N E R V N O T K I V O Doc. dr Nela Puškaš

Institut za histologiju i embriologiju „Aleksandar Đ. Kostić”

Medicinski fakultet Univerziteta u Beogradu

Istorija neurohistologijeNobelova nagrada za fiziologiju i medicinu 1906. godine “za

njihov rad na prepoznavanju struktura nervnog sistema”

Camillo Golgi (1843-1926) Santiago Ramón y Cajal (1852-1934)

Nervno tkivo

• celularno tkivo

• strukturne komponente

– nervne delije, neuroni (100 milijardi, 1011)

– glija delije, neuroglija 10x brojnije

• poreklo

– ektodermalno

(neuroektodermalno)

http://sosembriologiahumana.blogspot.com

ektoderm

notohorda

nervni nabori

nervni nabori

nervna cev

nervna cev

N E U R U L A C I J A

Nervno tkivo (kora velikog mozga)

neuropil

- U cerebralnom korteksu 85% neuropila, a 15% okupiraju produžeci glija delija- Kod osoba obolelih od šizofrenije primeden je redukovan neuropil- U CNS-u, intercelularni prostor zauzima do oko 15% od ukupnog volumena parenhima, a čine ga prostori širine 20-30 nm, koji sadrže ekstracelularne proteine (npr. laminin) i (ne)sulfatisanemukopolisaharide, ali ne i kolagena vlakna

Osobine nervnog tkiva

• Nadražljivost - svojstvo neurona da reaguje na mehaničke, termičke, hemijske i svetlosne stimuluse

• Sprovodljivost – sposobnost neurona da primljeni nadražaj u vidu električnog signala (nervnog impulsa, akcionog potencijala) prenese i prosledi drugim delijama

Neuron

• Po Hisovoj teoriji (Wilhelm His, oktobar 1886), nervni sistemje ne-sincicijalna mreža formirana od nezavisnih jedinica –nervnih delija

• Nemački lekar, profesor anatomije i patologije HeinrichWilliam Waldeyer (1836-1921), prvi je upotrebio termin„neuron”, 1881. godine.

• Međutim, prvi naučnik koji je sagledao jedan neuron, gotovou celini, bio je legendarni neuro-istrażivač Karl Dajters (KarlDeiters, 1834-1863).Dajters je uspeo da mikrodisekcionimtehnikama izdvoji iz nervnog tkiva pojedinačne, velikeneurone sa njihovim dendritima i glavnim aksonskim stablom(Dajtersova knjiga sa originalnim nalazima objavljena jepostuhumno 1865. godine)

dendriti

jedro

telo, soma, perikarion

akson (sprovodni deo)

aksonski terminali

mijelinski omotač

Ranvijeovinodusi, suženja

terminalna arborizacija(telodendron)

**

** aksonski brežuljakDajtersova kupa

*

* inicijalni segment(nemijelinizovan)

Neuron (siva vs. bela masa)

http://learn.genetics.utah.edu

4. Prenosi informaciju na target ćeliju (neuron, mišić, žlezda)

1. Prima i integriše stimuluse

2. Generiše nervni impuls (akcioni potencijal)

3. Sprovodi akcioni potencijal

dendriti, telo, aksonski brežuljak

inicijalni segment

akson, grane, terminalna arborizacija

aksonski (nervni) terminali

Četiri funkcionalna segmenta neurona

Građa neurona

• Telo, soma, perikarion – metabolički centar delije

– Veličina:

• 4-5 µm, zrnasti neuroni kore malog mozga (parvocelularni)

• 80 µm, Purkinjeovi neuroni

• 150 µm, kortikalni piramidalni neuroni (magnocelularni)

Telo neurona

• Jedro:

– Jedno, uglavnom centralno postavljeno

– krupno, ovalno,

– euhromatično,

– ponekad „vezikularno”

– izraženo jedarce

(nukleolus)

http://www.bristol.ac.uk

Telo neurona

• Organele:– Nislova (Nissl) supstanca

(poliribozomi i granulisani ER)

hromatoliza

– Goldži kompleks

– mitohondrije

– sekretorne granule

– glatkiER

– centriol (retko se srede kod adultnih neurona)

– lizozomi

– rezidualna tela, lipofuscin (sadrži dosta lipida, pa se boji lipofilnim bojama kao i mijelin), lipofuscinoza

Franz Nissl (1860-1919)

