Rakukeha
Rakukeha ehk sooma ehk perikaarüon ehk keha ehk neuronikeha ehk närvirakukeha (soma, vanakreeka σῶμα 'keha'; perikaryon) on neuroni (või gliiaraku[1][2][3][4]) keskne tavaliselt sibuljas osa, millest lähtuvad jätked (tavaliselt dendriidid ja akson). Mõnikord ei arvata perikaarüoni hulka rakutuuma.[5] Rakukehas toimub suurem osa raku ainevahetusest.[6][7][8]
Rakukeha on neuroni metaboolne ja regulatiivne keskpunkt, kus paikneb rakutuum ning toimub suurem osa raku valgusünteesist ja ainevahetusest. See on tihedalt seotud neuroni jätketega ning osaleb nii signaalide vastuvõtus, töötlemises kui ka raku elujõulisuse tagamises.
Rakukeha võib olla väga erineva suuruse ja kujuga. Spetsialiseerunud neuronite läbimõõt varieerub ligikaudu 5 μm-st kuni üle 10 mm. Tüüpiliselt jääb see kuni 100 µm piiresse, kuid suurtel neuronitel võib ulatuda mitmesaja mikromeetrini. Rakukeha rakumembraanil ehk tsütolemmil moodustuvad paljudel neuronitel arvukad sünaptilised kontaktid teiste neuronite dendriitidega.
Rakukeha keskosas paikneb tavaliselt ümar rakutuum, mis on neuroni peamine RNA sünteesi koht ning enamiku valkude sünteesi suunava mRNA allikas. Tuumaümbrise sisepinnal leidub heterokromatiini ning tuuma sees paikneb tavaliselt tuumake.
Lisaks karedale endoplasmaretiikulumile ehk ergastoplasmale sisaldab rakukeha tsütoplasma ka neurofibrille ja basofiilseid Nissli kehakesi.
Ultrastruktuur
[muuda | muuda lähteteksti]Neuroni rakukeha sisaldab arvukalt organelle – raku väikesi funktsionaalseid üksusi.
Iseloomulikud on Nissli kehakesed, mis on neuroni peamised valgusünteesi piirkonnad.[9] Need koosnevad karedast endoplasmaretiikulumist ja selle vahetus läheduses paiknevatest polüribosoomidest. Kare endoplasmaretiikulum on membraanidest koosnev võrgustik, mille pinnale on kinnitunud ribosoomid, millel toimub valgusüntees. Kareda endoplasmaretiikulumi pinnal paiknevad ribosoomid esinevad enamasti polüribosoomidena, mis annavad sellele mikroskoobis iseloomuliku "kareda" välimuse. Polüribosoomid on mitmest ribosoomist koosnevad kompleksid, mis on seotud sama mRNA molekuliga ja võimaldavad sama valku kiiresti ja üheaegselt sünteesida. Neid leidub nii kareda endoplasmaretiikulumi pinnal kui ka vabalt tsütoplasmas. Vabad polüribosoomid sünteesivad peamiselt tsütoskeleti ja aksoni valke. Karedas endoplasmaretiikulumis volditakse ribosoomidel sünteesitud valgud õigele ruumilisele kujule, vajaduse korral muudetakse neid keemiliselt (näiteks lisatakse suhkru- või fosfaatrühmi), ja seejärel suunatakse edasi sinna, kus neid rakus vajatakse.
Erinevalt enamikust teistest rakkudest küpsed neuronid praktiliselt ei jagune, mistõttu nad ei saa kulunud komponente asendada uue raku moodustamise teel. Jagunevates rakkudes toimub kahjustunud ja vananenud komponentide ümberjaotumine ning osaline eemaldamine uue raku tekkimise käigus: rakk kahekordistab oma sisu, olemasolevad komponendid jaotuvad tütarrakkude vahel ja juurde sünteesitakse uusi, nii et tütarrakud alustavad kahjustunud komponentide väiksema osakaaluga. Neuronitel selline mehhanism puudub ning nad peavad toetuma sisemisele kvaliteedikontrollile, sealhulgas proteasoomidele, autofaagiale ning mitokondrite jagunemise ja sulandumise süsteemidele. Seega toimub kogu kulunud komponentide asendamine sama raku sees. Neuron sünteesib Nissli kehakestes uusi valke, transpordib neid mikrotorukeste ja motoorvalkude abil ning uuendab organelle lokaalselt. See on eriti oluline sellepärast, et neuronitel võivad olla väga pikad, meetriteni ulatuvad aksonid ning sünapsid vajavad pidevat varustatust valkude ja energiaga. Sellepärast toimub neuronites eriti intensiivne valgusüntees ja Nissli kehakesed on eriti arenenud ja hästi nähtavad.
