Medicinski strokovnjak članka
Nove publikacije
Mielin
Zadnji pregled: 04.07.2025

Vsa vsebina iLive je pregledana ali preverjena, da se zagotovi čim večja dejanska natančnost.
Imamo stroge smernice za pridobivanje virov in samo povezave do uglednih medijskih strani, akademskih raziskovalnih institucij in, kadar je to mogoče, medicinsko pregledanih študij. Upoštevajte, da so številke v oklepajih ([1], [2] itd.) Povezave, ki jih je mogoče klikniti na te študije.
Če menite, da je katera koli naša vsebina netočna, zastarela ali drugače vprašljiva, jo izberite in pritisnite Ctrl + Enter.
Mielin je edinstvena tvorba, katere organizacija omogoča prenos električnega impulza vzdolž živčnega vlakna z minimalno porabo energije. Mielinska ovojnica je visoko organizirana večplastna struktura, ki jo sestavljajo močno raztegnjene in spremenjene plazemske membrane Schwannovih (v PNS) in oligodendroglialnih (v CNS) celic.
Vsebnost vode v mielinu je približno 40 %. Posebnost mielina v primerjavi z drugimi celicami je, da vsebuje povprečno 70 % lipidov in 30 % beljakovin (na podlagi suhe teže). Večina bioloških membran ima višje razmerje med beljakovinami in lipidi.
Mielinski lipidi osrednjega živčevja
Vsi lipidi, ki jih najdemo v možganih podgan, so prisotni tudi v mielinu, tj. ni lipidov, ki bi bili lokalizirani izključno v nemieliniziranih strukturah (razen specifičnega mitohondrijskega lipida difosfatidilglicerola). Velja tudi nasprotno - ni mielinskih lipidov, ki jih ne bi našli v drugih subceličnih frakcijah možganov.
Cerebrozid je najpogostejša sestavina mielina. Razen v najzgodnejših fazah razvoja je koncentracija cerebrozida v možganih neposredno sorazmerna s količino mielina v njih. Le 1/5 celotne vsebnosti galaktolipidov v mielinu se pojavlja v sulfatni obliki. Cerebrozidi in sulfatidi igrajo pomembno vlogo pri zagotavljanju stabilnosti mielina.
Za mielin so značilne tudi visoke ravni glavnih lipidov - holesterola, skupnih galaktolipidov in plazmalogena, ki vsebuje etanolamin. Ugotovljeno je bilo, da se do 70 % holesterola v možganih nahaja v mielinu. Ker je skoraj polovica bele snovi možganov lahko sestavljena iz mielina, je očitno, da možgani vsebujejo največjo količino holesterola v primerjavi z drugimi organi. Visoka koncentracija holesterola v možganih, zlasti v mielinu, je določena z glavno funkcijo nevronskega tkiva - ustvarjanjem in prevajanjem živčnih impulzov. Visoka vsebnost holesterola v mielinu in edinstvenost njegove strukture vodita do zmanjšanja uhajanja ionov skozi nevronsko membrano (zaradi njene visoke odpornosti).
Fosfatidilholin je tudi bistvena sestavina mielina, čeprav je sfingomielin prisoten v relativno majhnih količinah.
Lipidna sestava sive in bele snovi v možganih se bistveno razlikuje od sestave mielina. Sestava možganskega mielina je pri vseh preučevanih vrstah sesalcev skoraj enaka; obstajajo le manjše razlike (npr. podganji mielin ima manj sfingomielina kot goveji ali človeški mielin). Obstajajo tudi nekatere razlike, odvisno od lokacije mielina; na primer, mielin, izoliran iz hrbtenjače, ima višje razmerje med lipidi in beljakovinami kot mielin iz možganov.
Mielin vsebuje tudi polifosfatidilinozitole, od katerih trifosfoinozitid predstavlja 4 do 6 % celotnega fosforja v mielinu, difosfoinozitid pa 1 do 1,5 %. Manjše komponente mielina vključujejo vsaj tri cerebrozidne estre in dva lipida na osnovi glicerola; prisotnih je tudi nekaj dolgoverižnih alkanov. Sesalski mielin vsebuje 0,1 do 0,3 % gangliozidov. Mielin vsebuje več monosialogangliozida BM1 kot ga najdemo v možganskih membranah. Mielin mnogih organizmov, vključno z ljudmi, vsebuje edinstven gangliozid, sialozilgalaktozilceramid OM4.
Mielinski lipidi PNS
Lipidi mielina perifernega in centralnega živčnega sistema so si kvalitativno podobni, vendar med njimi obstajajo kvantitativne razlike. Mielin PNS vsebuje manj cerebrozidov in sulfatidov ter bistveno več sfingomielina kot mielin CNS. Zanimivo je omeniti prisotnost gangliozida OMR, ki je značilen za mielin PNS nekaterih organizmov. Razlike v lipidni sestavi mielina centralnega in perifernega živčnega sistema niso tako pomembne kot razlike v sestavi beljakovin.
