Mielina - Myelin

Mielina
Neuron.svg
Estrutura do neurônio simplificado no PNS
Neurônio com oligodendrócito e bainha de mielina.svg
Neurônio com oligodendrócito e bainha de mielina no SNC
Detalhes
Sistema Sistema nervoso
Identificadores
FMA 62977
Terminologia anatômica

A mielina é uma substância rica em lipídios (gordurosa) que envolve os axônios das células nervosas (os "fios" do sistema nervoso) para isolá- los e aumentar a taxa na qual os impulsos elétricos (chamados de potenciais de ação ) são transmitidos ao longo do axônio. O axônio mielinizado pode ser comparado a um fio elétrico (o axônio) com material isolante (mielina) ao seu redor. No entanto, ao contrário da cobertura de plástico em um fio elétrico, a mielina não forma uma única bainha longa ao longo de todo o comprimento do axônio. Em vez disso, a mielina cobre o nervo em segmentos: em geral, cada axônio é envolto por várias seções mielinizadas longas com lacunas curtas entre os chamados nódulos de Ranvier .

A mielina é formada no sistema nervoso central (SNC; cérebro, medula espinhal e nervo óptico) por células gliais chamadas oligodendrócitos e no sistema nervoso periférico (SNP) por células gliais chamadas células de Schwann . No SNC, os axônios transportam sinais elétricos de um corpo de célula nervosa para outro. No PNS, os axônios carregam sinais para os músculos e glândulas ou de órgãos sensoriais, como a pele. Cada bainha de mielina é formada pelo envoltório concêntrico de um processo de oligodendrócito (SNC) ou célula de Schwann (SNP) (uma extensão semelhante a um membro do corpo celular) em torno do axônio . A mielina reduz a capacitância da membrana axonal. A nível molecular, nos internódios aumenta a distância entre os íons extracelulares e intracelulares, reduzindo o acúmulo de cargas. A estrutura descontínua da bainha de mielina resulta em condução saltatória , por meio da qual o potencial de ação "salta" de um nó de Ranvier, ao longo de um longo trecho mielinizado do axônio denominado internodo, antes de "recarregar" no próximo nó de Ranvier, e assim ligado, até atingir o terminal do axônio . Os nós de Ranvier são as regiões não mielinizadas curtas (c. 1 mícron ) do axônio entre os internódios mielinizados longos adjacentes (c. 0,2 mm -> 1 mm). Uma vez que atinge o terminal do axônio, este sinal elétrico provoca a liberação de uma mensagem química ou neurotransmissor que se liga a receptores na célula pós-sináptica adjacente (por exemplo, célula nervosa no SNC ou célula muscular no SNP) em regiões especializadas chamadas sinapses .

Este papel "isolante" da mielina é essencial para a função motora normal (ou seja, movimento como caminhar), função sensorial (por exemplo, ouvir, ver ou sentir a sensação de dor) e cognição (por exemplo, adquirir e relembrar conhecimento), conforme demonstrado pelas consequências das doenças que a afetam, como as leucodistrofias geneticamente determinadas ; o distúrbio desmielinizante inflamatório adquirido , esclerose múltipla ; e as neuropatias periféricas desmielinizantes inflamatórias . Devido à sua alta prevalência, a esclerose múltipla, que afeta especificamente o sistema nervoso central (cérebro, medula espinhal e nervo óptico), é a doença da mielina mais conhecida.

Desenvolvimento

O processo de geração de mielina é denominado mielinização ou mielinogênese . No SNC, as células progenitoras de oligodendrócitos (OPCs) diferenciam-se em oligodendrócitos maduros, que formam a mielina. Em humanos, a mielinização começa no início do terceiro trimestre, embora apenas uma pequena quantidade de mielina esteja presente no SNC ou no SNP no momento do nascimento. Durante a infância, a mielinização progride rapidamente, com um número crescente de axônios adquirindo bainhas de mielina. Isso corresponde ao desenvolvimento de habilidades cognitivas e motoras, incluindo compreensão da linguagem, aquisição da fala, engatinhar e andar. A mielinização continua durante a adolescência e o início da idade adulta e, embora esteja amplamente completa nessa época, as bainhas de mielina podem ser adicionadas em regiões de massa cinzenta , como o córtex cerebral , ao longo da vida.

