Nodurile lui Ranvier sunt întreruperi periodice în învelișurile izolatoare de mielină ale axonilor mielinizați la locurile membranelor axonale expuse spațiului extracelular. Nodurile lui Ranvier nu sunt izolate și sunt foarte bogate în canale ionice , ceea ce le permite să participe la schimbul de ioni necesari pentru restabilirea potențialului de acțiune. Conducția nervoasă în axonii mielinizați se numește conducție saltatorie (din latinescul saltare - a sări, a sări) datorită faptului că potențialul de acțiune „sare” de la un nod la altul pe toată lungimea axonului.
Mulți axoni de vertebrate sunt înconjurați de o înveliș de mielină, facilitând propagarea rapidă și eficientă a potențialelor de acțiune saltatorie („sărit”) . Contactele dintre neuroni și neuroglia prezintă un nivel foarte ridicat de organizare spațială și temporală în fibrele mielinizate. Celulele neurogliale mielinizante : oligodendrocitele din sistemul nervos central (SNC) și celulele Schwann din sistemul nervos periferic (PNS), se înfășoară în jurul axonului, lăsând axolema relativ deschisă la nodurile uniform distanțate ale lui Ranvier. Aceste membrane gliale internodale fuzionează pentru a forma mielină compactă , în timp ce buclele paranodale pline de citoplasmă ale celulelor mielinizante spiralează în jurul axonului de pe ambele părți ale nodurilor. Acest mod de organizare necesită un control strict asupra dezvoltării și formării diferitelor zone de contact specializate între diferite regiuni ale membranei celulare mielinizante. Fiecare nod al lui Ranvier este înconjurat de regiuni internodale, în timp ce buclele gliale răsucite sunt atașate de membrana axonală prin joncțiuni septate.
Segmentul dintre nodurile lui Ranvier se numește internod, iar partea sa exterioară, în contact cu paranodurile, se numește zona de contact a paranodurilor. Nodurile sunt încapsulate de microvilozități care cresc din partea exterioară a membranei celulare Schwann în SNP sau de extensii perinodale ale astrocitelor în SNC.
Teaca de mielină a nervilor lungi a fost descoperită și numită de patologul german Rudolf Virchow [1] în 1854 [2] . Mai târziu, patologul și anatomistul francez Louis Antoine Ranvier a descoperit interceptări, sau goluri, în această cochilie, care au fost numite după el. Născut la Lyon, Ranvier a fost unul dintre cei mai importanți histologi ai sfârșitului secolului al XIX-lea. În 1867 a abandonat cercetările patologice și a devenit asistent al fiziologului Claude Bernard . A fost, de asemenea, profesor de anatomie generală la Collège de France în 1875.
Tehnicile sale histologice perfecte și studiile asupra fibrelor nervoase deteriorate și normale au devenit celebre în întreaga lume. Observațiile sale despre nodurile de fibre și despre degenerarea și regenerarea fibrelor tăiate au avut o mare influență asupra neurologilor de la Salpêtrière . La scurt timp după aceea, a descoperit rupturi în tecile fibrelor nervoase, care mai târziu au fost denumite noduri ale lui Ranvier. Această descoperire l-a condus mai târziu pe Ranvier la o examinare histologică amănunțită a tecilor de mielină și a celulelor Schwann. [3]
Internodurile, adică segmentele de mielină și spațiile dintre ele, se numesc noduri. Dimensiunea interstițiilor și distanța dintre ele variază în funcție de diametrul fibrei într-o relație neliniară, optimă pentru viteza maximă de transmisie. [4] Nodulii variază ca mărime de la 1-2 µm, în timp ce internoduri pot atinge (și uneori chiar depășesc) o lungime de 1,5 mm, în funcție de diametrul axonului și tipul de fibre.
Structura nodului și a regiunilor paranodale înconjurătoare diferă de internodurile de sub învelișul mielinei compacte , dar sunt similare în SNC și SNP. Axonul este expus mediului extracelular la nod și se micșorează în diametru. Scăderea dimensiunii axonilor reflectă o densitate mai mare de împachetare a neurofilamentelor în această zonă, care sunt mai puțin fosforilate și transportate mai lent. [4] Veziculele și alte organele cresc, de asemenea, la nivelul nodurilor, sugerând că există un blocaj pentru transportul axonal în ambele direcții, precum și semnalizarea locală axon-glială.
Când un nod este tăiat longitudinal printr-o celulă Schwann mielinică , pot fi văzute trei segmente distincte: internodul stereotip, regiunea paranodală și nodul însuși. În regiunea internodală, celula Schwann are un guler exterior de citoplasmă, o teacă de mielină compactă, un guler interior de citoplasmă și o axolemă. În regiunile paranodale, spirele citoplasmei paranodulare ating îngroșările axolemei pentru a forma joncțiuni separate prin septuri. Direct la nod, axolema este în contact cu mai multe microvilozități ale celulelor Schwann și conține un substrat citoscheletic dens.