Rakutuum on rakukeha keskne organell, kus toimub suurem osa RNA sünteesist. See sisaldab DNA-d, mis määrab, milliseid valke ja millal rakk peab tootma. Kui neuron vajab uut valku, aktiveeritakse vastav geen, toimub transkriptsioon ja sünteesitakse mRNA. mRNA liigub tsütoplasmasse, kus ribosoomid selle alusel sünteesivad vastava valgu, näiteks ioonkanali, sünapsiretseptori või aksoni struktuurivalgu.
Tsütoskelett
[muuda | muuda lähteteksti]Neuronite sisemine tugiskelett ehk tsütoskelett koosneb mitmest valgulise päritoluga struktuurist, millest olulisemad on mikrotorukesed, vahefilamendid, mida neuronites nimetatakse neurofilamentideks, ja aktiinifilamendid. Need moodustavad neuroni ühtse sisemise võrgustiku, mis ulatub pidevalt rakukehast aksonini ja dendriitideni ning tagab raku kuju, struktuurse terviklikkuse ja funktsionaalse organiseerituse.
Neurofilamendid täidavad peamiselt struktuurset funktsiooni, andes neuronile mehaanilise tugevuse, stabiliseerides selle kuju ja määrates aksoni jämeduse. Need on eriti olulised pikkade aksonitega neuronites, kus nad tagavad raku vastupidavuse ja mehaanilise stabiilsuse.
Mikrotorukesed on dünaamilised torujad valgustruktuurid, mille peamine ülesanne on rakusisene transport. Nende abil liiguvad vesiikulid (sealhulgas virgatsainetega), mitokondrid ja teised valgud ning rakukomponendid rakukeha, aksoni ja dendriitide vahel. Seda transporti vahendavad motoorvalgud, eelkõige kinesiin ja dineiin, mis liigutavad koormaid mööda mikrotorukesi mõlemas suunas.
Mikrotorukeste ja neurofilamentide koostoimes kujuneb neuroni funktsionaalne sisemine tasakaal, kus esimesed võimaldavad aktiivset transporti, teised hoiab neuroni kuju stabiilsena.
Mikrotorukeste kahjustumise või destabiliseerumise korral katkeb rakusisene transport, mille tagajärjel ei jõua sünapsidesse energia, virgatsained ega vajalikud valgud. See põhjustab signaaliedastuse nõrgenemist ning võib viia neuroni funktsionaalse hääbumise ja hukkumiseni. Selline mehhanism võib viia mitmete neurodegeneratiivsete haigusteni, sealhulgas Alzheimeri tõve, Parkinsoni tõve ja amüotroofse lateraalskleroosini (ALS).
Aktiinifilamendid on õhemad ja dünaamilisemad kui neurofilamendid. Need paiknevad peamiselt rakukeha perifeerias, dendriitides ja eriti dendriidiogades. Neil on oluline roll sünapside kuju kujundamisel ja sünaptilises plastilisuses, sest nad osalevad dendriidiogade ümberkujundamises õppimise ja mälu kujunemise käigus. Aktiinifilamentide läbimõõt on umbes 7 nm, neurofilamentidel umbes 10 nm. Aktiinifilamendid polümeriseeruvad ja depolümeriseeruvad kiiresti, neurofilamendid on palju stabiilsemad. Aktiin on kõige rikkalikum dendriidiogades, samuti leidub seda rakukeha korteksis (plasmamembraani all), kasvukoonuses ja presünaptilistes närvilõpmetes.
Aktiinifilamendid on tsütoskeleti kõige õhemad filamendid. Nende läbimõõt on umbes 7 nm (võrdluseks: neurofilamentide läbimõõt on umbes 10 nm). Erinevalt neurofilamentidest on aktiinifilamendid väga dünaamilised: need polümeriseeruvad ja depolümeriseeruvad kiiresti. Aktiin paikneb peamiselt rakukeha rakukorteksis (rakumembraani all), dendriitides, eriti dendriidiogades, samuti kasvukoonuses ja postsünaptilises tiheduses, samuti presünaptilistes närvilõpmetes. Aktiinifilamentidel on oluline roll sünapside kuju kujundamisel ja sünaptilises plastilisuses, sest aktiinifilamentide pidev ümberkorraldumine võimaldab dendriidiogadel muuta oma kuju ja suurust õppimise ning mälu kujunemise käigus.
