендетіп, аксолемманың (аксондық мембрана) электрлік кедергісін арттырады. Миелин дене мүшелері арасындағы байланысты жылдамдатып, дененің үлкенірек болуына мүмкіндік береді деп саналады. Миелинді талшықтарда миелинді интернодтар бойында вольтажға сезімтал натрий каналдары жоқ, олар тек Ранвье түйіндерінде ғана орналасқан. Бұл жерде олар өте көп және тығыз жиналған. Оң зарядталған натрий иондары вольтажға сезімтал каналдар арқылы аксонға кіріп, Ранвье түйініндегі мембраналық потенциалдың деполяризациясына әкеледі. Калий каналдары арқылы аксондан оң зарядталған калий иондарының шығуы мембрананың тынығу потенциалын жылдам қалпына келтіреді. Аксон ішіндегі натрий иондары аксоплазма (аксондық цитоплазма) арқылы жақын орналасқан миелинді интернодқа және содан кейін Ранвьедің келесі (дистальды) түйініне жылдам таралып, вольтажға сезімтал натрий каналдарының ашылуына және осы жерде натрий иондарының кіруіне себеп болады. Натрий иондары аксоплазма арқылы жылдам таралғанымен, диффузияның табиғаты төмендеуге бейім, сондықтан әрекет потенциалының таралуын қамтамасыз ету үшін Ранвье түйіндері (салыстырмалы түрде) жақын орналасуы керек. Әрекет потенциалы Ранвье түйіндерінің тізбегі бойынша «қайта зарядталады», себебі аксолеммалық мембраналық потенциал шамамен +35 мВ-қа дейін деполяризацияланады және цитоскелеттік құрылымдар мен митохондрия сияқты органеллалардың аксон бойымен тасымалдануын реттейді. 2012 жылы миелиндеуші жасушаның аксонды «қоректендірудегі» рөлін растайтын мәліметтер пайда болды. Яғни, миелиндеуші жасуша аксон үшін жергілікті «жанармай құю станциясы» ретінде әрекет етеді, ол әрекет потенциалын тудырғаннан кейін, оның және қоршаған орта арасындағы иондардың қалыпты тепе-теңдігін қалпына келтіру үшін көп энергия жұмсайды. Шеткі талшықтар кесілгенде миелин қабығы қайта өсуге мүмкіндік беретін жол қамтамасыз етеді. Дегенмен, миелин қабаты жүйке талшығының толыққанды жаңаруын қамтамасыз етпейді. Кейбір жаңартылған жүйке талшықтары дұрыс бұлшық ет талшықтарын таба алмайды, ал шеткі жүйке жүйесінің зақымдалған кейбір моторлық нейрондары қайта өспей, өледі. Миелин қабығы мен жүйке талшықтарының зақымдануы көбінесе функционалдық жеткіліксіздіктің күшеюімен байланысты. Сүтқоректілердің орталық жүйке жүйесінің миелинсіз талшықтары мен миелинді аксондары жаңартылмайды.
Демиелинизация
Демиелинизация – жүйкелерді оқшаулайтын миелин қабығының жоғалуы және кейбір нейродегенеративті аутоиммундық аурулардың белгісі, соның ішінде көп миелитті склероз, жедел таралған энцефаломиелит, оптикалық нейромиелит, көлденең миелит, созылмалы қабынушы демиелинизациялық полиневропатия, Гийен-Барре синдромы, орталық понтин миелинозы, лейкодистрофия және Шарко-Мари-Тот ауруы сияқты тұқым қуалайтын аурулар. Егер ауруды ерте анықтамаса, шалақан анемиямен ауыратын адамдарда да жүйке зақымдануы пайда болуы мүмкін. Шалақан анемияға байланысты омыртқа миының субакутты біріктірілген дегенерациясы, шеттік жүйкелерге жеңіл зақымнан бастап, орталық жүйке жүйесіне ауыр зақым келтіруі мүмкін, соның салдарынан сөйлеу, тепе-теңдік және танымдық қабілеттерге әсер етеді. Миелиннің ыдырауынан жүйке бойымен сигналдардың жүргізілуі бұзылуы немесе тоқтауы мүмкін, нәтижесінде жүйке біртінде қурап жетеді. Миелиннің нашарлауының аса ауыр түрі – Канаван ауруы. Мұндай аурулармен байланысты демиелинизацияда иммундық жүйе рөл атқара алады, оның ішінде цитокиндердің артық өндірісі арқылы туындайтын қабыну, ісік некрозы факторын немесе интерферонның жоғарылауы демиелинизацияға себеп болуы мүмкін. МРТ зерттеулері докозагексаено қышқылының (DHA) этил эфирінің жалпыланған пероксисомалық бұзылыстарда миелинділікті жақсартатынын көрсетеді.