Deși studiile de înghețare au arătat că axolema nodale atât în SNC, cât și în SNP este mai bogată în particule intramembranare (IMP) decât internoduri, există unele diferențe structurale în ceea ce privește constituenții lor celulari. [4] În SNP, microvilozitățile specializate ies din manșeta exterioară a celulelor Schwann și se apropie foarte mult de axolema nodale a fibrelor mari. Proiecțiile celulelor Schwann sunt perpendiculare pe nod și se depărtează de axonii centrali. În SNC, una sau mai multe excrescențe în astrocite emană în imediata vecinătate a nodurilor. Cercetătorii afirmă că aceste excrescențe provin din astrocite multifuncționale și nu dintr-o colecție de astrocite menite să contacteze nodul. Pe de altă parte, în SNP, lamina bazală care înconjoară celulele Schwann este continuă în tot nodul.
Nodurile lui Ranvier conțin schimbătoare ionice Na + /K + -ATPază, Na + /Ca 2+ și un număr mare de canale Na + dependente de tensiune care generează potențiale de acțiune. Canalele de sodiu constau dintr-o subunitate α care formează pori și două subunități β accesorii care ancorează canalele de componente extracelulare și intracelulare. Nodurile lui Ranvier din sistemul nervos central și periferic sunt compuse în principal din subunități αNaV1.6 și β1. [5] Subunitățile β ale regiunii extracelulare se pot lega de ele însele și de alte proteine, cum ar fi tenascina R și moleculele de adeziune celulară - neurofascină și contactină. Contactina este, de asemenea, prezentă la nodurile din SNC, iar interacțiunea cu această moleculă crește expresia de suprafață a canalelor de sodiu.
S-a descoperit că anchirina este asociată cu spectrinele βIV , izoforme ale spectrinei găsite în cantități mari în nodurile lui Ranvier și în segmentele inițiale ale axonilor.
Structura moleculară a nodurilor se bazează pe funcția lor în propagarea impulsului. Numărul de canale de sodiu pe nod relativ la internod sugerează că numărul de IMP corespunde numărului de canale de sodiu. Canalele de potasiu sunt esențial absente în axolema nodale, în timp ce sunt foarte concentrate în axolema paranodulară și membranele celulelor Schwann ale nodului. [4] Funcția exactă a canalelor de potasiu nu este bine înțeleasă, dar se știe că acestea pot facilita repolarizarea rapidă a potențialelor de acțiune sau pot juca un rol vital în tamponarea ionilor de potasiu la nivelul nodurilor. Această distribuție foarte neuniformă a canalelor de sodiu și potasiu dependente de tensiune contrastează izbitor cu distribuția lor difuză în fibrele nemielinice. [4] [6]
Rețeaua de filamente adiacentă membranei nodale conține proteine citoscheletice numite spectrin și anicrină . Densitatea mare a anchirinei la noduri poate fi semnificativă din punct de vedere funcțional, deoarece unele dintre proteinele găsite la noduri au capacitatea de a se lega de anchirina cu afinitate extrem de mare. Toate aceste proteine, inclusiv anchirina, se găsesc în cantități mari în segmentul inițial al axonului, sugerând o relație funcțională. Relația acestor componente moleculare cu grupurile de canale de sodiu din noduri este încă necunoscută. Cu toate acestea, unele molecule de adeziune celulară sunt raportate a fi localizate întâmplător la noduri, în timp ce multe alte molecule sunt concentrate în membranele gliale ale regiunilor paranodale, unde contribuie la organizarea și integritatea structurală a acesteia.
Modificările complexe pe care le suferă celula Schwann în timpul mielinizării fibrelor nervoase periferice au fost descoperite și studiate de mulți oameni de știință. Dezvoltarea inițială a axonului are loc fără întrerupere pe toată lungimea celulei Schwann . Acest proces este secvențial pe suprafața învolburată a celulelor Schwann în așa fel încât să se formeze o membrană dublă din fețele opuse pe suprafața celulei pliate. Această membrană se întinde și spiralează din nou și din nou pe măsură ce suprafața celulei continuă să se rostogolească. Ca urmare, este ușor de verificat creșterea grosimii expansiunii tecii de mielină și diametrul secțiunii transversale a acesteia. De asemenea, este clar că fiecare dintre spirele succesive ale helixului crește în dimensiune de-a lungul lungimii axonului pe măsură ce crește numărul de spire. Cu toate acestea, nu este clar dacă creșterea lungimii tecii de mielină poate rezulta numai din creșterea lungimii axonului acoperit de fiecare bobină succesivă a helixului, așa cum este descris mai sus. La joncțiunea a două celule Schwann de-a lungul axonului, direcțiile proeminentelor lamelare ale terminațiilor mielinei au o semnificație diferită. [7] Această joncțiune, adiacentă celulelor Schwann, este o zonă numită nodul lui Ranvier.
| Structuri ale membranei celulare | |
|---|---|
| Lipide membranare | |
| Proteinele membranare |
|
| Alte |
|