8/15/2019 biologija neurona

1/13

8/15/2019 biologija neurona

2/13

  55

samo u jednom smjeru (od presinaptičkog na postsinaptičkineuron). Stoga kažemo da je sinapsa funkcionalnoasimetrična ili polarizirana; to temeljno načelosignalizacije izmeđ u neurona je nazvano zakonomdinamičke polarizacije.

 Narav neurona odre đ  uju njegovi proteini

Različiti biokemijsko-metabolički procesi odvijaju se urazličitim dijelovima neurona, pa je cijeli neuron podijeljen uniz posebnih strukturno-funkcionalnih odjeljaka (engl.compartments).U navedenim procesima, središnju ulogu imaju proteinizbog toga što (kao enzimi) kataliziraju reakcije unutarodjeljaka, što (kao prenositelji, crpke ili razmjenjivači)odabirno prenose male molekule u oba smjera krozmembrane organela i staničnu membranu, te što omogućujukretanje organela (ili njihovih proizvoda) duž specifičnihstaničnih putova.Geni sadrže informacije (genetski kod) potrebne za sintezuproteina, a te se informacije u svim stanicama rabe na dva

temeljna načina:1. genetske informacije tijekom stanične diobe prelaze s

"roditeljske" stanice na stanice-potomke (naslijeđ e) i

2. odabrani dio genetskih informacija se prepisuje u RNA(transkripcija) i prevodi (translacija) u proteine (riječ jeo procesu ekspresije gena - sl. 6-2).

Odrasli, zreli neuroni nikad se više ne dijele. Za takvestanice kažemo da su terminalno diferencirane, a njihovikromosomi sudjeluju samo u ekspresiji gena. To je ujednorazlog što kromosomi odraslih neurona nisu kompaktni,nego su "raspleteni", pa je jezgra neurona blijeda,

mjehurasta i u njoj vidimo tek jednu tamnu točku - jezgricu( nucleolus  ).Neuroni sintetiziraju više raznolikih proteina nego bilo kojedruge stanice (osim možda imunoloških). Neuronisintetiziraju tri velike skupine proteina:1. Proteine što se sintetiziraju u citosolu, a u njemu i

ostaju. Te citosolne proteine dijelimo u dvije skupine:a) vlaknaste elemente što oblikuju citoskelet (neurofilamenti, tubulini, aktini i pridruženi im proteini)i čine oko 25% ukupne proteinske mase neurona i b)brojne enzime, od kojih su neki karakteristični zaspecifične vrste neurona - npr. enzim kolin-acetiltransferaza (ChAT) što sintetizira neurotransmiter

acetilkolin, pa ga imaju samo acetilkolinski neuroni.2. Proteine što se sintetiziraju u citosolu, ali potom

prelaze u jezgru, mitohondrije ili peroksisome.

8/15/2019 biologija neurona

3/13

  56

3. Proteine čija je sinteza tijesno vezana uz sustavestaničnih membrana. Tri su glavne vrste tih proteina:

a) Proteini što ostaju prič vršćeni uz membraneendoplazmine mrežice, Golgijevog kompleksa imjehurića; ti proteini mogu se protezati kroz cijelumembranu ( transmembranski ili integralni proteini ),mogu biti kovalentnim vezama usidreni u membranu s jedne strane ili tek slabim proteinsko-proteinskim iliproteinsko-lipidnim vezama povezani uz membranu.Posljednje dvije skupine često se ranije nazivalo perifernim proteinima, jer ih se tijekom pokusamoglo mnogo lakše odvojiti od membrane negotransmembranske ("integralne") proteine.

b) b) Proteini što ostaju u šupljini (lumenu) endoplazminemrežice ili cisterni Golgijevog kompleksa, ali nisuprič vršćeni uz membranu.

c) c) Proteini što se sintetiziraju u sustavu membrana, alise potom posebnim mjehurićima prenose do drugihorganela ili stanične površine (ti predstavljaju sadržajsekretnih i sinaptičkih mjehurića).

Dok je mRNA što upravlja sintezom prve dvije skupine

proteina (citosolnih proteina i proteina što se prenose ujezgru, mitohondrije i peroksisome) vezana uz slobodne poliribosome (polisome), mRNA što upravlja sintezomtreće skupine proteina vezana je uz membranuendoplazmine mrežice (to je onda zrnata endoplazminamrežica ).

Kretanje proteina kroz stanicu je usmjereno

Sinteza svih proteina započinje na ribosomima u citosolu(ako zanemarimo one malobrojne što se sintetiziraju naribosomima mitohondrija). Njihova daljnja sudbina ovisi oslijedu njihovih aminokiselina, tj. o tome sadrži li taj slijed

tzv. signal razvrstavanja što usmjerava kretanje proteina izcitosola u neki drugi unutarstanični odjeljak. Većina proteinanema takav signal, pa ostaje u citosolu (citosolni proteini).Oni proteini što imaju specifični signal razvrstavanja,usmjereno se kreću kroz stanicu na tri glavna načina (sl. 6-4):1. Prenošenjem kroz vrata (engl. gated transport) - to su

proteini što ulaze u jezgru kroz jezgrine pore, a te poredjeluju kao odabirna vrata za samo nekemakromolekule.

2. Prenošenjem kroz membranu (transmembranskitransport) - te proteine posebni "premještači" (engl.protein translocators) prenose iz citosola u šupljinu

neke organele (npr. endoplazmine mrežice ilimitohondrija).3. Prenošenjem mjehurićima (vezikularni transport) -

takve proteine posebni transportni mjehurići (mjehurići-prenositelji) prenose iz jednog staničnogodjeljka u drugi. Mjehurić svoj "teret" prima dok pupaiz membrane jednog odjeljka, a nakon što se stopi smembranom drugog odjeljka, preneseni teret isprazni ušupljinu tog odjeljka (sl. 6-5).

Usmjereno kretanje proteina kroz stanicu obuhvaća njihovociljano razmještanje (engl. protein targeting) i njihovo prometovanje kroz stanicu (engl. protein trafficking).

Put biosinteze, sekrecije, endocitoze i egzocitoze

Posebnu ulogu u usmjerenom kretanju proteina i drugihčestica kroz neuron ima složeni sustav razgranatih

membranskih cjev čica i mjehurića, sastavljen od sljedećihorganela: endoplazmine mrežice (ER), Golgijevog aparata,lizosoma, endosoma, transportnih mjehurića te sekretnih isinaptičkih mjehurića. Taj sustav neuronu omogućujeusmjereno premještanje novosintetiziranih proteina iugljikohidrata kroz niz unutarstaničnih odjeljaka, uzistodobno modificiranje tih molekula pravilnim slijedomprecizno nadziranih biokemijskih reakcija; potom se temolekule mogu pohraniti u posebna spremišta dok neustrebaju, ili procesom egzocitoze izbaciti u okolinudotičnog neurona. Stoga se kretanje molekula kroz tajsloženi sustav membranskih cjev čica i mjehurića opisuje kao put biosinteze i sekrecije.No, neuron takođ er može iz svoje okoline "upiti" određ enemakromolekule procesom endocitoze i potom temakromolekule prenijeti (preko endosoma) u lizosome.

