Липиды центральной нервной системы и структура клеточных мембран
конденсируется в компактную миелиновую оболочку. На электронных микрофотографиях миелин представляет собой серию чередующихся липидных и белковых слоев, число таких слоев у крупных аксонов может достигать 250. Сплав цитоплазматиче-ских поверхностей мембраны олигодендроцита образует главный период, а сплав экстраклеточных поверхностей – половинный или промежуточный период, который часто виден в виде двойной линии. Это указывает на то, что взаимопроникновение белков экстраклеточных поверхностей мембран не было полным.
Повторяющийся период миелина определяется толщиной составляющего его липидного бислоя, «зажатого» двумя белковыми слоями, и равен 15–16 нм. Белки, частично пронизывающие бислой, занимают 5–10% площади; распределение его по поверхности бислоя неравномерно – есть области, не занятые белком. Полярные группы липидов образуют слой толщиной в 1 нм, а гидрофобная область занимает 3,3–3,8 нм.
Из всех существующих мембран миелин имеет самое низкое содержание воды и самое высокое отношение липидов к белку. В миелине белка – 15–30, липидов – 70–85 на сухую массу, из них холестерин составляет 25–28, общие галактолипи-ды – 27–30, а фосфолипиды – 41–45.
Состав миелина центральной нервной системы человека
Компоненты |
Миелин |
Белое вещество |
Серое вещество |
Белок |
30 |
39 |
55,3 |
Липиды |
70 |
54,9 |
32,7 |
Холестерин |
27,7 |
27,5 |
22 |
Цереброзиды |
22,7 |
19,8 |
5,4 |
Сульфат иды |
3,8 |
5,4 |
1,7 |
Общие галактолипиды |
27,5 |
26,4 |
7,3 |
Общие фосфолипиды |
43,1 |
45,9 |
69,5 |
Фосфатидилэтаноламин |
15,6 |
14,9 |
22,7 |
Фосфатидилхолкн |
11,2 |
12,8 |
26,7 |
Сфингомиелин |
7,9 |
7,7 |
6,9 |
Фосфатидил серии |
4,8 |
7,9 |
8,7 |
Фосфатидилинозитол |
0,6 |
0,9 |
2,7 |
Плазмалогены |
12,3 |
П, 2 |
8,8 |
Доказано, что полифосфоинозитиды локализованы преимущественно в миелине, предположительно в зоне главного периода, поэтому их можно считать маркерами миелина. На долю три- и дифосфоинозитидов приходится, соответственно, 3–6 и 1–1,5% общего липидного фосфора миелина. Они характеризуются высокой скоростью обмена фосфатных групп, что отражает их функции в миелине. В составе миелина содержатся алка-ны с 21–35 углеродными атомами и равным количеством четных и нечетных гомологов. Считают, что эти абсолютно гидрофобные вещества оказывают значительное влияние на свойства миелина как электроизолятора. Кроме обычных галактолипи-дов, цереброзидов и сульфатидов в миелине обнаружены моно-и диталактозилдиглицериды. Роль их и топографическое распределение в мембране миелина не ясны, но их синтез тесно связан с процессом миелинизации.
Для миелина характерен очень низкий уровень ганглиозидов – 0,15% от общих лигшдов миелина. Моносиалоганглиозид GM1 преобладает и, кроме того, в миелине человека обнаружен необычный сиалилгалактозилцерамид G7, содержащий в основном длинноцепочечные жирные кислоты. Метаболические характеристики миелиновых ганглиозвдов сходны с липидами миелина, а не с ганглиозидами коры. Ганглиозиды локализованы в зоне промежуточного периода и роль их в структуре и функции миелина пока не ясна.
Углеводородные цепочки жирных кислот миелина упакованы плотнее, чем в других мембранах, но ближе к середине бислоя они обладают большей свободой движения. Поскольку более чем у 25% жирных кислот миелина углеродный скелет на 4–5 атомов длиннее, чем в других мембранах, то в центре бислоя может происходить переплетение ацильных радикалов. Это особенно характерно для сфинголипидов. Церебрознды, сульфамиды и полифосфоинозитнды локализованы преимущественно в наружном монослое, в котором в два раза больше холестерина. Холестерин имеет предпочтительное сродство к длинноцепо-чечным радикалам сфинголипидов и к моноеновым оксикис-лотам галактолипидов. Он интеркалирован между гидрофобными цепочками и модулирует латеральную подвижность липидов и движение ацилов внутри бислоя. В зависимости от концентрации холестерин проявляет уплотняющий, сегрегирующий эффект или увеличивает жидкостность.
Фазовые переходы и внутримолекулярные движения компонентов миелина пока мало изучены.
Белковый состав миелина ЦНС относительно прост, два главных белка – сильноосновный, гистоноподобный белок и гидрофобный протеолипидный белок – составляют 60–80% от общих белков миелина. Оставшаяся часть падает на гетерогенную группу, включающую некоторые ферменты, гликопротеины, белок Вольфграма и неопределенное число минорных компонентов.
Гликопротеины миелина ЦНС являются минорными поверхностными компонентами промежуточного периода и играют определенную роль в нейронально-глиальном узнавании в процессе миелинизации.