Distribuição de espécies

A mielina é considerada uma característica definidora dos vertebrados com mandíbula ( gnatostomos ), embora os axônios sejam envoltos em um tipo de célula, denominada células gliais, nos invertebrados. Esses envoltórios gliais são bastante diferentes da mielina compacta de vertebrados, formados, conforme indicado acima, pelo envoltório concêntrico do processo celular mielinizante várias vezes ao redor do axônio. A mielina foi descrita pela primeira vez em 1854 por Rudolf Virchow , embora tenha sido mais de um século depois, com o desenvolvimento da microscopia eletrônica, que sua origem na célula glial e sua ultraestrutura tornaram-se aparentes.

Nos vertebrados, nem todos os axônios são mielinizados. Por exemplo, no SNP, uma grande proporção de axônios são amielínicos. Em vez disso, eles são envolvidos por células de Schwann não mielinizantes conhecidas como Remak SCs e organizadas em feixes de Remak . No SNC, axônios não mielinizados (ou axônios mielinizados intermitentemente, ou seja, axônios com regiões não mielinizadas longas entre segmentos mielinizados) se misturam com os mielinizados e estão entrelaçados, pelo menos parcialmente, pelos processos de outro tipo de célula glial, o astrócito .

Composição

Micrografia eletrônica de transmissão de uma seção transversal de um axônio do SNP mielinizado, gerada na Instalação de Microscopia Eletrônica do Trinity College , Hartford, Connecticut
Diagrama de um axônio mielinizado em seção transversal
  1. Axônio
  2. Núcleo da célula de Schwann
  3. células de Schwann
  4. Bainha de mielina
  5. Neurilema

A mielina do SNC difere ligeiramente em composição e configuração da mielina do SNC, mas ambas desempenham a mesma função de "isolamento" (ver acima). Por ser rica em lipídios, a mielina aparece branca, daí o nome dado à " substância branca " do SNC. Ambos os tratos de substância branca do SNC (por exemplo, o nervo óptico , o trato corticospinal e o corpo caloso ) e os nervos do SNP (por exemplo, o nervo ciático e o nervo auditivo , que também parecem brancos), cada um compreende milhares a milhões de axônios, amplamente alinhados em paralelo. Os vasos sanguíneos fornecem a rota para que substratos de oxigênio e energia, como a glicose, atinjam esses tratos de fibras, que também contêm outros tipos de células, incluindo astrócitos e microglia no SNC e macrófagos no SNP.

Em termos de massa total, a mielina compreende aproximadamente 40% de água; a massa seca compreende entre 60% e 75% de lipídios e entre 15% e 25% de proteínas . O conteúdo de proteína inclui a proteína básica de mielina (MBP), que é abundante no SNC, onde desempenha um papel crítico e não redundante na formação de mielina compacta; glicoproteína de oligodendrócito de mielina (MOG), que é específica para o SNC; e proteína proteolipídica (PLP), que é a proteína mais abundante na mielina do SNC, mas apenas um componente menor da mielina do SNC. No SNP, a proteína zero da mielina (MPZ ou P0) tem um papel semelhante ao da PLP no SNC por estar envolvida na manutenção das múltiplas camadas concêntricas da membrana da célula glial que constituem a bainha de mielina. O lipídio primário da mielina é um glicolipídio denominado galactocerebrosídeo . As cadeias de hidrocarbonetos entrelaçadas da esfingomielina fortalecem a bainha de mielina. O colesterol é um componente lipídico essencial da mielina, sem o qual a mielina deixa de se formar.

Função

A propagação do potencial de ação em neurônios mielinizados é mais rápida do que em neurônios não mielinizados devido à condução saltatória .

O principal objetivo da mielina é aumentar a velocidade com que os impulsos elétricos se propagam ao longo da fibra mielinizada. Nas fibras amielínicas, os impulsos elétricos ( potenciais de ação ) viajam como ondas contínuas, mas, nas fibras mielinizadas, eles "saltam" ou se propagam por condução saltatória . O último é notavelmente mais rápido do que o primeiro, pelo menos para axônios acima de um certo diâmetro. A mielina diminui a capacitância e aumenta a resistência elétrica através da membrana axonal (o axolema ). Foi sugerido que a mielina permite um tamanho corporal maior, mantendo a comunicação ágil entre partes distantes do corpo.