8/15/2019 biologija neurona

4/13

  57

Metaboliti što nastaju razgradnjom tih molekula ulizosomima nakon toga prelaze u citosol, pa se moguiskoristiti u drugim biokemijskim procesima. Tim putem uneuron mogu dospjeti i neki neurotropni virusi ineurotoksini.Šupljina svakog spomenutog odjeljka topološki jeekvivalentna s izvanstaničnom okolinom neurona. Nadalje,svi ti odjeljci trajno međ usobno komuniciraju - izravnospojenim šupljinama ili posredstvom transportnih mjehurićašto neprekidno pupaju s membrane jednog odjeljka, putujukroz citosol i potom se stapaju s membranom drugogodjeljka, u kojeg isprazne svoj sadržaj. Taj promet jeprecizno ustrojen: put biosinteze i sekrecije vodi od ERpreko Golgijevog kompleksa do stanične površine (jedanodvojak puta skreće prema lizosomima), dok put endocitoze vodi od stanične membrane prema unutra, preko endosomado lizosoma, a od lizosoma natrag do Golgijevog kompleksaili endoplazmine mrežice (sl. 6-7).Novosintetizirani proteini iz citosola ulaze kroz membranuu šupljinu endoplazmine mrežice. Daljnje prenošenje, odER u Golgijev kompleks i odatle prema staničnoj površini

ili drugim organelama, obavljaju transportni mjehurići. Tajtemeljni smjer kretanja (engl. default pathway), od ERpreko Golgijevog kompleksa do stanične površine, slijedisvaki protein, osim kad dotični protein sadrži posebni signalrazvr-stavanja što ga usmjeri u druge ogranke puta: premalizosomima ili prema sekretnim, tj. sinaptičkim mjehurićima.

 Endoplazmina mrežica ima središnju ulogu u biosintezi lipida i proteina i služi kao unutarstani č  no skladište Ca 2+ 

Endoplazmina mrežica (endoplazmin retikulum - ER) jemrežasti splet razgranatih cjev čica i sploštenih vrećica, što seproteže kroz cijeli citosol i tvori otprilike polovicu ukupne

membranske mase prosječne stanice. Sve su te cjev čice i vrećice uzajamno povezane i oblikuju jedinstvenu šupljinu(lumen) što zauzima više od 10% staničnog volumena.Ponekad se u rubnom (ektoplazminom) pojasu citoplazme vidi poseban oblik sploštene i jako perforirane cisterne(fenestrirana ili retikularna cisterna) smještene oko 60 nmispod stanične membrane i usporedno s njom - to jehipolemalna cisterna, posebno uočljiva u Purkinjeovimstanicama kore malog mozga, ali je vjerojatno imaju sve vrste neurona. Uz staničnu membranu mogu se opaziti imanje sploštene, tzv. potpovršinske cisterne (engl.subsurface cisternae), što su poseban oblik hipolemalnihcisterni. Kad se takva cisterna nađ e ispod sinaptičkemembrane, riječ je o subsinaptičkoj cisterni.ER ima središnju ulogu u biosintezi lipida i proteina.Membrana ER je sjedište sinteze svih transmembranskihproteina i većine lipida za membrane ostalih organela i zasamu staničnu membranu. Pored toga, svi proteini, štonaposljetku procesom egzocitoze napuštaju stanicu (ili pakdospijevaju u lumen Golgijevog kompleksa ili lizosoma),isprva ulaze u šupljinu endoplazmine mrežice. ER takođ er

služi kao unutarstanično skladište Ca2+. U mnogimstanicama, a posebice u neuronima, takva su skladištaspecijalizirani dijelovi ER - kalciosomi.Unošenje proteina u ER započinje prije završetka sintezepolipeptidnog lanca (to je tzv. kotranslacijski proces;naime, unošenje proteina u jezgru, mitohondrije iperoksisome započinje tek nakon završetka sinteze, tj.translacije polipeptidnog lanca, a tada je riječ o posttranslacijskom procesu ). Zbog toga se protein neotpušta u citosol, nego ga posebni "premještač" unosi ušupljinu ER. To takođ er znači da i ribosom na kojem sedotični protein sintetizira ostaje prič vršćen uz membranuER, pa je stoga taj dio ER označen kao zrnata ili

8/15/2019 biologija neurona

5/13

  58

"hrapava" endoplazmina mrežica. Glatkaendoplazmina mrežica je onaj dio ER uz koji nisuprič vršćeni ribosomi. Dakle, u citosolu su dvije zasebnepopulacije ribosoma - slobodni ribosomi i ribosomi vezaniuz membranu. Zapravo, uz jednu molekulu mRNA vežu sebrojni ribosomi, pa je bolje govoriti o slobodnim i vezanimpoliribosomima.U šupljini ER se nastavlja intenzivna posttranslacijskaobrada proteina; tu se proteini počinju savijati uodgovarajuću konformaciju, nastaju oligomeri i disulfidne veze i započinje glikozilacija, tj. dodavanje N-vezaniholigosaharida na protein. Kovalentno dodavanje šećera naproteine jedna je od glavnih biosintetskih funkcija ER (zarazliku od toga, tek malobrojni citosolni proteini suglikozilirani). Pritom se unaprijed oblikovani oligosaharid(sastavljen od N -acetilglukozamina, manoze i glukoze)prenosi kao cjelina na protein i to na NH2 skupinupobočnog lanca asparagina. Stoga kažemo da je tajoligosaharid N-vezan (engl. N-linked ili asparagine-linked). Takav oligosaharid inače je uz membranu ER vezanposebnom lipidnom molekulom, doliholom, a na protein

ga u jednom enzimskom koraku prenosi oligosahariltransferaza, enzim što je takođ er vezan uz membranu ER.Sva raznolikost N-vezanih oligosaharidnih struktura nazrelim glikoproteinima posljedica je kasnijih prilagodbi oveizvorne strukture-preteče. Još dok su glikoproteini unutarER, s većine njih se brzo odstranjuju tri glukozna i jedanmanozni ostatak. To "sjeckanje" glikoproteina nastavlja se uGolgijevom aparatu. Glikoproteini najčešće sadrže N- vezane oligosaharide. No, ponekad se oligosaharidi vežu zahidroksilnu skupinu bočnog lanca serina, treonina ilihidroksilizina. Ti se procesi odvijaju u Golgijevom aparatu, itada je riječ o O-vezanim oligosaharidima. Još jedan proces, važan za način na koji se proteini napokon

mogu usidriti u staničnu membranu, odvija se unutar zrnateER. Naime, u lumenu ER određ eni enzimi karboksilni krajnekih membranskih proteina kovalentno vezuju uz šećerniostatak glikolipida, pa time protein dobiva tzv.glikozilfosfatidilinozitolno (GPI) sidro što sadrži dvijemasne kiseline. Istodobno se otcijepi transmembranskiodsječak proteina. Takvi proteini na kraju budu prič vršćeniuz vanjsku stranu stanične membrane jedino prekonavedenog GPI-sidra, a često imaju važnu ulogu ustaničnom prepoznavanju tijekom razvoja središnjegživ čanog sustava.Nadalje, način na koji se novosintetizirani protein ugrađ ujeu membranu ER određ uje orijentaciju tog proteina i u svim

drugim membranama; naime, ta orijentacija ostaje oč

uvanakroz sva pupanja i stapanja prijenosnih mjehurića na putuprenošenog proteina do konačnog cilja (sl. 6-5). Drugimriječima, asimetrija rasporeda i usmjerenosti proteina ustaničnim membranama izravna je posljedica načina njihoveobrade u endoplazminoj mrežici. Sličnim su mehanizmomodređ eni asimetrični razmještaj i usmjerenost fosfolipida ustaničnoj membrani.