Симптомдары
Демиелинизация зардап шеккен нейрондардың функциясына байланысты әртүрлі симптомдарға алып келеді. Ол ми мен дененің басқа бөліктері арасындағы сигналдарды бұзады; симптомдар әр науқасқа әртүрлі болады және клиникалық байқаулар мен зертханалық зерттеулерде әртүрлі түрде көрінеді. Типтік симптомдарға орталық көру өрісінің бір көзге ғана әсер ететін нашарлауы, көз қозғалғанда ауырсыну, екі көру, көру/есту қабілетінің жоғалтылуы, қол, аяқ, кеуде немесе беттегі ерекше сезімдер, мысалы, қышыну немесе ұю (нейропатия), қол-аяқтардың әлсіздігі, когнитивтік бұзылыстар, сөйлеу қабілетінің және есте сақтаудың нашарлауы, ыстыққа сезімталдық (ыстыққа ұшырағанда симптомдар нашарлауы немесе қайта пайда болуы, мысалы, ыстық сумен жуынғанда), шеберліктің жоғалтылуы, қозғалысты үйлестіруде қиындық немесе тепе-теңдік бұзылысы, ішек пен несеп шығаруды бақылауда қиындық, шаршау және құлақта шу сезіну (тиннитус) жатады.
Миелинді жөндеу
Зыян шеккен миелин қабықтарын жақсарту бойынша зерттеулер жалғасуда. Бұл техникаларға орталық нерв жүйесіне хирургиялық түрде олигодендроциттердің алғашқы жасушаларын имплантациялау және белгілі бір антиденелермен миелиннің қалпына келуін іске қосу кіреді. Егешқұйрықтардағы нәтижелер (көшпелі жасушаларды трансплантациялау арқылы) үміт берерлік болғанымен, бұл әдістің адамдарда миелиннің жоғалуын толықтыруда тиімді болатыны әлі белгісіз. Ацетилхолинэстераза ингибиторлары (АХЭИ) сияқты холинергиялық емдер миелинділіктің қалыпқа келуіне, миелиннің жөнделуіне және миелиннің тұтастығына жағымды әсер етуі мүмкін. Холинергиялық стимуляцияны күшейту мидың даму процестеріне, әсіресе олигодендроциттерге және олар қолдайтын өмір бойы миелинділіктің процесіне жұмсақ трофикалық әсерлер арқылы әсер етуі мүмкін. Олигодендроциттердің холинергиялық стимуляциясын, АХЭИ-ды және никотин сияқты басқа холинергиялық емдерді күшейту даму кезінде миелинділікті және ересек жаста миелиннің жөнделуін қолдауы мүмкін. Гликоген синтетазасының 3β-киназа ингибиторлары, мысалы литий хлориді, зақымдалған беттік нервтері бар егешқұйрықтарда миелинділіктің қалыпқа келуін күшейтуге көмектеседі. Миелин қабығы үшін холестерин және В12 витамині қажетті қоректік заттар болып табылады.
Дисмиелинизация
Дисмиелинизация миелин қабығының құрылымы мен функциясындағы ақаулармен сипатталады; демиелинизациядан өзгеше, ол зақымдануға алып келмейді. Мұндай ақаулы қабықтар көбінесе миелиннің биосинтезі мен қалыптасуына әсер ететін генетикалық мутациялардың нәтижесінде пайда болады. "Шиверер" егезі дисмиелинизацияның жануарлық моделінің мысалы болып табылады. Дисмиелинизациямен байланысты адам ауруларына лейкодистрофиялар (Пелизеус-Мерцбахер ауруы, Канаван ауруы, фенилкетонурия) және шизофрения жатады.