Mielinski proteini osrednjega živčevja
Sestava beljakovin mielina osrednjega živčevja je enostavnejša od sestave drugih možganskih membran in jo predstavljajo predvsem proteolipidi in bazične beljakovine, ki predstavljajo 60–80 % celotne količine. Glikoproteini so prisotni v veliko manjših količinah. Mielin osrednjega živčevja vsebuje edinstvene beljakovine.
Mielin človeškega centralnega živčnega sistema je značilen po kvantitativni prevladi dveh beljakovin: pozitivno nabitega kationskega mielinskega proteina (mielinski bazični protein, MBP) in mielinskega proteolipidnega proteina (mielinski proteolipidni protein, PLP). Ti beljakovini sta glavni sestavini mielina centralnega živčnega sistema vseh sesalcev.
Mielinski proteolipid PLP (proteolipidni protein), znan tudi kot Folch protein, se lahko raztopi v organskih topilih. Molekulska masa PLP je približno 30 kDa (Da - dalton). Njegovo aminokislinsko zaporedje je izjemno konzervativno, molekula tvori več domen. Molekula PLP vključuje tri maščobne kisline, običajno palmitinsko, oleinsko in stearinsko, ki so z aminokislinskimi radikali povezane z estrsko vezjo.
Mielin centralnega živčnega sistema vsebuje nekoliko manjše količine drugega proteolipida, DM-20, poimenovanega po svoji molekulski masi (20 kDa). Tako analiza DNK kot pojasnitev primarne strukture sta pokazali, da DM-20 nastane z odcepitvijo 35 aminokislinskih ostankov iz proteina PLP. DM-20 se pojavi prej v razvoju kot PLP (v nekaterih primerih celo preden se pojavi mielin); poleg svoje strukturne vloge pri tvorbi mielina naj bi sodeloval tudi pri diferenciaciji oligodendrocitov.
V nasprotju z idejo, da je PLP potreben za tvorbo kompaktnega večlamelarnega mielina, se tvorba mielina pri miših z izločitvijo PLP/DM-20 pojavlja le z manjšimi odstopanji. Vendar pa imajo te miši krajšo življenjsko dobo in oslabljeno splošno gibljivost. Nasprotno pa imajo naravno prisotne mutacije v PLP, vključno z njegovo povečano ekspresijo (normalna prekomerna ekspresija PLP), resne funkcionalne posledice. Treba je opozoriti, da so v centralnem živčnem sistemu prisotne znatne količine beljakovin PLP in DM-20, v PNS je prisotna tudi informacijska RNA za PLP, majhna količina beljakovine pa se tam sintetizira, vendar se ne vgradi v mielin.
Mielinski kationski protein (MCP) je pritegnil pozornost raziskovalcev zaradi svoje antigenske narave – pri dajanju živalim povzroči avtoimunsko reakcijo, tako imenovani eksperimentalni alergijski encefalomielitis, ki je model hude nevrodegenerativne bolezni – multiple skleroze.
Aminokislinsko zaporedje MBP je v mnogih organizmih zelo ohranjeno. MBP se nahaja na citoplazemski strani mielinskih membran. Ima molekulsko maso 18,5 kDa in nima nobenih znakov terciarne strukture. Ta glavna beljakovina kaže mikroheterogenost med elektroforezo v alkalnih pogojih. Večina preučevanih sesalcev je vsebovala različne količine izooblik MBP, ki imajo pomemben skupni del aminokislinskega zaporedja. Molekulska masa MBP pri miših in podganah je 14 kDa. MBP z nizko molekulsko maso ima enaka aminokislinska zaporedja na N- in C-terminalnih delih molekule kot preostali MBP, vendar se razlikuje po zmanjšanju približno 40 aminokislinskih ostankov. Razmerje med temi glavnimi beljakovinami se med razvojem spreminja: odrasle podgane in miši imajo več MBP z molekulsko maso 14 kDa kot MBP z molekulsko maso 18 kDa. Dve drugi izoobliki MBP, ki ju prav tako najdemo v mnogih organizmih, imata molekulski masi 21,5 oziroma 17 kDa. Nastanejo z dodatkom polipeptidnega zaporedja približno 3 kDa k glavni strukturi.
Elektroforetska ločitev mielinskih beljakovin razkrije beljakovine z višjo molekulsko maso. Njihova količina je odvisna od vrste organizma. Na primer, miši in podgane lahko vsebujejo do 30 % takšnih beljakovin od celotne količine. Vsebnost teh beljakovin se spreminja tudi glede na starost živali: mlajša kot je, manj mielina ima v možganih, vendar več beljakovin z višjo molekulsko maso vsebuje.
Encim 2' 3'-ciklični nukleotid 3'-fosfodiesteraza (CNP) predstavlja nekaj odstotkov celotne vsebnosti mielinskih beljakovin v celicah centralnega živčnega sistema. To je veliko več kot v drugih vrstah celic. Beljakovina CNP ni glavna sestavina kompaktnega mielina; koncentrirana je le na določenih področjih mielinske ovojnice, povezanih s citoplazmo oligodendrocitov. Beljakovina je lokalizirana v citoplazmi, del pa je povezan z membranskim citoskeletom – F-aktinom in tubulinom. Biološka funkcija CNP je lahko uravnavanje strukture citoskeleta za pospešitev procesov rasti in diferenciacije v oligodendrocitih.