Golgijev kompleks je glavno mjesto sinteze ugljikohidrata terazvsrstavanja i daljnjeg usmjeravanja proizvoda endoplazminemrežice

Golgijev kompleks je glavno mjesto sinteze ugljikohidrata imjesto u kojem se proizvodi ER razvrstavaju te daljeotpremaju prema specifičnim organelama i područjimastanice. Sastoji se od sklopa širokih i sploštenih cisterni oko

kojih je "roj" malih mjehurića. Taj sklop obično je smještenu središnjem dijelu perikariona (blizu središta stanice, tj.centrosoma ), negdje na pola puta izmeđ u jezgrine istanične membrane. Riječ je o jedinstvenoj organeli složenegrađ e, što poput šupljikavog kaveza sa svih strana okružujejezgru. Na tankim elektronsko-mikroskopskim rezovimakroz stanicu, cisterne Golgijevog kompleksa obično sunaizgled razdvojene u zasebne nizove zakrivljenih cisterniporedanih jedna iznad druge - svaki takav zasebni sklopcisterni je Golgijeva slagalina (engl. Golgi stack), a imaulaznu, tj. oblikujuću ( cis  ) stranu (okrenutu prema jezgri) iizlaznu, tj. zoridbenu ( trans  ) stranu (okrenutu premastaničnoj membrani). Svaka je strana povezana sa zasebnommrežom cjev čica i cisterni: cis -Golgijevom mrežicom ( cis  Golgi network - CGN) i trans -Golgijevom mrežicom ( trans  Golgi network - TGN). Cisterne na cis  strani sumnogo jače prošupljene (fenestrirane), pa ih stoga nekinazivaju "prošupljenim pločama" (engl. porous plates).Zapravo, pločama su nalik jedino cisterne u sredinikompleksa, jer su vrlo sploštene i samo su im rubovitrbušasto prošireni. Cijeli kompleks je okružen rojem

mjehurića, a tu su i drugi tubularni i nepravilno raspoređ enielementi glatke endoplazmine mrežice; stoga neki istraživačicijelo to područje opisuju kao GERL sustav  (od engl.Golgi apparatus, smooth Endoplasmic Reticulum, andLysosomes). Transportni mjehurići proteine i lipide iz ER unose uGolgijev kompleks kroz cis -Golgijevu mrežicu. Potom temolekule prelaze u srednji odjeljak Golgijevog kompleksa, aiz njega izlaze (opet kao pupajući trans -portni mjehurići)kroz trans -Golgijevu mrežicu. Obje mrežice imaju važnuulogu u razvrstavanju proteina: proteini što ulaze u CGN ilise dalje kreću kroz Golgijev aparat ili se vraćaju u ER;proteini što izlaze kroz TGN razvrstavaju se prema svojem

odredištu: za lizosome, za sekretne i sinaptičke mjehuriće iliza staničnu površinu (sl. 6-7).U Golgijevom kompleksu nastavlja se obrada glikoproteina,a konačna posljedica te obrade je činjenica da naglikoproteinima možemo naći dvije velike skupine N- vezanih oligosaharida:a) Kompleksne oligosaharide, što sadrže više od dvijepočetne molekule N -acetilglukozamina (dobivene u ER) teraznolik broj ostataka galaktoze i sijalinske kiseline (aponekad i fukoze). Posebno je važna sijalinska kiselina, jerje to jedini šećer glikoproteina što nosi neto negativnielektrični naboj.b) Oligosaharide s visokim sadržajem manoze, što

sadrže tek dvije izvorne molekule N -acetilglukozamina ibrojne ostatke manoze.No, tu se odvijaju i druge modifikacije proteina - npr. O- vezana glikozilacija, a najjače se glikoziliraju proteini štočine okosnicu proteoglikana (engl. proteoglycan coreproteins), što se tako pretvaraju u proteoglikane (važnukomponentu izvanstaničnog matriksa, uključenu ustanično prepoznavanje i srodne procese).

Lizosomi služe unutarstani č  nom "probavljanju" molekula

 Jedan dio proteina iz Golgijevog kompleksa transportnimjehurići prenose do lizosoma. Lizosomi služe

unutarstanič

nom "probavljanju" makromolekula i sadržeoko 40 vrsta hidrolitičkih enzima (npr. proteaze, nukleaze,glikozidaze, lipaze, fosfolipaze, fosfataze, sulfataze) izskupine kiselih hidrolaza (sl. 6-9). Nutrina lizosoma je

8/15/2019 biologija neurona

6/13

  59

kisela (pH oko 5), a to je preduvjet za optimalnu aktivnostkiselih hidrolaza. To omogućuje H+ crpka smještena umembrani lizosoma, što energiju dobivenu hidrolizom ATPtroši da bi H+ prebacivala iz citosola u lizosom. Valjanaglasiti da su lizosomi vrlo heterogena skupina organela,raznolikih oblika, veličina i enzimskog sastava.Makromolekule do lizosoma dospijevaju (osim izGolgijevog kompleksa) na tri načina: a) preko autofagosoma(npr. u jetrenim stanicama), b) preko fagosoma (npr. umakrofagima) i c) preko endosoma. Kako je naša pozornostusmjerena na živ čane stanice, zanimaju nas prije svegaendosomi, preko kojih se do lizosoma prenosemakromolekule iz izvanstaničnog prostora, upijeneprocesom endocitoze.

 Endocitoza je proces kojim stanica iz okoline u svoju nutrinu unosimakromolekule i druge č  estice

Endocitoza je proces kojim stanica iz izvanstaničnogprostora u svoju nutrinu unosi makromolekule, čestice iličak cijele druge stanice. Te čestice obuhvati djelić stanične

membrane, što se udubi (invaginira) i zatim odvoji kaoposebni mjehurić, u kojem je smještena unesena čestica. Sobzirom na veličinu tako nastalih mjehurića, razlikujemodvije glavne vrste endozitoze:a) Pinocitozu ("stanično pijenje"), kojom se unose

tekućina i otopljene tvari posredstvom manjihmjehurića (promjera do 150 nm) i

b) Fagocitozu ("stanično jedenje"), kojom se unose velike čestice (mikroorganizmi, stanični debris)posredstvom krupnih fagosoma (promjera općenito većeg od 250 nm).