Telo neurona

http://www.vetmed.vt.edu

Distribucija Nislove supstance

akson

dendriti

Dendriti

• broj dendrita izrazito varira

• kradi od aksona

• razgranati produžeci (3 – 6 generacija)

• sa napredovanjem grananja smanjuje se dijametar

• sastav citoplazme sličan perikarionu, ali je gustinaorganela manja u odnosu na perikarion

• nema Goldži kompleksa, ni lipofuscina

• mnogi dendriti prekriveni su spinama koje povedavaju postsinaptičku (receptivnu) površinu

Spine

• kratki trnoliki produžeci u obliku lizalica ili pečurki

• u centru snop aktinskih filamenata i malo glatkog ER

• na membrani – postsinaptički receptori i jonski kanali

• gustina spina je odraz prosečnog mentalnog kapaciteta

• - plastičnost -

Ramón y Cajal

Cajal vs. tehnologija

Plastičnost

• OSOBINA NERVNOG TKIVA (SISTEMA) DA MODIFIKUJE SVOJU STRUKTURU I FUNKCIJU POD UTICAJEM SPOLJAŠNJIH I UNUTRAŠNJIH ČINIOCA

http://www.gordonpomarescentre.com/brain_plasticity/

Akson

• uvek samo jedan, konstantnog dijametra

• dužina kod čoveka do oko 1m

• delovi:

– aksonski brežuljak (Dajtersova kupa)

– inicijalni segment

– mijelinizovan/amijelinizovan konduktivni (sprovodni) deo

– kolateralne i rekurentne grane

– terminalna arborizacija (telodendron)

– aksonski terminali

Akson

• aksoplazma, aksolema

• nema Nislove supstance, Goldži kompleksa i lizozoma

• poseduje malo glatkog ER i dosta mitohondrija

• sekretorne granule (strukturni i neuropeptidi)

• duž aksona intenzivan transport

– anterogradni (niz)

– retrogradni (uz)

Pojam nervnog vlakna

• U savremenoj literaturi aksoni nervno vlakno su sinonimi, međutim nervna vlakna su i aferentni produžeci pseudounipolarnih neurona(senzorna vlakna), koji imaju morfologiju aksona, ali su u funkcionalnom smislu dendriti (dendraksoni)

Citoskelet nerve ćelije

• Citoskelet – Mikrofilamenti (aktinski)

• difuzno, intenzivnije periferno gde je u kontaktu sa integralnim proteinima membrane; sol-gel

– Neurofilamenti (intermedijerni)• usnopljeni u neurofibrile koje

održavaju oblik delije, a u aksonu održavaju dijametar uz pomod kinaza i fosfataza koje regulišu njihov stepen fosforilacije

– Mikrotubuli• paralelni u aksonima (+ ka

terminalu, - ka perikarionu), antiparalelni u telu i dendritima

Citoskelet nerve ćelije

• Mikrotubuli

– asocirani sa velikim brojem raznih proteina, kao što suMAP-1, MAP-2 i Tau proteini (marekeri citoskeleta neurona), koji indukuju polimerizaciju mikrotubula a koji, zatim, stabilizuju i poprečno povezuju međusobno ili sa drugim citoskeletnim polimerima

– obezbeđuju transport u deliji

Transport kroz akson duž mikrotubula

Anterogradni

• motorni protein KINEZIN

• Brzi (20-70mm/dan)– Mitohodrije, cisterne glatkog

ER, sekretorne granule, supstance male molekulske mase (AK, monosaharidi)

• Spori (0,2-10mm/dan)*

– Subjedinice mikrotubula, enzimi

* Transport pojedinih komponenti može trajati i nekoliko meseci

Retrogradni

• motorni protein DINEIN

• Samo brzi– Istrošene vezikule, signalni

molekuli (npr. faktori rasta), toksini (npr. tetanusa), virusi (virus besnila, herpes simplex)

Deo neurona Komponente

PERIKARION -euhromatski nukleus sa prominentnim nukleolusom-granulirani endoplazmatski retikulum sa slobodnimpoliribozomima (Nisslova supstanca)

-Goldžijev kompleks-mitohondrije-lizozomi-lipofuscinske granule (pigment starenja)-komponente citoskeleta

-mikrotubuli-mikrofilamenti (aktinski filamenti)-neurofilamenti (vrsta intermedijernih filamenata)

- neurosekretorne granule

DENDRITI u bazi sastav sličan perikarionu, ali nema Goldžijevog aparata, nema lipofuscina