Z mielinom povezan glikoprotein (MAG) je manjša komponenta prečiščenega mielina, ima molekulsko maso 100 kDa in je v osrednjem živčevju prisoten v majhnih količinah (manj kot 1 % celotne beljakovine). MAG ima eno samo transmembransko domeno, ki ločuje visoko glikoziliran zunajcelični del molekule, sestavljen iz petih imunoglobulinom podobnih domen, od znotrajcelične domene. Njegova celotna struktura je podobna adhezijskemu proteinu nevronskih celic (NCAM).
MAG ni prisoten v kompaktnem, večlamelarnem mielinu, temveč se nahaja v periaksonalnih membranah oligodendrocitov, ki tvorijo mielinske plasti. Spomnimo se, da je periaksonalna membrana oligodendrocita najbližje plazemski membrani aksona, vendar se ti dve membrani kljub temu ne združita, temveč ju loči zunajcelična vrzel. Ta značilnost lokalizacije MAG, pa tudi dejstvo, da ta protein pripada superdružini imunoglobulinov, potrjuje njegovo sodelovanje v procesih adhezije in prenosa informacij (signalizacije) med aksolemo in oligodendrociti, ki tvorijo mielin, med mielinizacijo. Poleg tega je MAG ena od komponent bele snovi centralnega živčnega sistema, ki zavira rast nevritov v tkivni kulturi.
Od drugih glikoproteinov bele snovi in mielina je treba omeniti manjši mielinsko-oligodendrocitni glikoprotein (MOG). MOG je transmembranski protein, ki vsebuje eno samo imunoglobulinu podobno domeno. Za razliko od MAG, ki se nahaja v notranjih plasteh mielina, je MOG lokaliziran v njegovih površinskih plasteh, zaradi česar lahko sodeluje pri prenosu zunajceličnih informacij do oligodendrocita.
Manjše količine značilnih membranskih beljakovin je mogoče identificirati z elektroforezo v poliakrilamidnem gelu (npr. tubulin). Elektroforeza visoke ločljivosti razkrije prisotnost drugih manjših beljakovinskih pasov; ti so lahko posledica prisotnosti številnih encimov mielinske ovojnice.
Mielinski proteini PNS
Mielin PNS vsebuje nekaj edinstvenih beljakovin, pa tudi nekaj beljakovin, ki so skupne z mielinskimi beljakovinami CNS.
P0 je glavni protein mielina PNS, ima molekulsko maso 30 kDa in predstavlja več kot polovico mielinskih proteinov PNS. Zanimivo je, da se od PLP razlikuje po zaporedju aminokislin, poteh posttranslacijske modifikacije in strukturi, vendar sta oba proteina enako pomembna za tvorbo strukture mielina CNS in PNS.
Vsebnost MBP v mielinu PNS znaša 5–18 % celotnih beljakovin, v nasprotju s CNS, kjer njegov delež dosega tretjino celotnih beljakovin. Iste štiri oblike beljakovine MBP z molekulskimi masami 21, 18,5, 17 in 14 kDa, ki jih najdemo v mielinu CNS, so prisotne tudi v PNS. Pri odraslih glodavcih je MBP z molekulsko maso 14 kDa (po klasifikaciji perifernih mielinskih beljakovin se imenuje "Pr") najpomembnejša sestavina vseh kationskih beljakovin. V mielinu PNS je prisoten tudi MBP z molekulsko maso 18 kDa (v tem primeru se imenuje "protein P1"). Treba je opozoriti, da pomen družine beljakovin MBP ni tako velik za mielinsko strukturo PNS kot za CNS.
Mielinski glikoproteini PNS
Kompaktni mielin PNS vsebuje 22-kDa glikoprotein, imenovan periferni mielinski protein 22 (PMP-22), ki predstavlja manj kot 5 % celotne vsebnosti beljakovin. PMP-22 ima štiri transmembranske domene in eno glikozilirano domeno. Ta beljakovina nima pomembne strukturne vloge. Vendar pa so nepravilnosti v genu pmp-22 odgovorne za nekatere dedne človeške nevropatologije.
Pred nekaj desetletji so verjeli, da mielin tvori inertno ovojnico, ki ne opravlja nobenih biokemijskih funkcij. Kasneje pa so v mielinu odkrili veliko število encimov, ki sodelujejo pri sintezi in presnovi komponent mielina. Številni encimi, prisotni v mielinu, sodelujejo pri presnovi fosfoinozitidov: fosfatidilinozitol kinaza, difosfatidilinozitol kinaza, ustrezne fosfataze in diglicerid kinaze. Ti encimi so zanimivi zaradi visoke koncentracije polifosfoinozitidov v mielinu in njihove hitre presnove. Obstajajo dokazi o prisotnosti muskarinskih holinergičnih receptorjev, G proteinov, fosfolipaz C in E ter protein kinaze C v mielinu.
V mielinu PNS so našli Na/K-ATPazo, ki prenaša monovalentne katione, in 6'-nukleotidazo. Prisotnost teh encimov kaže na to, da je mielin lahko aktivno vključen v aksonski transport.