Neuroni, naravno, rabe samo pinocitozu. Pinocitotski(endocitotski) mjehurići nastaju od obloženih jamica na

staničnoj membrani. Te su jamice obložene molekulamaklatrina, pa je točniji naziv za njih jamice obloženeklatrinom. Od njih onda nastaju mjehurići obloženiklatrinom, što odmah potom odbace klatrinski ogrtač istapaju se s novom vrstom mjehurića - ranimendosomima. Tijekom invaginacije obloženih jamica, unastajući mjehurić dospijeva dio izvanstanične tekućinezajedno s otopljenim tvarima. Stoga je riječ o procesuendocitoze tekuće faze, tj. pinocitoze.Međ utim, za neurone je još važnija endocitoza posredstvom receptora, kojom se u stanicu unosespecifične makromolekule iz izvanstanične tekućine (sl. 6-10). Te se makromolekule vežu za specifične receptore

(transmembranske proteine) smještene u područ

juobloženih jamica, a potom u stanicu ulaze kao kompleksireceptor-makromolekula, smješteni u klatrinomobloženim mjehurićima. Takva je endocitoza i do 1000 putaučinkovitija od obične endocitoze tekuće faze (tj.pinocitoze). Tako unesene makromolekule takođ er seprenose prvo u rane endosome, potom u tzv. kasneendosome i napokon do lizosoma, gdje se razgrađ uju. Kaošto je trans -Golgijeva mrežica glavno mjesto razvrstavanjarazličitih proteina u putu biosinteze i sekrecije, tako raniendosomi služe razvrstavanju različitih proteina u putuendocitoze. Dio molekula odlazi do lizosoma, ali dio takounesenih molekula ostaje vezan uz svoje receptore i onda

dijeli njihovu sudbinu na jedan od tri nač

ina (sl. 6-11):a) Većina se receptora vraća u isto područje staničnemembrane iz kojeg su u rane endosome i dospjeli(proces nazivamo recikliranje ). Tako se primjerice u

fetalne neurone unosi transferin (protein što u krviprenosi ione željeza). Receptori na površini fetalnogneurona vežu transferin, što potom dospijeva uendosom; kako je pH u endosomu nizak, ioni željeza seodvoje od transferina, a oslobođ eni transferin(apotransferin) ostaje vezan za svoj receptor i potom se vraća natrag u staničnu membranu kao receptor-apotransferinski kompleks. U neutralnom pHizvanstanične tekućine, apotransferin se odvoji odreceptora što ostaje u membrani, spreman da veženovu molekulu transferina, a neuron tim procesomdobiva ione željeza potrebne za rast i razvoj.

b) Neki receptori odlaze do lizosoma i tamo se razgrađ uju.Primjerice, epidermalni činitelj rasta (epidermal growthfactor - EGF) mali je protein što potiče diobu stanicaepidermisa, ali i nekih fetalnih neurona. Receptori zaEGF se nakupljaju u obloženim jamicama tek nakonšto na sebe vežu molekule EGF. Taj EGF onda prekoendosoma prelazi u lizosome i tamo se razgrađ uje.Očigledno, vezanje EGF tako smanjuje koncentracijuEGF receptora na staničnoj površini - riječ je o procesu

" prigušivanja receptora" (engl. receptor down-regulation). Drugim riječima, koncentracija signalnemolekule u izvanstaničnoj tekućini djeluje kao signal zaregulaciju broja odgovarajućih receptora na staničnojpovršini; takvi su procesi osobito značajni tijekomrazvoja mozga i drugih tkiva.

c) Neki receptori odlaze do novog područja staničnemembrane i tamo posreduju u procesu transcitoze.

Endocitozom posredstvom receptora u središnji živ čanisustav mogu prodrijeti i neki neurotropni virusi ineurotoksini.

 Egzocitoza može biti konstitucijska ili nadzirana

 Transportni mjehurići, čije je odredište stanična membrana,trajno pupaju iz trans -Golgijeve mrežice i putuju premastaničnoj membrani. Membranski proteini i lipidi tihmjehurića služe obnavljanju same stanične membrane, dokse topljivi proteini iz njih izlučuju u okolinu staniceprocesom egzocitoze. Tako, primjerice, stanice proizvode iizlučuju većinu proteoglikana i glikoproteina što izgrađ ujuizvanstanični matriks. Kako se taj proces odvija sporo, alineprekidno, a rabe ga sve stanice, riječ je okonstitucijskom sekrecijskom putu i procesukonstitucijske egzocitoze. Međ utim, specijaliziranestanice, kao što su neuroni (ili npr. endokrine stanice), rabe i

dodatni mehanizam egzocitoze - riječ

 je o nadziranomsekrecijskom putu i procesu nadzirane egzocitoze.Naime, u tom slučaju, proteini i druge molekule prvo sepohranjuju u sekretnim i sinaptičkim mjehurićima, a iznjih se egzocitozom otpuštaju tek nakon djelovanjaspecifičnog signala (sl. 6-12).

 Neurosekretne stanice djeluju i kao endokrine stanice i kao tipi č  nineuroni

Neke stanice su specijalizirane za sekreciju posebnihsignalnih molekula, što ih koncentriraju i pohranjuju usekretnim mjehurićima. Te mjehuriće često nazivamosekretnim zrncima

 ili velikim mjehurićima guste srži

 (engl. large dense core vesicles, LDVs) zbog njihovaelektronsko-mikroskopskog izgleda. Sekretni mjehurićinastaju pupanjem klatrinom obloženih dijelova membrane

8/15/2019 biologija neurona

7/13

  60

trans -Golgijeve mrežice, a svoj sadržaj egzocitozom isprazne

u izvanstanični prostor u odgovoru na specifičniizvanstanični signal. Proizvod sekrecije može biti malamolekula (npr. histamin) ili protein (npr. hormon iliprobavni enzim). Važno je naglasiti da takve proteine i mjehuriće nesadržavaju samo endokrine i slične specijalizirane stanice,nego i neuroni središnjeg živ čanog sustava. Na primjer, nekineuroni hipotalamusa na taj način stvaraju i izlučujuoksitocin i vazopresin (= antidiuretski hormon, ADH). Akose oksitocin i vazopresin izluče u krvotok stražnjeg režnjahipofize, krvotokom dospije-vaju do ciljnih organa (npr.bubreg, maternica) - dakle, djeluju poput tipičnih hormona.No, ako se oksitocin i vazopresin otpuste iz aksonskih

završetaka hipotalamičnih neurona unutar središnjegživ čanog sustava, djeluju kao tipične sinaptičke signalnemolekule, tj. peptidni neurotransmiteri.Prema tome, ista stanica djeluje i kao endokrina stanica i kaotipični neuron, a iste molekule mogu djelovati i kao hormonii kao neurotransmiteri. Ta pojava je neurosekrecija, takvineuroni su neurosekretne stanice, a mjehurići suneurosekretna zrnca ili mjehurići.Nakon što nezreli sekretni mjehurići ispupaju iz trans -Golgijeve mrežice, oni odbace klatrinski ogrtač, a njihovsadržaj se jako zgušnjava i postaje i do 200 putakoncentriraniji nego što je bio u šupljini trans -Golgijevemrežice. Ta se kondenzacija odvija naglo, vjerojatno uslijed

zakiseljavanja nutrine mjehurića uzrokovanog ubacivanjemH+ (to izvodi posebna H+-ATPaza smještena u membranimjehurića). Funkcionalno značenje tog procesa je u tomešto tijekom nadzirane egzocitoze takav mjehurić možeodjednom otpustiti veliku količinu odgovarajuće tvari.