AKSON Nema:-Nisslovu supstancu-Goldžijev kompleks-lizozome, lipofuscin

Ima:- mitohondrije- malo glatkog ER-mikrotubule, mikrofilamente, neurofilamentie-neurosekretorne granule

AKSONSKI TERMINALI slični aksonu, ali pored mitohondrija imaju i endozome

Sinapse

PODELA SINAPSI (u odnosu na način prenošenja nadražaja)

1. hemijska sinapsa

2. električna sinapsa- neksusi (komunikantni spoj)

3. mešovita sinapsa- hemijska i električna

(Mauthnerovi neuroni)

reč „sinapsa” potiče od „ sinaptein” – kovanice koju je Ser Čarls Skot Šerington napravio od reči „ sin ”(zajedno) и „ haptein ” (da se zakopča)1932 dobio i Nobelovu nagradu "za rad o funkciji neurona, uključujudi činjenicu da snažniji stimulusirezultuju višom frekvencijom nervnih impulsa"

• oko 1014

• presinaptički elementi– presinaptička membrana – citomatriks aktivne zone– sinaptičke vezikule– mitohondrije – endozomi

• sinaptička pukotina (20 –40 nm)

• postsinaptički elementi – postsinaptička membrana– postsinaptičko zadebljanje– receptori za transmitere

• jonotropni• metabotropni

Hemijska sinapsa

Hemijska sinapsa

• Depolarizacija presinaptičke membrane

• Brzo otvaranje Ca++ kanala • Ulazak jona Ca++ dovodi do

fuzije sinaptičkih vezikula sa presinaptičkom membranom

• Oslobađanjeneurotransmitera

• Difuzija neurotransmitera• Vezivanje neurotransmitera za

receptore na postsinaptičkoj membrani

• Depolarizacija postsinaptičke membrane

Aktivna zona

• Akivna zona – region u presinaptičkom terminalu aksona kojise sastoji od presinaptičke membrane i guste kolekcije proteina koja se naziva citomatriks aktivne zone

• Funkcija aktivne zone je da posredujeu otpuštanju neurotransmitera izsinaptičkih vezikula. Ona privezujesinaptičke vezikule za presinaptičkumembranu i posreduje u sinaptičkojfuziji vezikula, pa tako omogudavaotpuštanje neurotransmitera

Postsinaptičko zadebljanje

• proteini postsinaptičkog zadebljanja (ima ih na stotine) uključeni su u pričvršdivanje (usidrava-nje) irazmeštanje receptora, kao i u modulaciju njihoveaktivnosti

• najvažniji proteini su: PSD95 (postsynaptic density95), neuroligin (delijski adhezioni protein),kalcijum/kalmodulin-zavisna protein-kinaza II i dr.signalni molekuli i adhezioni proteini

• prisutni i na spinama

Vrste hemijskih sinapsi

Akso-aksonska

Akso-somatska

Akso-somatska

Akso-dendritska

Akso-dendritska

Električne sinapse

Električne sinapse

• brže su od hemijskih sinapsi, ali signal u postsinaptičkim neuronu nije pojačan, ved je isti ili oslabljen u odnosu na presinaptički neuron

• nalaze se u delovima nervnog sistema od kojih se zahteva najbrži mogudi odgovor, npr. kod odbrambenih refleksa

• ove sinapse su uglavnom dvosmerne, ali je mogud i jednosmerni tok

• električne sinapse koegzistiraju sa hemijskim sinapsama

• najbrojnije su u mrežnjači, moždanoj kori kičmenjaka, nc. reticularis thalami i hipokampusu i najčešde između malih lokalnih inhibitornih neurona

Odnos aksona i glije u PNS-u

http://virtual.yosemite.cc.ca.us

Mijelinska vlakna Amijelinska vlakna

Odnos aksona i glije u PNS-u

Mijelinska vlakna Amijelinska vlakna

jedro Švanove delije (periferno)

bazalna lamina

interdigitacije Švanovih delija

jedro Švanove delije (u centru)

aksoniakson (vlakno)

Vajsmanovi intertnodusni segment

(odgovara jednoj Švanovoj deliji) 0,2-1,5 m

Mijelinski omotač u CNS-u

oligodendrocit

Mijelinizacija

Centralno

Periferno

Mijelinizacija

neurilema

1. nezreli mijelinski omotač formira tanak sloj citoplazmekoji se obavija oko aksona →

