Тело нервной клетки: такое же, как и у всех остальных клеток
Рамон и Кахаль выяснил, что нервные клетки или «нейроны» индивидуальные сигнальные элементы мозга. Также отмечаем, что внутриклеточная коммуникация — это отличительный признак, делающий нейрон уникальным органом. В остальном же нейроны и глиальная ткань устроены почти также как и все остальные клетки организма.
Рис. 1.3. Ульстраструктура нейрона. Общая схема нейрона. Структуры и органеллы, имеющиеся только в нейронах, отмечены синим.
Рис. 2.5. Ульстраструктура нейрона. Рисунок типичной нервной клетки с ее очертаниями и присутствующими органеллами. Структуры и органеллы, присутствующие во всех остальных типах клеток, отмечены черным (сравните с рис. 1-3.)
На рисунке 2.5 представлена диаграмма архетипического нейрона, она подобна той, что изображена на рис. 1.3, но с включением дополнительных органелл. На рис. 2.6а (электронная микрография тела клетки или «сомы») представлены элементы, присутствующие и в других клетках — наиболее заметно ядро, содержащее генетический материал, ДНК.
Геномное ДНК нейронов идентично имеющемуся в других клетках нашего организма. В так называемых «гигантских нейронах» некоторых беспозвоночных геном делится много раз без соответствующего деления клеток, в результате в ядрах некоторых клеток присутствуют до 500 000 копий генома. Функциональные последствия данного феномена до сих пор непонятны. Конечно же, не все так просто, и с помощью регуляторных механизмов происходит экспрессия генов, в результате которой складывается паттерн протеинов, специфичных для разных семейств нейронов. Специфическая экспрессия генов происходит и во всех других тканях, например, в мышцах, печени, сердце.
Весь нейрон, как другие клетки, защищен «мембраной плазмы» — двойным слоем фосфолипидных молекул, который действует как барьер, предотвращающий смешивание содержимого клетки с содержимым внешнеклеточного пространства. Мембрана плазмы также является хорошим изолятором, препятствующим диффузии заряженных ионов внутрь и наружу клетки. Это важно, поскольку сигнализация в нервных клетках требует контролируемого движения ионов через плазматическую мембрану.
Какие же еще общие органеллы есть у нейронов и остальных клеток? Митохондрии, обеспечивающие клетку энергией. Поскольку поддерживать градиент ионов между мембранами — дело энергозатратное, нейроны особенно богаты митохондриями. Тело клетки также содержит рибосомы, отвечающие за синтез протеинов, предназначенных встроиться в мембрану или участвовать в секреторной деятельности. Рибосомы сосредоточены в мембранных мешочках шероховатого эндоплазматического ретикулума, который часто очень тесно прилегает к ядру нейронов, давая возможность возникнования «тел Ниссля» названнох так по имени основателя Niessl и характерных только для нейронов.
Другие компоненты мембраны включают гладкий эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи, вовлеченный в секрецию протеинов и встраивание их в мембрану. Также в нейронах имеются лизосомы, осуществляющие внутриклеточное переваривание молекул клеточных компонентов. Некоторые из перечисленных структур могут рассматриваться как признаки нейронов, например, плотность митохондрий или субстанция Ниссля, но только человек с соответствующим опытом сможет распознать электронную микрографию на рис. 2-6а как нейронную картину, а не какую-либо другую клетку нашего организма.
Рис. 2.3. Миелиновая оболочка. а: электронная микрография миелинизированного аксона. Ах1 – центр аксона. b: формация миелинового покрытия. На первой стадии (вверху) аксон (черный) закрывается олигодендроцитом (синий). Олигодендроцит затем полностью обволакивает аксон, но все еще не теряет цитоплазмы (средний и нижний рисунок). Взрослая миелиновая оболочка имеет цитоплазму только на внутренних и внешних окончаниях.
Рис. 2. 4. Электронная микрография и диаграмма узлов Ранье. В этой области миелиновое покрытие прерывается на короткий промежуток прилегающей глиальной клеткой, сообщающей выход аксональной мембраны во внешнеклеточное пространство (микрокрафия Dennis Landers).
Рис. 2.6 Сома нейрона. а: трансмисионная электронная микрография участка тела одного из типичных типов нейронов (клеток Пуркинье в мозжечке). b: диаграмма, идентифицирующая некоторые внутриклеточные органеллы.
Возможно, наиболее поразительный пример консерватизма структур и их функций между различными типами клеток, относится к молекулярным механизмам секреции. Здесь стоит отметить, что почти идентичные протеины и молекулы задействованы в секреции и везикулярном трафике практически во всех организмах — от дрожжей до слона. Ничто так хорошо не подчеркивает единство клеточных биологических механизмов как такие факты, наряду с тем, что фундаментально, нейрональная биология такая же, как и в любых других клетках.
При подготовке материала были использованы следующие источники: The Neuron. Cell and Molecular Biology; Irwin B. Levitan and Leonard K. Kaczmarek; Oxford University Press, 2015.
Немного науки
Коротко о физиологии речи Зоны речи и афазии Транскортикальные афазии Подкорковые афазии Нарушения чтения и письма Жаргон как патология Язык, рисование и правое полушарие Об эмоциях Bottom-up и top-down процессы Нейроны