Pidurdavad sünapsid ja mikrogliia
[muuda | muuda lähteteksti]Rakukehale moodustub rohkesti pidurdavaid sünapse, mis tasakaalustavad ergastavate sünapside mõju ja reguleerivad neuroni aktiivsust. Et rakukehas ja aksonikünkal otsustatakse aktsioonipotentsiaali teke, on seal paiknevatel pidurdavatel sünapsidel eriti tugev mõju neuroni talitlusele.[10] Pidurdavad sünapsid (enamasti GABA-ergilised sünapsid) vähendavad neuroni erutuvust. Need paiknevad sageli rakukehal (perisomaatiliselt) või aksonikünkal. Aktiveerudes muudavad need rakumembraani elektrilist seisundit nii, et närviimpulsi teke muutub vähem tõenäoliseks.
Lisaks interakteeruvad mikrogliia rakud neuronite rakukeha pinnaga ning osalevad närvikoe homöostaasi ja immuunregulatsiooni protsessides.[11] Mikrogliia on kesknärvisüsteemi immuunrakud, mis jälgivad pidevalt neuronite seisundit. Nad ei toimi üksnes "kaitserakkudena haiguse korral", nagu varem arvati, vaid osalevad ka närvikoe talitluse igapäevases reguleerimises. Mikrogliia moodustab neuroni rakukehaga otseseid füüsilisi ja keemilisi kontaktikohti, mille kaudu see jälgib mikrogliia neuroni seisundit, tuvastades näiteks kahjustusi ja muutusi aktiivsuses või signaalmolekulide kontsentratsioonis. Nii osaleb mikrogliia närvikoe sisekeskkonna stabiilsuse säilitamises, sealhulgas sünaptilise tasakaalu, signaalide sobiva aktiivsuse ja rakukeskkonna korrashoiu tagamises, ning immuunregulatsioonis, st reaktsioonis võimalikele kahjustustele, põletikule ja patogeenidele.
Aksoniküngas
[muuda | muuda lähteteksti]Aksoniküngas on enamikul neuronitel rakukeha spetsialiseerunud piirkond, kus rakukeha läheb üle aksoniks ja kust algab aksoni initsiaalsegment. Seal määratakse, kas neuron saadab edasi närviimpulsi. Aksonikünka läheduses summeeritakse nii ergastavad kui ka pidurdavad signaalid, mis rakukehasse dendriitidest saabuvad. Kui kogusignaal ületab lävitaseme, vallandub aksoni initsiaalsegmendil aktsioonipotentsiaal, mis levib mööda aksonit edasi. Seda võimaldab aksonikünka rakumembraani eriline koostis: seal on väga tihedalt pingetundlikke ioonkanaleid, eriti naatrium- ja kaaliumkanaleid.
Aksonikünkas puuduvad Nissli kehakesed, mistõttu seal on valgusüntees väga piiratud või praktiliselt puudub. Asi on selles, et aksoniküngas ja aksoni initsiaalsegment on spetsialiseerunud peamiselt signaali tekkimisele ja juhtimisele, mitte valkude tootmisele, ning suurem osa neuronile vajalikest valkudest sünteesitakse rakukehas ja transporditakse seejärel kohale.[12]
Ellujäämist tagavad faktorid
[muuda | muuda lähteteksti]Mõnede sensoorsete neuronite eluspüsimine sõltub neurotroofsetest faktoritest, mis pärsivad apoptoosi ehk programmeeritud rakusurma. Need neuronid ei püsi elus iseseisvalt, vaid vajavad väliseid signaalmolekule, mis seonduvad neuroni pinnal olevate retseptoritega ja käivitavad rakusisesed signaalirajad, mis toetavad raku elutegevust. Kui neurotroofseid signaale on piisavalt, jäävad ellujäämist soodustavad mehhanismid aktiivseks. Kui neid ei ole (näiteks arengu käigus või ühenduste katkemise tõttu), siis need mehhanismid nõrgenevad ja neuron võib minna apoptoosi. Selline mehhanism aitab närvisüsteemi arengus "valida" välja neuronid, mis on loonud funktsionaalsed ühendused sihtkudedega.
