Миелин: структура, функции и роль в нервной системе¶
Миелин — это плотная белково-липидная оболочка, окружающая аксоны (отростки) многих нейронов центральной и периферической нервной системы. По химическому составу миелин примерно на 70–80 % состоит из липидов и на 20–30 % из белков. Основная функция миелина — ускорение проведения нервного импульса по аксону за счёт изоляции и перехода к сальтаторному (прыжковому) способу передачи сигнала.
¶Структура и состав
Миелиновая оболочка образуется в результате многократного завитка цитоплазматической мембраны глиальной клетки вокруг аксона. В центральной нервной системе (ЦНС) миелиновую оболочку формируют олигодендроциты, каждый из которых способен миелинизировать участки аксонов нескольких (до 50) нейронов. В периферической нервной системе (ПНС) миелин образуют шванновские клетки, которые миелинизируют только один аксон, формируя отдельные сегменты длиной около 1 мм.
Между соседними сегментами миелина остаются перехваты Ранвье — участки аксона, лишённые изоляции. Именно на уровне этих перехватов происходит генерация потенциала действия, что обеспечивает сальтаторное проведение: импульс «перепрыгивает» с одного перехвата на следующий, что в 50–100 раз ускоряет передачу сигнала по сравнению с немиелинизированным волокном.
Основные белки миелина ЦНС:
- Миелин-базовый белок (MBP) — обеспечивает сближение внутренних листков мембраны.
- Протеолипидный белок (PLP) — наиболее abundant белок миелина ЦНС, стабилизирует структуру.
- Миелин-олигодендроцитный гликопротеин (MOG) — расположен на внешней поверхности оболочки.
- Миелин-белок нервных волокон (P0) — основной белок миелина ПНС.
Среди липидов преобладают холестерол, гликолипиды (в частности, галактоцереброзид и сульфатид) и фосфолипиды. Особенность миелиновых липидов — высокое содержание длинноцепочечных жирных кислот.
¶Миелинизация
Процесс образования миелиновой оболочки называется миелинизацией. У человека она начинается примерно на 14-й неделе внутриутробного развития в периферической нервной системе и продолжается в течение первых двух лет после рождения в ЦНС, а отдельные участки (например, височные доли, лобные отделы) миелинизируются вплоть до подросткового возраста и даже позже. Завершение миелинизации лобных долей коррелирует с развитием исполнительных функций и когнитивного контроля.
Миелинизация регулируется сложной сигнальной сетью, включающей факторы роста (например, нейротрофический фактор мозга — BDNF), тиреоидные гормоны и молекулы контактного распознавания (NOTCH, NRG1/ErbB). Тиреоидные гормоны (тироксин) критически важны: врождённый дефицит йода у матери приводит к тяжёлым нарушениям миелинизации у плода.
¶Роль в работе нервной системы
Миелин выполняет несколько ключевых функций:
- Ускорение проведения импульса. Благодаря миелину скорость проведения возбуждения по миелинизированным волокнам достигает 70–120 м/с, тогда как по немиелинизированным — не более 1–2 м/с.
- Энергосбережение. Сальтаторное проведение снижает энергетические затраты нейрона, так как ионные каналы задействуются только в области перехватов Ранвье.
- Трофическая поддержка. Миелин содержит сигнальные молекулы, влияющие на метаболизм аксона.
¶Патологии, связанные с миелином
¶Рассеянный склероз
Наиболее известное заболевание, при котором разрушается миелин ЦНС. Рассеянный склероз — хроническое аутоиммунное заболевание, при котором иммунная система атакует миелиновые оболочки, формируя очаги демиелинизации. Клинически проявляется зрительными нарушениями, нарушениями координации, слабостью конечностей, расстройствами чувствительности. В России заболеваемость рассеянным склерозом, по разным данным, составляет от 10 до 80 случаев на 100 000 населения с выраженной географической градиентностью (выше в северных регионах).
¶Детские лейкодистрофии
Группа наследственных заболеваний, при которых нарушается образование или поддержание миелина. Наиболее известны болезнь Краббе, болезнь Метахроматическая лейкодистрофия и болезнь Пелицеуса-Мерцбахера (вызывается мутацией гена PLP1).
¶Нейропатии
При повреждении миелина ПНС (например, при синдроме Гийена — Барре) нарушается чувствительность и двигательная функция конечностей.
¶Демиелинизирующие заболевания новорождённых
Перивентрикулярная лейкомаляция — повреждение белого вещества у недоношенных детей, связанное с гипоксией.
¶Регенерация миелина
В отличие от аксональных повреждений, демиелинизация в ПНС в значительной степени обратима: шванновские клетки способны к ремиелинизации. В ЦНС процесс восстановления миелина существенно затруднён: олигодендроциты менее пластичны, а в очагах поражения формируется глиоз («рубцовая» ткань), препятствующий регенерации. Современные исследования ремиелинизирующей терапии включают разработку антител против MOG, ингибиторов олигодендроцитарных предшественников и методов генной терапии.
¶Исследования миелина в России
Изучением миелина и демиелинизирующих заболеваний в России занимаются учреждения РАН и медицинские вузы. Среди них — Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, НИИ неврологии РАМН (ныне НМИЦ неврологии), где проводятся исследования по патогенезу рассеянного склероза и разработке отечественных препаратов для его лечения.
Источники:
- «Биохимия миелина» — под ред. А. Н. Шарова
- Ленинджер А. «Принципы биохимии»
- Фролиш А. «Нейробиология»
- Материалы журнала «Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова»
- Статьи НМИЦ неврологии по демиелинизирующим заболеваниям