Axoplasma - Axoplasm

El axoplasma es el citoplasma dentro del axón de una neurona (célula nerviosa). Para algunos tipos de neuronas, esto puede ser más del 99% del citoplasma total.

El axoplasma tiene una composición de orgánulos y otros materiales diferente a la que se encuentra en el cuerpo celular de la neurona ( soma ) o en las dendritas. En el transporte axonal (también conocido como transporte axoplásmico) los materiales se transportan a través del axoplasma hacia o desde el soma.

La resistencia eléctrica del axoplasma, llamada resistencia axoplasmática, es un aspecto de las propiedades del cable de una neurona, ya que afecta la velocidad de desplazamiento de un potencial de acción por un axón. Si el axoplasma contiene muchas moléculas que no son conductoras de electricidad , ralentizará el viaje del potencial porque hará que fluyan más iones a través del axolema (la membrana del axón) que a través del axoplasma.

Estructura

El axoplasma está compuesto por varios orgánulos y elementos citoesqueléticos. El axoplasma contiene una alta concentración de mitocondrias alargadas , microfilamentos y microtúbulos . El axoplasma carece de gran parte de la maquinaria celular ( ribosomas y núcleo ) necesaria para transcribir y traducir proteínas complejas . Como resultado, la mayoría de las enzimas y proteínas grandes se transportan desde el soma a través del axoplasma. El transporte axonal ocurre por transporte rápido o lento. El transporte rápido implica que el contenido vesicular (como los orgánulos) se mueva a lo largo de los microtúbulos por las proteínas motoras a una velocidad de 50 a 400 mm por día. El transporte axoplásmico lento implica el movimiento de proteínas solubles citosólicas y elementos citoesqueléticos a una velocidad mucho más lenta de 0.02-0.1 mm / d. El mecanismo preciso del transporte axonal lento sigue siendo desconocido, pero estudios recientes han propuesto que puede funcionar mediante asociación transitoria con las vesículas de transporte axonal rápido . Aunque el transporte axonal es responsable de la mayoría de los orgánulos y proteínas complejas presentes en el axoplasma, estudios recientes han demostrado que se produce alguna traducción en el axoplasma. Esta traducción axoplásmica es posible debido a la presencia de complejos de proteínas ribonucleares y ARNm traduccionalmente silenciosos localizados .

Función

Transducción de señales

El axoplasma es parte integral de la función general de las neuronas en la propagación del potencial de acción a través del axón. La cantidad de axoplasma en el axón es importante para las propiedades similares al cable del axón en la teoría del cable. En lo que respecta a la teoría del cable , el contenido axoplasmático determina la resistencia del axón a un cambio potencial. Los elementos citoesqueléticos que componen el axoplasma, los filamentos neurales y los microtúbulos proporcionan el marco para el transporte axonal que permite que los neurotransmisores alcancen la sinapsis . Además, el axoplasma contiene las vesículas presinápticas del neurotransmisor que finalmente se liberan en la hendidura sináptica .

Detección y regeneración de daños

El axoplasma contiene tanto el ARNm como la proteína ribonuclear necesaria para la síntesis de proteínas axonales. Se ha demostrado que la síntesis de proteínas axonales es integral tanto en la regeneración neural como en las respuestas localizadas al daño de los axones. Cuando un axón está dañado, se requieren tanto la traslación axonal como el transporte axonal retrógrado para propagar una señal al soma de que la célula está dañada.

Historia

El axoplasma no fue un foco principal de la investigación neurológica hasta muchos años de aprendizaje de las funciones y propiedades de los axones gigantes del calamar . Los axones en general eran muy difíciles de estudiar debido a su estructura estrecha y a su proximidad a las células gliales . Para resolver este problema, se utilizaron axones de calamar como modelo animal debido a los axones de tamaño relativamente grande en comparación con los humanos u otros mamíferos. Estos axones se estudiaron principalmente para comprender el potencial de acción, y pronto se comprendió que el axoplasma era importante en el potencial de membrana . Al principio, se pensó que el axoplasma era muy similar al citoplasma, pero el axoplasma juega un papel importante en la transferencia de nutrientes y el potencial eléctrico que generan las neuronas.

En realidad, resulta bastante difícil aislar los axones de la mielina que los rodea, por lo que el axón gigante del calamar es el foco de muchos estudios que tratan el axoplasma. A medida que se formaba más conocimiento a partir del estudio de la señalización que se produce en las neuronas, la transferencia de nutrientes y materiales se convirtió en un tema importante de investigación. Los mecanismos de proliferación y los potenciales eléctricos sostenidos se vieron afectados por el sistema de transporte axonal rápido. El sistema de transporte axonal rápido utiliza el axoplasma para el movimiento y contiene muchas moléculas no conductoras que cambian la velocidad de estos potenciales eléctricos a través del axón, pero no ocurre la influencia opuesta. El sistema de transporte axonal rápido puede funcionar sin axolema, lo que implica que el potencial eléctrico no influye en el transporte de materiales a través del axón. Esta comprensión de la relación del axoplasma con respecto al transporte y el potencial eléctrico es fundamental para comprender las funciones cerebrales generales.

Con este conocimiento, el axoplasma se ha convertido en un modelo para estudiar la señalización y las funciones celulares variables para la investigación de enfermedades neurológicas como el Alzheimer y Huntington . El transporte axonal rápido es un mecanismo crucial al examinar estas enfermedades y determinar cómo la falta de materiales y nutrientes puede influir en la progresión de los trastornos neurológicos.

Referencias