Selliste faktorite hulka kuulub närvikasvufaktor (NGF), mis toetab eelkõige teatud sensoorsete ja sümpaatiliste neuronite ellujäämist, kasvu ja arengut. NGF seondub aksonilõpmetes paiknevate retseptoritega, peamiselt kõrgafiinse TrkA retseptori ja madalama afiinsusega p75NTR retseptoriga. Nende retseptorite kaudu "tunneb" neuron ära, et sihtkude saadab talle ellujäämist toetava signaali. TrkA retseptor seob NGF-i väga tõhusalt isegi siis, kui selle kontsentratsioon on väike. Pärast NGF-i seondumist aktiveerub TrkA retseptori türosiinkinaasi osa, mis käivitab rakusisesed signaalirajad. NGF-i ja TrkA retseptori kompleks võetakse rakku ning transporditakse retrograadse transpordi abil mööda aksonit rakukehasse. See transport toimub mikrotorukeste abil ja viib signaalikompleksid rakukehani, kus need mõjutavad geeniekspressiooni. Selle tulemusena aktiveeruvad ellujäämist ja kasvu soodustavad geenid, sünteesitakse vastavaid valke ning pärsitakse apoptoosi. Nii jõuab rakukehani teave, et aksonilõpe on saanud NGF-i, ning neuron kohandab sellele vastavalt oma sisemist talitlust.[13]
p75NTR retseptor seob NGF-i nõrgemalt ning selle toime sõltub sellest, kas samal ajal on aktiveeritud ka TrkA retseptor. Koos TrkA-ga tugevdab p75NTR tavaliselt NGF-i ellujäämist soodustavat toimet, kuid TrkA aktiivsuse puudumisel või vähese NGF-i korral võib ta teatud tingimustel soodustada ka apoptoosi. Kuid TrkA aktiivsuse puudumisel, teiste neurotrofiinide puudumisel või pro-neurotrofiinide, näiteks pro-NGF juuresolekul võib p75NTR soodustada apoptoosi. Need seonduvad p75NTR-iga eelistatult ja käivitavad rakusurma soodustavad signaalirajad. Küps NGF seondub eelistatult TrkA-ga, mis tavaliselt soodustab ellujäämist. Pro-NGF aga seondub eelistatult p75NTR-iga, ja eriti siis, kui samal ajal on kohal ka koretseptor sortiliin. See p75NTR-i ja sortiliini kompleks käivitab apoptoosi soodustavad signaalirajad. Seega võivad sama molekuli töötlemata ja küps vorm anda vastupidise signaali: küps NGF ütleb neuronile "jää ellu", pro-NGF võib öelda "mine apoptoosi". See on üks mehhanism, mille abil närvisüsteem reguleerib arengu käigus, millised neuronid jäävad ellu ja millised mitte. Seetõttu ei sõltu neuroni eluspüsimise otsus mitte ainult NGF-i hulgast, vaid ka retseptorite koostoimest, signaalmolekulide töötlemisastmest ja rakukeskkonna koostisest.
Viited
[muuda | muuda lähteteksti]- ↑ Gliiarakkude puhul ei kasutata tavaliselt sõna "sooma".
- ↑ N. Bazargani, D. Attwell. Astrocyte calcium signaling: the third wave. – Nature Neuroscience, 2016, kd 19, nr 2, lk 182–189.
- ↑ N. Baumann, D. Pham-Dinh. Biology of oligodendrocyte and myelin in the mammalian central nervous system. – Physiological Reviews, 2001, kd 81, nr 2, lk 871–927.
- ↑ C. Kozlowski, R. M. Weimer. An automated method to quantify microglia morphology and application to monitor activation state longitudinally in vivo. – PLOS ONE, 2012, kd 7, nr 2, e31814.
- ↑ Sõna on algselt mõeldud tähendama tuuma ümbritsevat piirkonda.
- ↑ Benninghoff. Makroskopische und mikroskopische Anatomie des Menschen, kd 3, Nervensystem, Haut und Sinnesorgane, Urban und Schwarzenberg: München 1985, lk 8.
- ↑ Robert D. Dyson. Cell Biology: A Molecular Approach. Allyn and Bacon.
- ↑ Perikaryon, Gene Ontology.
- ↑ Larry Squire jt. Fundamental Neuroscience. Academic Press, 2008.
- ↑ Freund T. F., Katona I. Perisomatic inhibition. – Neuron, 2007, kd 56, nr 1, lk 33–42.
- ↑ C. Cserép jt. Microglia monitor and protect neuronal function through specialized somatic purinergic junctions. – Science, 2020, kd 367, nr 6477, lk 528–537.
- ↑ Viitamistõrge: Vigane
<ref>-silt. Viide nimega "squire" on ilma tekstita. - ↑ J. D. Delcroix jt. Trafficking the NGF signal. – Progress in Brain Research, 2004.
Välislingid
[muuda | muuda lähteteksti]- Slide 3 Spinal cord, University of Oklahoma Health Sciences Center, ouhsc.edu.
