Нервная система человека и позвоночных животных имеет единый план строения и представлена центральной частью – головным и спинным мозгом, а также периферическим отделом – отходящими от центральных органов нервами, представляющими собой отростки нервных клеток – нейронов.
Их совокупность образует нервную ткань, главными функциями которой является возбудимость и проводимость. Эти её свойства объясняются прежде всего особенностями строения оболочек нейронов и их отростков, состоящих из вещества, названного миелином. В данной статье мы рассмотрим строение и функции этого соединения, а также выясним возможные способы его восстановления.
Почему нейроциты и их отростки покрыты миелином
Совсем не случайно дендриты и аксоны имеют защитный слой, состоящий из белково-липидных комплексов. Дело в том, что возбуждение является биофизическим процессом, в основе которого лежат слабые электрические импульсы. Если электрический ток идёт по проводу, то последний должен быть покрыт изоляционным материалом, чтобы уменьшить рассеивание электрических импульсов и не допустить снижение силы тока. Такие же функции в нервном волокне выполняет миелиновая оболочка. Кроме того, она является опорой, а также обеспечивает питание волокна.
Химический состав миелина
Как и большинство клеточных мембран, он имеет липопротеидную природу. Причём содержание жиров здесь очень высокое – до 75%, а белков – до 25%. Миелин в незначительном количестве содержит также гликолипиды и гликопротеиды. Химический состав его различается в спинномозговых и в черепно-мозговых нервах.
В первых наблюдается высокое содержание фосфолипидов – до 45%, а остальная часть приходится на холестерин и цереброзиды. Демиелинизация (то есть замена миелина на другие вещества в нервных отростках) приводит к таким тяжёлым аутоиммунным заболеваниям, как, например, рассеянный склероз.
С химической точки зрения, этот процесс будет выглядеть так: миелиновая оболочка нервных волокон меняет свою структуру, что проявляется прежде всего в уменьшении процентного содержания липидов по отношению к белкам. Далее снижается количество холестерина и возрастает содержание воды. А всё это приводит к постепенной замене миелина, содержащего олигодендроциты или шванновские клетки на макрофаги, астроциты и межклеточную жидкость.
Результатом таких биохимических изменений будет резкое снижение способности аксонов проводить возбуждение вплоть до полной блокировки прохождения нервных импульсов.
Особенности нейроглиальных клеток
Как мы уже говорили, миелиновая оболочка дендритов и аксонов образована специальными структурами, характеризующимися низкой степенью проницаемости для ионов натрия и кальция, а потому имеющих только потенциалы покоя (они не могут проводить нервные импульсы и выполняют электроизоляционные функции).
Данные структуры называются глиальными клетками. К ним относятся:
- олигодендроциты;
- волокнистые астроциты;
- клетки эпендимы;
- плазматические астроциты.
Все они формируются из наружного слоя зародыша – эктодермы и имеют общее название – макроглия. Глия симпатических, парасимпатических и соматических нервов представлена шванновскими клетками (нейролеммоцитами).
Строение и функции олигодендроцитов
Они входят в состав центральной нервной системы и являются клетками макроглии. Так как миелин – это белково-липидная структура, она способствует увеличению скорости проведения возбуждения. Сами клетки образуют электроизолирующий слой нервных окончаний в головном и спинном мозге, формируясь уже в период внутриутробного развития. Их отростки обворачивают в складки своей наружной плазмалеммы нейроны, а также дендриты и аксоны. Получается, что миелин – это основной электроизолирующий материал, разграничивающий нервные отростки смешанных нервов.
Шванновские клетки и их особенности
Миелиновая оболочка нервов периферической системы образована нейролеммоцитами (шванновскими клетками). Их отличительная особенность состоит в том, что они способны образовывать защитную оболочку только одного аксона, и не могут формировать отростки, как это присуще олигодендроцитам.
Между шванновскими клетками на расстоянии 1-2 мм располагаются участки, лишённые миелина, так называемые перехваты Ранвье. По ним скачкообразно происходит проведение электрических импульсов в пределах аксона.
Леммоциты способны к репарации нервных волокон, а также выполняют трофическую функцию. В результате генетических аббераций клетки оболочки леммоцитов начинают неконтролируемое митотическое деление и рост, вследствие чего в различных отделах нервной системы развиваются опухоли – шванномы (невриномы).
Роль микроглии в разрушении миелиновой структуры
Микроглия представляет собой макрофаги, способные к фагоцитозу и умеющие распознавать различные патогенные частицы – антигены. Благодаря мембранным рецепторам эти глиальные клетки вырабатывают ферменты – протеазы, а также цитокины, например, интерлейкин 1. Он является медиатором воспалительного процесса и иммунитета.
Миелиновая оболочка, функции которой заключаются в изолировании осевого цилиндра и улучшении проведения нервного импульса, может повреждаться интерлейкином. В результате этого, нерв «оголяется» и скорость проведения возбуждения резко снижается.
Более того, цитокины, активируя рецепторы, провоцируют избыточный транспорт ионов кальция в тело нейрона. Протеазы и фосфолипазы начинают расщеплять органеллы и отростки нервных клеток, что приводит к апоптозу – гибели данной структуры.
Она разрушается, распадаясь на частицы, которые и пожирают макрофаги. Это явление называется эксайтотоксичностью. Оно вызывает дегенерацию нейронов и их окончаний, приводя к таким заболеваниям, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.
Мякотные нервные волокна
Если отростки нейронов – дендриты и аксоны, покрывает миелиновая оболочка, то они называются мякотными и иннервируют скелетную мускулатуру, входя в соматический отдел периферической нервной системы. Немиелинизированные волокна образуют вегетативную нервную систему и иннервируют внутренние органы.
Мякотные отростки имеют больший диаметр, чем безмякотные, и формируются следующим образом: аксоны прогибают плазматическую мембрану клеток глии и формируют линейные мезаксоны. Затем они удлиняются и шванновские клетки многократно обворачиваются вокруг аксона, образуя концентрические слои. Цитоплазма и ядро леммоцита перемещаются в область наружного слоя, который называется неврилеммой или шванновской оболочкой.
Внутренний слой леммоцита состоит из слоистого мезоксона и называется миелиновой оболочкой. Толщина её в различных участках нерва неодинакова.
Как восстановить миелиновую оболочку
Рассматривая роль микроглии в процессе демиелинизации нервов, мы установили, что под действием макрофагов и нейромедиаторов (например, интерлейкинов) происходит разрушение миелина, что в свою очередь приводит к ухудшению питания нейронов и нарушению передачи нервных импульсов по аксонам.
Данная патология провоцирует возникновение нейродегенеративных явлений: ухудшение когнитивных процессов, прежде всего памяти и мышления, появление нарушения координации движений тела и тонкой моторики.
В итоге возможна полная инвалидизация больного, которая возникает в результате аутоиммунных заболеваний. Поэтому вопрос о том, как восстановить миелин, в настоящее время стоит особенно остро. К таким способам относится прежде всего сбалансированная белково-липидная диета, правильный образ жизни, отсутствие вредных привычек. В тяжелых случаях заболеваний применяют медикаментозное лечение, восстанавливающее количество зрелых глиальных клеток – олигодендроцитов.