Tijekom putovanja sekretnih mjehuri ć a, prenošeni proteini se proteoliti č  ki obra đ  uju

Daljnja značajna pojava u mjehurićima tijekom njihovogputovanja do odredišta i "iščekivanja" egzocitoze jestopsežna proteolitička obrada prenošenih proteina.Naime, većina polipeptidnih hormona i neuropeptida, te

brojni hidrolitič

ki enzimi, sintetiziraju se prvo kaoneaktivni proteini preteče (prekursori) iz kojih se aktivnemolekule naknadno "izrezuju" procesom proteolize.Drugim riječima, naknadno dolazi do cijepanja velikog

neaktivnog proteina u više manjih ali biološki aktivnihpeptida. Smatra se da to cijepanje započinje u trans -Golgijevoj mrežici, a nastavlja se u sekretnim mjehurićima (aponekad čak i u izvanstaničnoj tekućini nakon egzocitoze).Na primjer, sekretni polipeptidi često na amino-kraju imajutzv. pro-odsječak  što se odcijepi malo prije egzocitoze, patako nastane zreli protein. Drugim riječima, takvi proteinisintetiziraju se kao pre-pro-proteini, što znači da je pre-odsječak  otcijepljen još ranije, u zrnatoj endoplazminojmrežici.Druga je mogućnost da prvo nastanu poliproteini što sadrže višestruke preslike istog aminokiselinskog slijeda, što seonda razdvajaju kasnijim proteolitičkim cijepanjem. U jošsloženijem slučaju, raznoliki peptidi što djeluju kao signalnemolekule sintetiziraju se kao dijelovi jednog poliproteina-preteče za raznovrsne završne peptide, što se pojedinačnootcjepljuju od izvornog polipeptidnog lanca (sl. 6-13). Takonastaju brojni neurosekrecijski peptidi u neuronimahipotalamusa, kao i važna skupina peptidnihneurotransmitera, endogeni opioidni peptidi (endorfini iencefalini). Tijekom tog procesa isti poliprotein može biti

proteolitički cijepan na različite načine, pri čemu (ovisno onačinu cijepanja i vrsti stanica) iz istog preteče nastajurazličite kombinacije aktivnih molekula.

Kretanje mjehuri ć a kroz neuron je dvosmjerno, a sekretni i sinapti č  kimjehuri ć i su razli č  iti

Sekretni mjehurići i sekretni proteini nastaju isključivo uperikarionu neurona (gdje su smješteni ribosomi, ER iGolgijev kompleks), a potom putuju do mjesta oslobađ anja itamo se "usidre i čekaju" - čekaju da se pojavi specifičniizvanstanični signal što pokreće proces egzocitoze. Nakontoga, ispražnjeni mjehurići putuju natrag do perikariona,

gdje se iznova pune i obnavljaju, a potom opet putujuprema konačnom odredištu. U neuronu, njihovo tipičnoodredište je presinaptički aksonski završetak, što ga s"tvornicom" u perikarionu povezuje samo akson (ponekaddulji od 1 m!); stoga je putovanje sekretnih mjehurića idugotrajno i složeno. Opisano dvosmjerno kretanjesekretnih mjehurića u neuronu odvija se posebnimprocesom aksonskog prenošenja (aksonskog transporta).Po tome se ujedno sekretni mjehurići bitno razlikuju odsinaptičkih mjehurića, u kojima su pohranjene molekuletzv. "malih" neurotransmitera (npr. acetilkolin, monoamini,GABA, glutamat). Doduše, sinaptički mjehurići isprvatakođ er nastaju u perikarionu i potom putuju do sinaptičkog

završetka; no, sinteza malih transmiterskih molekula i kružniciklus egzocitoze, obnavljanja i ponovnog punjenjasinaptičkih mjehurića uspješno se odvijaju i lokalno, usamom presinaptičkom aksonskom završetku.Prethodnim opisom još jednom smo naglasili da je neuronizrazito polarizirana stanica. Stanična membrana njegovihaksonskih završetaka specijalizirana je za prijenos signala nadruge stanice, dok je stanična membrana njegovih dendrita isome specijalizirana za primanje signala od drugih živ čanihstanica. Obje membrane su ne samo različite po funkciji,nego i po sastavu svojih proteina. Upoznavanjem procesausmjerenog prenošenja proteina i transportnih mjehurića uneuronu takođ er uviđ amo da je stanična membrana dendrita

i some neurona zapravo ekvivalentna bazolateralnojmembrani isto tako polariziranih epitelnih stanica, dok jepresinaptička membrana neurona ekvivalentna apikalnojmembrani epitelnih stanica. To i nije osobito neobično (iako

8/15/2019 biologija neurona

8/13

  61

je tek nedavno spoznato) s obzirom na zajedničko(ektodermalno) podrijetlo neurona i epitelnih stanica.

Za oblikovanje transportnih mjehuri ć a bitni su stvaranje i odbacivanje

klatrinskog ili koatomernog ogrta č  a i uloga proteina što vežu GTP

Narav staničnog odjeljka pretežito je uvjetovana proteinimanjegove membrane, što omogućuju usmjereno kretanjemjehurića i njihovo stapanje samo s odgovarajućim drugimodjeljcima, pa tako određ uju obrazac usmjerenog kretanjakroz stanicu.Bitan korak u oblikovanju transportnog mjehurića jestvaranje posebnog obloga, omotača ili ogrtača nacitosolnoj strani pupajuće membrane. Naime, većinatransportnih mjehurića nastaje pupanjem iz posebnih,obloženih područja membrane, pa su onda i ti mjehurićiisprva obloženi ili ogrnuti. No, prije stapanja s ciljnom

membranom, mjehurić

 taj ogrtač

 mora odbaciti, tako dadvije membrane mogu stupiti u izravni dodir (sl. 6-10).Stoga je važno znati kako taj ogrtač nastaje i od čega jesastavljen.Prema vrsti ogrtača, razlikujemo dvije vrste ogrnutihmjehurića: a) mjehuriće ogrnute klatrinom, što suuključeni u odabirno prenošenje transmembranskihreceptora (iz trans -Golgijeve mrežice ili iz staničnemembrane) i b) mjehuriće ogrnute koatomerima, štoposreduju neselektivno prenošenje izmeđ u ER i Golgijevogkompleksa. Koatomer je veliki proteinski komplekssastavljen od sedam podjedinica.Glavni sastojak klatrinskog ogrtača je sam klatrin. To jeproteinski kompleks sastavljen od tri velika i tri malapolipeptidna lanca, što zajedno oblikuju trokraku "košaricu"ili triskelion. Niz takvih triskeliona se udruži u košarastumrežu peterokutnih ili šesterokutnih okana, što poput

ogrtača prekrije jamice ili mjehuriće (sl. 6-10). Stvaranjeklatrinskih ogrtača oko mjehurića ima dvije funkcije: pružamehaničku silu potrebnu da se membrana "izvuče" upupoljak i potom otrgne kao mjehurić te pomaže da se