As fibras mielinizadas não possuem canais de sódio dependentes de voltagem ao longo dos internódios mielinizados, expondo-os apenas nos nós de Ranvier . Aqui, eles são altamente abundantes e densamente compactados. Íons de sódio carregados positivamente podem entrar no axônio através desses canais dependentes de voltagem, levando à despolarização do potencial de membrana no nodo de Ranvier. O potencial de membrana em repouso é então restaurado rapidamente devido aos íons de potássio carregados positivamente que saem do axônio através dos canais de potássio . Os íons de sódio dentro do axônio então se difundem rapidamente através do axoplasma ( citoplasma axonal ), para o internodo mielinizado adjacente e, finalmente, para o próximo nó ( distal ) de Ranvier, desencadeando a abertura dos canais de sódio dependentes de voltagem e entrada de íons de sódio neste local. Embora os íons de sódio se difundam através do axoplasma rapidamente, a difusão é decremental por natureza, portanto, os nódulos de Ranvier devem ser espaçados (relativamente) próximos, para garantir a propagação do potencial de ação. O potencial de ação "recarrega" em nódulos consecutivos de Ranvier à medida que o potencial da membrana axolemal se despolariza para aproximadamente +35 mV. Ao longo do internodo mielinizado, bombas de sódio / potássio dependentes de energia bombeiam os íons de sódio de volta para fora do axônio e os íons de potássio de volta para o axônio para restaurar o equilíbrio dos íons entre o intracelular (dentro da célula, ou seja, o axônio neste caso) e o extracelular (fora da célula) fluidos.

Embora o papel da mielina como um "isolante axonal" esteja bem estabelecido, outras funções das células mielinizantes são menos conhecidas ou estabelecidas apenas recentemente. A célula mielinizante "esculpe" o axônio subjacente, promovendo a fosforilação dos neurofilamentos , aumentando assim o diâmetro ou a espessura do axônio nas regiões internodais; ajuda a agrupar moléculas no axolema (como canais de sódio dependentes de voltagem) no nó de Ranvier; e modula o transporte de estruturas citoesqueléticas e organelas , como mitocôndrias , ao longo do axônio. Em 2012, surgiram evidências para apoiar um papel da célula mielinizante na "alimentação" do axônio. Em outras palavras, a célula mielinizante parece atuar como uma "estação de abastecimento" local para o axônio, que usa uma grande quantidade de energia para restaurar o equilíbrio normal de íons entre ele e seu ambiente, após a geração de potenciais de ação .

Quando uma fibra periférica é cortada, a bainha de mielina fornece um caminho ao longo do qual o novo crescimento pode ocorrer. No entanto, a camada de mielina não garante uma regeneração perfeita da fibra nervosa. Algumas fibras nervosas regeneradas não encontram as fibras musculares corretas e alguns neurônios motores danificados do sistema nervoso periférico morrem sem regeneração. Danos à bainha de mielina e às fibras nervosas estão frequentemente associados a um aumento da insuficiência funcional.

As fibras amielínicas e os axônios mielinizados do sistema nervoso central dos mamíferos não se regeneram.

Significado clínico

Desmielinização

A desmielinização é a perda da bainha de mielina que isola os nervos e é a marca registrada de algumas doenças autoimunes neurodegenerativas , incluindo esclerose múltipla , encefalomielite disseminada aguda , neuromielite óptica , mielite transversa , polineuropatia desmielinizante inflamatória crônica , síndrome de Guillain-Barré , mielinose pontina central , doenças desmielinizantes hereditárias, como leucodistrofia e doença de Charcot-Marie-Tooth . Quem sofre de anemia perniciosa também pode sofrer danos nos nervos se a condição não for diagnosticada rapidamente. A degeneração combinada subaguda da medula espinhal secundária à anemia perniciosa pode levar a danos leves nos nervos periféricos a danos graves ao sistema nervoso central, afetando a fala, o equilíbrio e a consciência cognitiva . Quando a mielina se degrada, a condução dos sinais ao longo do nervo pode ser prejudicada ou perdida, e o nervo eventualmente murcha. Um caso mais sério de deterioração da mielina é chamado de doença de Canavan .