2. kompakcija citoplazme(formiranje glavne guste linije) →

3. zreli mijelinski omotač čini duplikatura delijske membrane itanak kompaktni sloj citoplazmeunutar te duplikature

* mezakson*

*

Mijelinizacija

Tamna pruga

Svetla pruga

Tamna pruga

Mijelinizacija

Svetla pruga

Tamna pruga majornagusta linja

intraperiodna minorna gusta linija

Tamna pruga majornagusta linja

Ranvijeov nodus

Šmit-Lantermanove pukotine, mijelinske incizure

Ranvijeov nodus

perinodalna citoplazma Švanove delije

neurilema

Mijelinski omotač

‚akson

mijelin

jedro Švanove ćelije

Mijelinski omotač

Ranvijeovo suženje

Mijelinski omotač

• 1. heterotipski okludentni spojevi u paranodalnoj regiji

• 2. autotipski okludentni spojevi između segmenata membrane oko Šmit –Lantermanovih pukotina i između interdigitacija susednih Švanovih delija

• 3. komunikantni spojevi u paranodalnom regionu između membrana susednih Šmit –Lantermanovih pukotina

Mijelinski omotač

Ranvijeov nodus

Citoplazmatski procesusi susednih oligo-dendrocita se ne preplidu. Prostor izmeđunjih ispunjen je stopalom astrocita.

Citoplazmatski prosecusi susednih Šva-novih delija se preplidu u nivou Ranvijer-ovog nodusa.

produžeci oligodendrocita u kontaktu sa aksolemom

stopaloastrocita

Ranvijeovnodus

mijelin

neuron

MULTIPLA SKLEROZA – patogeneza

Multipla skleroza je bolest demijeliniza-cijekoja se karakteriše povremenim epizodama neurološke disfunkcije, uz-rokovane lezijama u beloj masi mozga. Dve važne patohistološke karakteristike su: 1) infiltracija inflamatornim delijama (T-

limfociti i makrofagi) van i oko plakova;2) plakovi astrocitnih agregata.

CD8+ i CD4+ T-limfociti koji dospe-

vaju u leziju multiple skleroze sekretujucitokine (IL-2, TNF- , interferon- ).

T-limfociti sekretuju Fas- ligand koji

se vezuje za Fas-receptor na oligoden-drocitima i indukuje njihovu apoptozu.TNF- ima sličan proapoptotski efekat.

Makrofagi odstranjuju mijelin sa

aksona.

Blokira se prenos nadražaja duž

demijelinizovanog aksona.

oligodendrocit

Fas receptor

Fas ligand

makrofag

postkapilaerna venula

T-delija

(CD4+ i CD8+)

1. Na osnovu funkcije

2. Na osnovu broja polova

3. Na osnovu oblika

4. Na osnovu efekta

5. Na osnovu dužine aksona

6. Na osnovu sadržaja transmitera

Klasifikacija neurona

1. Na osnovu funkcije a. senzorni (somatosenzorni i viscerosenzorni)

b. motorni (somatomotorni i visceromotorni)

c. asocijativni (interneuroni, projekcioni, komisuralni, ukupno 99%)

Klasifikacija neurona

1. Na osnovu funkcije

2. Na osnovu broja polova (korenova)a. (pseudo)unipolarni

b. bipolarni

c. multipolarni

Klasifikacija neurona

Vrste neurona prema broju nastavaka

(pseudo)unipolarnibipolarni

dendritimultipolarni

Aksonski terminal

Aksonski terminal

Aksonski terminal

Pravac impulsa

ganglijski neuroni retine, kohlearnog gagngliona, Purkinjeovi neuroni

senzorni ganglioni u PNS-uvegetativni ganglioni, ostali neuroni u CNS-u

1. Na osnovu funkcije

2. Na osnovu broja polova

3. Na osnovu oblika Npr. piramidalni, stelatni, zrnasti...

Klasifikacija neurona

1. Na osnovu funkcije

2. Na osnovu broja polova

3. Na osnovu oblika

4. Na osnovu efektaa. ekscitatorni neuroni

b. inhibitorni neuroni

Klasifikacija neurona

1. Na osnovu funkcije

2. Na osnovu broja polova

3. Na osnovu oblika

4. Na osnovu efekta

5. Na osnovu dužine aksona a. projekcioni neuroni, dugoaksonski (Goldži tip I)

b. interneuroni, kratkoaksonski (Goldži tip II)

Klasifikacija neurona

1. Na osnovu funkcije

2. Na osnovu broja polova

3. Na osnovu oblika

4. Na osnovu efekta

5. Na osnovu dužine aksona

6. Na osnovu sadržaja transmiteranpr. glutamatergički, GABAergički, holinergički, dopaminergički,.....

Klasifikacija neurona

1. Na osnovu funkcije

2. Na osnovu broja polova

3. Na osnovu oblika

4. Na osnovu efekta

5. Na osnovu dužine aksona

6. Na osnovu sadržaja transmitera

Klasifikacija neurona

Glija ćelije

CNS

• Astrociti

• Oligodendrociti

• Mikroglija

• Ependimne delije

PNS

• Švanove delije

• Satelitske delije

Glija ćelije CNSa

1. Astrociti

2. Mikroglija

3. Oligodendrociti

1920.Del Rio-Hortega's four types of glia. A: Gray matter protoplasmic neuroglia. B: White matter fibrous neuroglia. C: Microglia. D: White matter interfascicular glia(oligodendrocytes) (Somjen 1988, Fig. 4).

Glija ćelije CNSa

1. Astrocitia. potpora

b. metabolička potpora

transport materija i vode

c. obavijanje sinapse i kontrola ekscitabilnosti

d. regulacija jonske homeostaze u ECM

e. fagocitoza (reaktivni astrociti)

f. formiranje ožiljnog tkiva (glioza)

Glija ćelije CNSa

1. Astrocitia. Protoplazmatični (u sivoj masi)

b. Fibrozni (u beloj masi)

Astrociti

• U citoplazmi – glijalni fibrilarni kiseli protein GFAP

Krvno-moždana barijera

• To je selektivna fiziološka barijera koja sprečava ulazak štetnih materija iz krvi u mozak

HISTOLOŠKE KOMPONENTE BARIJERE:

• Okludentne veze između endotelnih delija

• Bazalna lamina kapilara

• Stopalasti produžeci astrocita

Krvno-moždana barijera

Methods Mol Biol. 2012;814:3-7.Astrocytes: multitalented stars of the central nervous system.

Adv Exp Med Biol. 2012;970:307-31.Gliotransmission and the tripartite synapse.

(Araque et al., TINS 22 (1999)

1. Astrociti

2. Mikroglija (oko 10%)Makrofazi nervnog tkiva Sintetišu citokine (npr. IL 1)Poseduju receptore za viruse i druge imunogene važne za imunu reakciju u CNS-u

Vrste glija ćelija

http://missinglink.ucsf.edu

Mikroglija

Mikroglija

1. Astrociti

2. Mikroglija

3. Oligodendrocitivrše mijelinizaciju aksona u CNS-u

Vrste glija ćelija

Ependimalne ćelije

• Oblažu komore, ostatak germinativnog neuroepitela nervne cevi

• Cilindrične ili kockaste delije sa mikrovilima i kinocilijama

• Povezane dezmozomima i komunikantnim vezama

• Bazalna lamina diskontinuirana

• Okludentni spojevi samo u nivou cirkumventrikularnih organa, krvno-likvorna barijera

• Taniciti

tanicit

kapilar

Regeneracija aksona

• preživljavanje neurona nakon aksotomije zavisi od potencijala regeneracije i karaktera neuroglije

• oligodendrociti sprečavaju ponovni rast aksona, a astrociti formiraju ožiljak (gloiza)

• Švanove delije podržavaju i onogudavaju regeneraciju aksona

• aksoni u PNS-u imaju vedi potencijal regeneracije

Regeneracija aksona

• aksotomija →

• anterogradna degeneracija i retrogradna degeneracija (nekoliko segmenata) →

• fragmentacija neurileme Švanovih delija i odvajanje od mijelinskog omotača, ostaje endoneurijumski tubus →

• fagocitoza debrija (monociti-makrofazi i Švanove delije), oko nedelju dana→

• proliferacija Švanovih delija u glijalne trake →

• proksimalni okrajak formira lamelopodiju (konus rasta)sa brojnim filopodijama →

Regeneracija aksona

• proksimalni okrajak formira lamelopodiju (konus rasta) sa brojnim filopodijama →

• premeštanje citoplazme

konusa rasta u filopodije →

• formiranje novog konusa

rasta i novih filopodija →

• ponavljanje procesa do

momenta pronalaženja endoneurijumskog tubusa →

• elongacija →

• reformiranje nervnog terminala →

• remijelinizacija (nekolio meseci)

Hvala na pažnji !