endocitozom upijeni kompleks receptor-ligand zadrži uizdvojenom odjeljku. U obje funkcije uključen je i drugiglavni protein ogrtača - adaptin. Adaptin klatrinski ogrtač poveže s membranom mjehurića, a ujedno i privremenoimobilizira receptor-ligandni kompleks (sl. 6-10). Mjehurićise ogrtača oslobode uz utrošak energije, a to obavljaposebna "razodijevajuća" ATPaza (engl. uncoating ATPaza). Prenošenje mjehurićima pod nadzorom jeposebne skupine proteina što vežu GTP, a te proteinedijelimo u dvije skupine:a) monomerne GTP-aze, sastavljene od jednog

polipeptidnog lanca ib) trimerne G-proteine, sastavljene od tri različite

podjedinice. Ti proteini reguliraju niz staničnih procesa, a naizmjeničnoprolaze kroz dva stanja: aktivno (u kojem na sebe vežuGTP) i neaktivno (u kojem vežu GDP). Stoga G proteini imonomerne GTPaze djeluju u ciklusima što tipično ovise odvije pomoćne komponente: a) proteinu što oslobađ agvanin-nukleotid (guanine-nucleotide-releasing protein -GNRP ), tj. katalizira izmjenu GDP za GTP i b) proteinušto aktivira GTPazu (GTPase-activating protein - GAP )što započinje hidrolizu vezanog GTP. Mnogi G proteiniimaju kovalentno pridodanu lipidnu skupinu kojom seusidre uz membrane, pa su tako uključeni u niz raznolikihbiokemijskih procesa vezanih uz membrane.

8/15/2019 biologija neurona

9/13

  62

"Fuzijski stroj" č  ine č  etiri skupine proteina (SNARE, Rab, NSF iSNAP) što sudjeluju u odabirnom sidrenju mjehuri ć a i stapanjumembrana

Dvije skupine proteina, SNARE i Rab, imaju ključnu uloguu odabirnom sidrenju mjehurića i u međ usobnomodabirnom prepoznavanju dvaju membrana što se trebajustopiti (fuzionirati). SNARE proteini postoje kao dvakomplementarna skupa: v-SNARE proteini su na membranimjehurića (v je oznaka za vesiculae), a t-SNARE proteini suna ciljnoj membrani (t je oznaka za target membrane). Ti

SNARE proteini upravo su najbolje prouč

eni u živ č

animstanicama, gdje posreduju sidrenje sinaptičkih mjehurića uzpresinaptičku membranu aksonskih završetaka (sl. 6-15).Interakcija v-SNARE i t-SNARE omogući mjehurićuusidrenje, ali dvije membrane time još nisu dovoljnopribližene, pa još ne dolazi do njihovog stapanja (fuzije). Zato su potrebni dodatni proteini, NSF i SNAP, pa onda cijelitaj proteinski sklop slikovito nazivamo "fuzijski stroj" (sl.6-15).

Citoskelet neurona je dinamična struktura s nizombitnih funkcija

Citoskelet ( cytoskeleton  ) je složena mreža proteinskihfilamenata, što se proteže kroz cijelu citoplazmu. Nasuprotsvom "statičnom" imenu, to je zapravo vrlo dinamičnastruktura što se trajno preustrojava dok stanica mijenja svojoblik, dijeli se ili odgovara na različite signale iz okoline.Neki stoga citoskelet slikovito nazivaju "citomuskulaturom",jer je on izravno uključen u kretanje stanica po nekojpodlozi (npr. migraciju fetalnih neurona moždane kore dužradijalnog glijalnog vodiča), u mišićnu kontrakciju, u razvojpolarnosti tj. konačnog oblika neurona, te usmjerenokretanje organela iz jednog dijela stanice u drugi. Ovoposljednje nas i najviše zanima, jer citoskelet nadzireprostorni razmještaj proteina, proteinskih kompleksa iorganela u stanici, a takođ er izgrađ uje "ceste" duž kojih

organele putuju ili komuniciraju. Te su "ceste" zapravo vrlodugi proteinski filamenti, što nastaju polimerizacijom tisućaidentičnih molekula. Citoskelet je sastavljen od tri skupine

proteinskih filamenata, izgrađ enih od različitih proteinskihpodjedinica (sl. 6-16):a) aktinskih filamenata ili mikrofilamenata (izgrađ enih

od aktina), ključnih za pokretanje stanice;b) mikrotubula (izgrađ enih od tubulina), što čine

okosnicu ustrojstva citoskeleta - mikrotubuli neuronasu neurotubuli;

c) intermedijarnih filamenata (izgrađ enih od npr. vimentina ili lamina), građ enih poput užadi, što dajustanici mehaničku otpornost - intermedijarni filamentineurona su neurofilamenti.

 Te tri skupine citoskeletnih filamenata su međ usobnopovezane i usklađ eno funkcioniraju. No, valja naglasiti dacitoskeletni proteini sami po sebi nisu dovoljni za ispunjenjenavedenih funkcija; njihove funkcije ovise o velikom broju pomoćnih proteina, što citoskeletne filamente povezujujedne s drugima ili s organelama. Ti pomoćni proteini (npr.kinezin i dinein) takođ er služe kao "motori" kojima seorganele pokreću duž citoskeletnih filamenata.

 Neurotubuli su mikrotubuli neurona

Mikrotubuli su duge i krute cjev čice, što nastajupolimerizacijom molekula tubulina (to je heterodimer dvatijesno povezana kuglasta polipeptida - alfa-tubulina i beta-tubulina). Zapravo, ti heteromeri se polimeriziraju u dugelinearne protofilamente, a onda se 13 takvih protofilamenataudruži i oblikuje stijenku šuplje cjev čice, tj. mikrotubula (sl.6-16). Mikrotubuli neurona su neurotubuli. Polimerizaciju idepolimerizaciju molekula tubulina nadzire GTP. Svakimonomer veže dvije molekule GTP, ili jednu molekuluGTP i jednu GDP. Sporiji proces kojim se započinjestvarati neurotubul je jezgrenje (nukleacija), a mnogo bržiproces njegovog uvećavanja dodavanjem novih

heterodimera je produljivanje (elongacija). Neurotubulisu polarne građ e - dok je jedan kraj sposoban naglo rasti(tzv. plus kraj ), drugi kraj (tzv. minus kraj ) lako gubipodjedinice ukoliko nije stabiliziran. Stabilizacija se običnopostiže tako što se minus kraj neurotubula usidri ucentrosomu, odakle se onda neurotubuli zrakasto šire postanici i (prema potrebi) produljuju se ili skraćuju na svojimplus krajevima. Stoga neki centrosom nazivaju ustrojnimsredištem mikrotubula (engl. microtubule-organizingcenter - MTOC). Centrosom je u interfazi (odrasli, zrelineuron cijelog svog vijeka ostaje u interfazi!) tipičnosmješten s jedne strane jezgre, uz njezinu vanjskumembranu. Centrosom je sastavljen od para centriola

okruženih pericentriolarnom tvari, tj. matriksomcentrosoma. Upravo u ovom matriksu centrosomazapočinje polimerizacija neurotubula i stabilizira se njihovminus-kraj. Vijek trajanja pojedinačnog neurotubula je oko 10 minuta, amolekule tubulina preko 20 sati. To znači da svaka molekulatubulina sudjeluje u izgradnji i razgradnji niza neurotubula.Nadalje, pojedinačni neurotubul prvo se neko vrijemeproduljuje prema periferiji stanice, a potom se naglo"povuče" natrag prema centrosomu. Takav "povučeni"neurotubul ili onda opet ponovno počne rasti, ili se odbaci izamijeni novim neurotubulom. Tu značajnu pojavu(uzrokovanu polimerizacijom i depolimerizacijom desetina

tisuć

a molekula tubulina duž puta dugog više mikrometara)nazivamo dinamička nestabilnost; ta je pojava bitna zasmještanje neurotubula unutar neurona, a ovisi o hidroliziGTP. Naime, GTP se veže za beta-tubulinsku podjedinicu