O sistema imunológico pode desempenhar um papel na desmielinização associada a tais doenças, incluindo inflamação que causa desmielinização por superprodução de citocinas via suprarregulação do fator de necrose tumoral ou interferon . A ressonância magnética evidencia que o éster etílico do ácido docosahexaenóico DHA melhora a mielinização em doenças peroxissomais generalizadas.

Sintomas

A desmielinização resulta em diversos sintomas determinados pelas funções dos neurônios afetados. Ele interrompe os sinais entre o cérebro e outras partes do corpo; os sintomas variam de paciente para paciente e têm apresentações diferentes na observação clínica e em estudos laboratoriais.

Os sintomas típicos incluem embaçamento no campo visual central que afeta apenas um olho, pode ser acompanhado por dor ao movimento dos olhos, visão dupla, perda de visão / audição, sensação estranha nas pernas, braços, tórax ou rosto, como formigamento ou dormência ( neuropatia ), fraqueza de braços ou pernas, perturbação cognitiva, incluindo deficiência de fala e perda de memória, sensibilidade ao calor (os sintomas pioram ou reaparecem com a exposição ao calor, como um banho quente), perda de destreza, dificuldade de coordenação de movimentos ou distúrbio de equilíbrio, dificuldade em controlar os movimentos intestinais ou urinar, fadiga e zumbido.

Reparo de mielina

Pesquisas para reparar bainhas de mielina danificadas estão em andamento. As técnicas incluem a implantação cirúrgica de células precursoras de oligodendrócitos no sistema nervoso central e a indução do reparo da mielina com certos anticorpos . Embora os resultados em camundongos tenham sido encorajadores (via transplante de células- tronco), ainda não se sabe se essa técnica pode ser eficaz na reposição da perda de mielina em humanos. Os tratamentos colinérgicos , como os inibidores da acetilcolinesterase (IAChE), podem ter efeitos benéficos na mielinização, reparo da mielina e integridade da mielina. O aumento da estimulação colinérgica também pode atuar por meio de efeitos tróficos sutis nos processos de desenvolvimento do cérebro e, particularmente, nos oligodendrócitos e no processo de mielinização vitalício que eles sustentam. O aumento da estimulação colinérgica de oligodendrócitos , IAChE e outros tratamentos colinérgicos, como a nicotina , possivelmente podem promover a mielinização durante o desenvolvimento e o reparo da mielina na idade avançada. Os inibidores da glicogênio sintase quinase 3β , como o cloreto de lítio, promovem a mielinização em camundongos com nervos faciais danificados. O colesterol é um nutriente necessário para a bainha de mielina, junto com a vitamina B12 .

Dismyelination

A dismielinização é caracterizada por uma estrutura e função defeituosas das bainhas de mielina; ao contrário da desmielinização, não produz lesões . Essas bainhas defeituosas geralmente surgem de mutações genéticas que afetam a biossíntese e a formação da mielina. O rato trêmulo representa um modelo animal de dismielinização. As doenças humanas em que a dismielinização foi implicada incluem leucodistrofias ( doença de Pelizaeus-Merzbacher , doença de Canavan , fenilcetonúria ) e esquizofrenia .

Mielina de invertebrado

Bainhas semelhantes a mielina funcionalmente equivalentes são encontradas em vários taxa de invertebrados, incluindo oligoquetas , peneídeos , palaemonídeos e calanóides . Essas bainhas semelhantes à mielina compartilham várias características estruturais com as bainhas encontradas em vertebrados, incluindo multiplicidade de membranas, condensação de membrana e nódulos. No entanto, os nós em vertebrados são anulares; ou seja, eles circundam o axônio. Em contraste, os nódulos encontrados nas bainhas dos invertebrados são anulares ou fenestrados; ou seja, eles estão restritos a "manchas". É notável que a velocidade de condução mais rápida registrada (entre vertebrados e invertebrados) é encontrada nos axônios embainhados do camarão Kuruma , um invertebrado, variando entre 90 e 200 m / s ( cf. 100-120 m / s para o mais rápido axônio de vertebrado mielinizado).

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos