Валлеровская дегенерация

9 минут

309 прочтений

5 декабря 2020

Валлеровская дегенерация – процесс разрушения участка аксона, отделённого от основной части нейрона при разрыве. Впервые описана в 1850 году британским нейрофизиологом Августом Валлером при исследовании рассечённых нервов лягушек. После повреждения в месте разрушенного аксона размножаются шванновские клетки, а с центрального конца поврежденного аксона начинается рост вдоль этих клеток (начало регенеративных процессов). Во время данного процесса наблюдаются изменения уровня основного белка миелина (ОБМ), что является сигнализатором о протекание данного процесса.

Данная работа является актуальной, т. к. в настоящее время изучению нейродегенеративных процессов уделено большое влияние.

Была сформулирована следующая цель: изучить влияние дегенеративных процессов на содержание общего белка нерва.

1 Аналитический обзор

1.1 Строение и функции периферической нервной системы

Периферическая нервная система (ПНС) состоит из нервов и ганглиев, отходящих от спинного и головного мозга [2]. В отличие от центральной нервной системы (ЦНС), ПНС не защищена позвоночником и черепом, и гематоэнцефалическим барьером, что делает ее более уязвимой к токсинам и механическим травмам.

Периферическая, нервная система образована черепномозговыми и спинномозговыми нервами, нервными узлами (спинномозговыми, черепными, вегетативными) и сплетениями вегетативной нервной системы. Вегетативная нервная система морфологически и функционально делится на два отдела: симпатический и парасимпатический. Отличаясь друг от друга по многим показателям, они иннервируют внутренние органы, железы внутренней секреции, сердце и кровеносные сосуды, а также скелетную мускулатуру, регулируя в ней обмен веществ. Строение ПНС изображено на рисунке 1 [1].

Спинномозговых нервов - 31 пара (8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 1 копчиковых). Все они являются смешанными (содержат чувствительные, двигательные и вегетативные волокна). Стволы спинномозговых нервов образуются от соединения задних и передних корешков. Передний корешок состоит из аксонов двигательных нейронов, задний корешок - из чувствительных нейронов, тела которых лежат в спинномозговых ганглиях. Двигательный и чувствительный корешки на некотором расстоянии от спинного мозга прилегают друг к другу и образуют спинномозговой нерв. Выйдя из межпозвоночного отверстия, спинномозговой нерв делится на 4 ветви: переднюю, заднюю, оболочечную (к оболочкам спинного мозга) и соединительную (к узлам симпатического ствола вегетативной нервной системы). Передние ветви образуют сплетения: шейное, плечевое, поясничное, крестцовое, от которых отходят волокна, иннервирующие кожу и мышцы переднебоковой части туловища и конечностей опорно-двигательного аппарата. Задние ветви, самостоятельно идут к коже и

По функции нервных волокон, входящих в нерв, выделяют: чувствительные (афферентные) нервы - I, II, VIII; двигательные (эфферентные) – III, IV, VI, XI ,XII; смешанные – V, VII, IX, X.

Ядра большинства нервов располагаются на протяжении ствола головного мозга и заходят в спинной мозг. Выделяют двигательные, чувствительные и вегетативные ядра. Исключением являются обонятельный и зрительный нервы, которые не имеют ядер и представляют собой выросты мозга [4].

Периферическую нервную систему классифицируют на соматическую нервную систему и вегетативную нервную систему.

Соматическая нервная система отвечает за координацию движений тела, а также за получение внешних стимулов. Это – система, регулирующая сознательно контролируемую деятельность. Вегетативная нервная система, в свою очередь, делится на симпатическую нервную систему, парасимпатическую нервную систему и энтеральную нервную систему. [1].

1.2 Характеристика процессов валлеровской дегенерации и последующей регенерации

Дегенерация.Валлеровская дегенерация (ВД)- это активный процесс дегенерации, который возникает, когда нервное волокно перерезано или раздроблено, а часть аксона, дистальная по отношению к повреждению, дегенерирует. ВД возникает после повреждения аксонов как в ПНС, так и в ЦНС. Это происходит на участке аксона, дистальнному по отношению к месту повреждения, и обычно начинается в течение 24 – 36 часов после поражения. До дегенерации дистальный участок аксона имеет тенденцию оставаться электрически возбудимым [22].

После травмы аксональная мембрана распадается. Дегенерация аксонов сопровождается разрушением миелиновой оболочки и инфильтрацией макрофагами [13].

Хотя большинство ответных реакций на травмы включают сигнализацию о притоке кальция, способствующую повторному запечатыванию оторванных частей, повреждения аксонов первоначально приводят к их острой дегенерации которая заключается в быстром отделении проксимального отдела и дистальных концов в течение 30 минут после травмы [19]. После разделения дистрофические луковичные структуры, а пересекающиеся мембраны герметизируются [14]. В дистальном сегменте возникает короткая латентная фаза, в течение которой он остается электрически возбудимым и структурно неповрежденным [29]. Дегенерация сопровождается набуханием аксолеммы и, в конечном итоге, образованием бусоподобных аксональных сфероидов. Процесс занимает около 24 часов в ПНС и дольше в ЦНС.