8/15/2019 biologija neurona

10/13

  63

heterodimera, pa kad se takav heterodimerni tubulin dodana plus kraj neurotubula, GTP se hidrolizira u GDP(oslobođ ena se energija rabi za destabilizaciju tj.depolimerizaciju neurotubula). Drugim riječima, hidrolizaGTP omogu ć uje depolimerizaciju tj. razgradnju neurotubula . Kakoonda nastaje neurotubul i kako objašnjavamo pojavudinamičke nestabilnosti? Kad neurotubul brzo raste,molekule tubulina dodaju se na plus kraj polimera mnogobrže no što se odvija hidroliza GTP - tako na plus krajunastaje kapa GTP, a to dalje olakšava rast neurotubula (jer

se molekule tubulina što nose GTP međ usobno vežumnogo većim afinitetom nego one što nose GDP). No, kadneurotubul tu kapu izgubi (kad se polimerizacija uspori),hidroliza GTP prevlada i neurotubul se počne "skvrčavati"tj. depolimerizirati. Tu smo pojavu pobliže opisali zbog toga što stanica uspijeva proces dinami č  ke nestabilnosti prilagoditi svojim specifi č  nim ciljevima .Primjerice, tijekom svake M-faze staničnog ciklusa, ubrzaniproces izgradnje i razgradnje mikrotubula omogućuje brzooblikovanje mitotskog vretena. Osim pri diobi neuroblasta,taj je proces posebice važan tijekom izrastanja aksona. Kadse aksonski čunjić rasta postojano izduljuje u "ispravnom"smjeru, postojano rastu i njegovi neurotubuli. No, kad

čunjić rasta susretne prepreku ili "raskrižje", zastane i naglo

u različitim smjerovima ispruža filopodije i lamelipodije, paih ponovno uvlači, sve dok ne pronađ e ispravni smjer ukojem dalje nastavlja rasti. Pri tom dolazi do"katastrofičnog" razlaganja neurotubula (uvlačenjafilopodija) i ponovnog naglog i postojanog izrastanjaneurotubula (ispružanje filopodija u novom smjeru). Inače,u tim procesima vrlo bitnu ulogu imaju i aktinski filamenti.Obrnuto, kada je stanica terminalno diferencirana (zrela) ikad je poprimila konačni morfološki fenotip (a upravo jetako s neuronima, što se nikad više ne dijele), posebniproteini što se vežu na neurotubule potiskuju procesdinamičke nestabilnosti i zaštićuju neurotubule oddepolimerizacije. Smatra se da su ti procesi ključni za razvojneurona kao morfološki i funkcionalno polarizirane stanice.Najvažniju ulogu pritom imaju MAP-proteini (engl.microtubule-associated proteins - MAPs), što stabilizirajuneurotubule kad se na njih vežu, a uz to su posredici uinterakcijama neurotubula i drugih staničnih tvorbi.Posebno je važno što diferencijalna raspodjela MAPproteina u fetalnim neuronima ima ključnu ulogu udiferenciranju isprva jedinstvenih nastavaka neuroblasta

("neurita") u dvije različite skupine staničnih nastavaka:dendrite i akson. Stoga je i sastav MAP proteina u odraslimdendritima i aksonu različit: protein MAP-1 je nazočansamo u aksonima, a MAP-2 samo u dendritima i somi. Kakose to odražava na različitu funkciju aksona i dendrita?Primjerice, sekretni mjehurići kreću se prema plus-krajuneurotubula, pa stoga putuju duž aksona do presinaptičkihaksonskih završetaka. S druge strane, mRNA i ribosomikreću se prema minus-kraju neurotubula, pa stoga ne ulazeu akson, nego ostaju u somi i početnom dijelu dendrita.

Kinezin i dinein usmjeravaju kretanje organela duž neurotubula

Kretanje organela omogućuju posebni "motorički" proteini, što se jednim svojim krajem vežu ili za neurotubul( kinezini i citoplazmatski dineini - naime, u trepetljikamai bičevima tj. u cilijama i flagelama postoje posebni cilijarnidineini ) ili za aktinski filament, a potom putuju dužneurotubula, povlačeći za sobom organelu (za koju suprič vršćeni drugim svojim krajem). Energija potrebna zatakvo kretanje dobiva se ponavljanim ciklusima hidrolize ATP. I kinezin i dinein sastavljeni su od po dva teška inekoliko lakih lanaca; svaki teški lanac sadrži kuglastu glavuna koju se veže ATP, pa te glave djeluju kao ATPazni"motori", dok se repovi specifično vežu uz prenošeni"teret" i time ujedno određ uju njegovu narav (sl. 6-17).

Kinezini se opć

enito kreć

u prema plus kraju neurotubula

8/15/2019 biologija neurona

11/13

  64

(što znači da prenose tvari od some prema aksonskomzavršetku - anterogradno), dok se dineini općenito krećuprema minus kraju neurotubula, tj. prema centrosomu (štoznači da prenose tvari od aksonskog završetka prema somi -

retrogradno). Aktinski filamenti su mikrofilamenti

Općenito, neurotubuli funkcioniraju kao jedinke ucitoplazmi, dok aktinski filamenti (mikrofilamenti, promjera3-5 nm) funkcioniraju kao mreže ili snopovi. Slično tankimfilamentima mišića, aktinski filamenti su polarni polimerikuglastih monomera aktina (svaki monomer veže molekulu ATP ili ADP). Dva takva polimera se spletu u spiralnuzavojnicu. Razgranata mreža aktinskih filamenata i uz njih vezanih drugih proteina ( ankirin, spektrin, fodrin =moždani spektrin, vinkulin, talin ) ispod stanične

membraneč

esto oblikuje "stanič

nu koru". Najveć

i dioaktina u neuronima je takođ er vezan uz staničnu membranu,a u dendritima je osobito koncentriran ispod dendritičkihtrnova (spina). Izvanstanični signal, što djeluje na određ enidio stanične membrane, može uzrokovati lokalnupregradnju te aktinske kore; obrnuto, ta kora može bitnoutjecati na ponašanje dijela stanične membrane ispod kojegje smještena - to najbolje vidimo na primjeru lamelipodija ifilopodija aksonskih čunjića rasta, tijekom izrastanja aksonau fetalnom mozgu, kao i na primjeru migracije fetalnihneurona i razvitka polarnosti neurona. Nadalje, posebnitransmembranski proteini, integrini, omogućuju interakcijuaktinskih filamenata i molekula izvanstaničnog matriksa(npr. laminina i fibronektina).