Гранулярный распад аксонального цитоскелета и внутренних органелл происходит после деградации аксолеммы. Ранние изменения включают накопление митохондрий в паранодальных областях в месте повреждения. Эндоплазматический ретикулум разрушается, митохондрии набухают и в конечном итоге распадаются. Происходит деполимеризация микротрубочек, и вскоре за ней следует деградация нейрофиламентов и других компонентов цитоскелета. Распад зависит от протеаз убиквитина и кальпаина (вызванных притоком ионов кальция [32].

Таким образом, аксон подвергается полной фрагментации. Скорость деградации зависит от типа травмы. Другим фактором, влияющим на скорость деградации, является диаметр аксона: более крупные аксоны требуют более длительного времени для разрушения цитоскелета и, следовательно, более длительного времени, чтобы выродиться.

Реакция шванновских клеток (ШК) на повреждение аксонов быстрая. Считается, что нейрегулины ответственны за быструю активацию. Они активируют рецепторы ErbB2 в микроворсинках ШК, что приводит к активации митоген-активируемой протеинкиназы. [17]. Наблюдается снижение синтеза липидов миелина и в конце концов его полная остановка в течение 48 часов. Миелиновые волокна отделяются от аксонов на насечке невролемы сначала, а затем укорачиваются, образуя бусоподобные структуры. Клетки Шванна продолжают очищать миелиновые остатки, разрушая их собственный миелин, фагоцитозный внеклеточный миелин и притягивая макрофаги к миелиновому мусору для дальнейшего фагоцитоза. Тем не менее, макрофаги не привлекаются в регион в течение первых нескольких дней;

ШК инициируют работу макрофагов путем высвобождения цитокинов и хемокинов после повреждения аксонов. Привлечение макрофагов помогает улучшить скорость очистки от миелиновых остатков. Присутствующие в нервах макрофаги высвобождают дополнительные хемокины и цитокины, чтобы привлечь дополнительные макрофаги. В то время как клетки Шванна опосредуют начальную стадию очистки от остатков миелина, макрофаги заканчивают работу [28].

Регенерация.Регенерация начинается, как только миелиновые остатки будут удалены. Макрофаги продуцируют цитокины, которые стимулируют Шванновские клетки секретировать нейротрофины. Деление дедифференцированных шванновских клеток является первым этапом регенерации. Шванновские клетки пролиферируют, образуя ряды клеток которые служат направляющими для прорастающих аксонов, образующихся вовремя репаративной фазы. В дистальной части каждого ростка развивается конус роста, состоящий из филоподий, богатых актиновыми филаментами. Кончики филоподий определяют направление развития конуса роста. Они преимущественно взаимодействуют с белками внеклеточного матрикса, такими как фибронектин и ламинин, обнаруженные в наружной пластинке шванновских клеток. Таким образом, если конус роста связан с направляющими для прорастающих аксонов, он регенерирует между слоями внешней пластинки шванновских клеток. Он будет расти вдоль полосы со скоростью около 3 мм / день. Хотя многие новые ростки не вступают в контакт с клеточными полосами и вырождаются, их большое количество увеличивает вероятность восстановления сенсорных и моторных связей. Регенерация аксонов приводит к редифференцировке шванновских клеток. [20]

Временной фактор также играет немаловажную роль. Кратковременная денервация не оказывает значительное влияние на регенерацию коллатеральных отростков, но более продолжительная денервация значительно уменьшает коллатеральные отростки, регенерированные в культи дистального нерва.

Регенерация перерезанных периферических нервов представляет собой сложный процесс, включающий скоординированное действие нейронов аксонов, глиальных клеток и фибробластов [21]. Тучные клетки, как и шванновские клетки, играют ключевую роль в процессе регенерации после травмы. При наличии обширного промежутка между дистальным и проксимальным сегментами среза поврежденных периферических нервов или когда дистальный сегмент исчезает, скажем, при ампутации конечности, ростки аксонов не устанавливают контакт с соответствующими шванновскими клетками, ростки растут в дезорганизованным образом, приводящим к массе запутанных аксональных процессов, формирующих отек или неврому, которые могут быть источником спонтанной боли. Регенерация функционально эффективна только тогда, когда волокна и столбцы шванновских клеток направлены в правильное место [16].

1.3 Характеристика шванновских клеток

Шванновские клетки – вспомогательные клетки нервной ткани, которые формируются вдоль аксонов периферических нервных волокон. Создают, а иногда и разрушают, электроизолирующую миелиновую оболочку нейронов. Выполняют опорную (поддерживают аксон) и трофическую (питают тело нейрона) функции [11]. Шванновские клетки представляют собой глиальные клетки, которые расположены вокруг периферических нервных волокон (рисунок 2). В миелинизированных аксонах клетки Шванна образуют миелиновую оболочку. Оболочка не сплошная. Отдельные клетки Шванна охватывают около 100 мкм аксона, что составляет около 10000 клеток Шванна на длине аксона 1 м. Разрывы между соседними ячейками Шванна называются перехватами Ранвье [24].