 Neurofilamenti su intermedijarni filamenti

Za razliku od aktina i tubulina, što su globularni proteini,proteinski monomeri što izgrađ uju različite intermedijarne

filamente su vrlo izduljene vlaknaste molekule s glavom(amino-krajem), repom (karboksi-krajem) i središnjomštapićastom domenom što povezuje glavu i rep (sl. 6-16). Takva dva monomera se međ usobno spiralno isprepletu, panastaje zavojito spleteni dimer; potom se dva nasuprotnousmjerena (antiparalelna) dimera spoje u tetramernu podjedinicu - to znači da intermedijarni filamenti (zarazliku od aktinskih filamenata i neurotubula) nisu polarnestrukture. Tetrameri se povezuju u č vrsta, užasta proteinska vlakna različite duljine - intermedijarne filamente (sl. 6-16). Tako ih nazivamo zbog njihova promjera naelektronsko-mikroskopskim snimkama (8-10 nm), što je veći od promjera aktinskih filamenata, tj. mikrofilamenata,

ali manji od promjera debelih miozinskih filamenata ineurotubula. U većini stanica, gotovo sve molekuleintermedijalnih filamenata su u posve polimeriziranomstanju (ima vrlo malo slobodnih tetramera). Ako načas zaboravimo jezgrine lamine, intermedijarnefilamente stanica sisavaca dijelimo u tri velike skupine:1) Keratinske filamente (podjedinice su keratini =

citokeratini), nazočne poglavito u epitelnim stanicama,kosi i noktima.

2)  Vimentinske filamente (podjedinice su npr. vimentin, desmin, kiseli vlaknasti protein glije -GFAP ) - vimentina ima u raznolikim stanicama,dezmina uglavnom u mišićnim stanicama, a GFAPoblikuje glijalna vlakna astrocita i Schwannovih stanica;stoga anti-GFAP protutijela rabimo kao specifičnemarkere tih vrsta neuroglije.

8/15/2019 biologija neurona

12/13

  65

3) Neurofilamente (podjedinice su NF-L, NF-M i NF-H,

što znači NeuroFilamenti niske - Low, srednje -Medium i visoke - High molekularne težine) sukarakteristični za neurone, a različite vrste neuronatijekom različitih razvojnih stadija sadrže različite vrsteneurofilamenata. NF-M i NF-H su poglavito nazočni uaksonima. Ti su neurofilamenti bočno povezaniodsječcima svojih karboksiterminalnih domena ioblikuju neprekinuto "uže" što može biti dulje od 1metra!

Snopovi neurofilamenata vežu na sebe srebrne soli, pa su ihmetodama srebrne impregnacije prikazivali već utemeljiteljineurohistologije i nazvali neurofibrile (sl. 6-18). Nadalje, u

 Alzheimerovoj bolesti i nekim drugim neurodegenerativnim

bolestima, ti su proteini posebno promijenjeni, pa oblikujukarakteristične lezije što neuropatolozima omogućujudijagnosticiranje tih bolesti.

 Aksonsko prenošenje je dvosmjerno (anterogradno iliretrogradno), odabirno i brzo ili sporo

Proteini i organele se duž aksona mogu kretati u oba smjerai pritom razlikujemo više kinetičkih komponenti. Stogacijelu pojavu nazivamo aksonsko prenošenje ( aksonskitransport ), što se prema brzini kretanja čestica dijeli u brzoi sporo, a prema smjeru njihovog kretanja u anterogradno ili

8/15/2019 biologija neurona

13/13

  66

ortogradno (od some prema presinaptičkom aksonskomzavršetku) i retrogradno (od presinaptičkog aksonskogzavršetka prema somi) aksonsko prenošenje. Točnijerečeno, prema brzini kretanja razlikujemo ukupno 5 vrstaanterogradnog i 1 vrstu retrogradnog aksonskog prenošenja.Brzim anterogradnim prenošenjem (I. i II. vrste) putuju:novosintetizirani membranski materijal endoplazminemrežice i stanične membrane, sinaptičke komponente isinaptički mjehurići; jedni polipeptidi putuju brzinom od100-400 mm/dan (I. vrsta), a drugi brzinom od oko 20-70mm/dan (II. vrsta). Neki polipeptidi putuju brzinom odoko 3-20 mm/dan, pa govorimo o III. vrsti brzog

anterogradnog prenošenja.Sporim anterogradnim prenošenjem (IV. i V. vrste, tj.engl. slow component a - SCa, slow component b - SCb),brzinom od oko 0,1-4 mm/dan, kreću se komponentecitoskeleta i pridruženih proteina, te citosolni enzimiintermedijarnog metabolizma. Sporim prenošenjemnadomještaju se istrošeni strukturni proteini, a tijekom rastaaksona se proteini tako dostavljaju u rastući vrh aksona.Sporijom komponentom sporog prenošenja (0,2-2,5mm/dan) kreću se podjedinice neurofilamenata ineurotubula (one čine oko 75% od ukupne količine proteinašto se kreću tom brzinom) - vjerojatno stoga što se krećukao mreža polimeriziranih podjedinica. Bržom

komponentom sporog anterogradnog prenošenja (3-4mm/dan) kreću se neke komponente citoskeleta ipridruženih molekula (aktin, neuralni miozin, klatrin,spektrin, tj. fodrin, MAP-1A) te neki enzimi (npr.kalmodulin).Retrogradno prenošenje odvija se brzinom što iznosi 50-75% brzine brzog anterogradnog prenošenja (do 300mm/dan), a prema somi prenosi materijal za razgradnju ulizosomima ili za ponovnu metaboličku uporabu. Tako odsinaptičkog završetka prema somi putuju transportnimjehurići (npr. endosomi), što često sadrže makromolekuleunesene u presinaptički završetak procesom endocitozeposredstvom receptora. Primjerice, tim putem u tijelo

neurona dospije neurotrofnič

initelj rasta, NGF (peptid štoga sintetizira inervirana ciljna stanica, a potiče rast neurona),ili pak enzim HRP (engl. horseradish peroxidase -peroksidaza hrena) što se rabi za retrogradno praćenje

neuronskih veza. Međ utim, tim putem u središnji živ čanisustav prodiru i neki neurotropni virusi (herpes simplex,rabies, polio virus) i neurotoksini.Ključnu ulogu u anterogradnom i retrogradnom brzomprenošenju imaju neurotubuli i uz njih vezana tri"motorička" proteina: kinezin, citoplazmin dinein i dinamin.Kinezin je "motor" brzog anterogradnog, a dinein brzog"retrogradnog" prenošenja; dinamin je vjerojatno uključen usporo anterogradno prenošenje. Nedavno je (pomoću videokamere spojene na mikroskop) izravnim mikroskopskimpromatranjem živih aksona in vitro pokazano da se organeleduž aksona u oba smjera ne kreću kontinuirano, negoskokovito (saltatorno, kreni-stani načinom).