عقدة رانفييه

على الرغم من أن دراسات التجميد والكسر قد كشفت أن غشاء المحور العصبي في العقدة العصبية، سواء في الجهاز العصبي المركزي أو المحيطي، غني بالجسيمات داخل الغشائية مقارنةً بالمنطقة بين العقد، إلا أن هناك بعض الاختلافات البنيوية التي تعكس مكوناتها الخلوية. ^{[ 6 ]} في الجهاز العصبي المحيطي، تبرز زوائد دقيقة متخصصة من الطوق الخارجي لخلايا شوان، وتقترب جدًا من غشاء المحور العصبي للألياف الكبيرة. وتكون امتدادات خلايا شوان عمودية على العقدة، وتشع من المحاور المركزية. أما في الجهاز العصبي المركزي، فتقع واحدة أو أكثر من امتدادات الخلايا النجمية بالقرب من العقد. ويشير الباحثون إلى أن هذه الامتدادات تنشأ من خلايا نجمية متعددة الوظائف، وليس من مجموعة من الخلايا النجمية المتخصصة في الاتصال بالعقدة. من ناحية أخرى، في الجهاز العصبي المحيطي، تكون الصفيحة القاعدية المحيطة بخلايا شوان متصلة عبر العقدة. تشير إحدى الدراسات إلى أنه في الجهاز العصبي المركزي، تقوم الخلايا العصبية بتغيير حجم العقد بشكل فردي لضبط سرعات التوصيل، مما يؤدي إلى اختلاف طول العقدة بشكل أكبر عبر المحاور المختلفة مقارنة بالمحور الواحد. ^{[ 7 ]}

تتميز عقد رانفييه ^{بمبادلات} الصوديوم /الكالسيوم ^وكثافة عالية من قنوات الصوديوم ^ذات البوابات الفولتية التي تولد جهد الفعل. تتكون قناة الصوديوم من وحدة فرعية α مُكوِّنة للمسام ووحدتين فرعيتين β مساعدتين، تُثبِّتان القناة على المكونات خارج الخلوية وداخل الخلوية. تتكون عقد رانفييه في الجهاز العصبي المركزي والمحيطي في الغالب من الوحدات الفرعية αNaV1.6 وβ1. ^{[ 8 ]} يمكن للمنطقة خارج الخلوية للوحدات الفرعية β أن ترتبط بنفسها وببروتينات أخرى، مثل تيناسسين R وجزيئات الالتصاق الخلوي نيوروفاسين وكونتاكتين. يتواجد الكونتاكتين أيضًا في عقد الجهاز العصبي المركزي ^، ويعزز التفاعل مع هذا الجزيء التعبير السطحي لقنوات الصوديوم .

وُجد أن الأنكيرين يرتبط بالسبكترين βIV، وهو أحد نظائر السبكترين المتواجدة بكثرة في عقد رانفييه والقطاعات الأولية للمحاور العصبية. تُحاط عقد الجهاز العصبي المحيطي بزغيبات دقيقة من خلايا شوان، تحتوي على بروتينات ERMs وEBP50 التي قد تُوفر اتصالًا بخيوط الأكتين الدقيقة. تتواجد العديد من بروتينات المصفوفة خارج الخلوية بكثرة في عقد رانفييه، بما في ذلك تيناسسين-R ، و Bral-1 ، وبروتيوغليكان NG2، بالإضافة إلى فوسفكان وفيرسيكان V2. في عقد الجهاز العصبي المركزي، تشمل البروتينات المحورية أيضًا الكونتاكتين؛ ومع ذلك، على عكس الجهاز العصبي المحيطي، تُستبدل زغيبات خلايا شوان الدقيقة بامتدادات الخلايا النجمية المحيطة بالعقدة.

يتوافق التنظيم الجزيئي للعقد مع وظيفتها المتخصصة في نقل السيال العصبي. ويشير مستوى قنوات الصوديوم في العقدة مقارنةً بالفراغ بين العقد إلى أن عدد البروتينات الغشائية الداخلية (IMPs) يتناسب مع عدد قنوات الصوديوم. تكاد قنوات البوتاسيوم تكون معدومة في غشاء المحور العصبي للعقدة، بينما تتركز بكثافة في غشاء المحور العصبي المجاور للعقدة وأغشية خلايا شوان عند العقدة. ^{[ 6 ]} لم تُكشف الوظيفة الدقيقة لقنوات البوتاسيوم بشكل كامل، ولكن من المعروف أنها قد تُساهم في إعادة استقطاب جهد الفعل بسرعة أو تلعب دورًا حيويًا في تنظيم تركيز أيونات البوتاسيوم عند العقد. ويتناقض هذا التوزيع غير المتماثل لقنوات الصوديوم والبوتاسيوم ذات البوابات الفولتية تناقضًا صارخًا مع توزيعها المنتشر في الألياف غير الميلينية. ^{[ 6 ] [ 9 ]}

تحتوي الشبكة الخيطية الموجودة أسفل غشاء العقدة على بروتينات هيكلية خلوية تُسمى سبيكترين وأنكيرين . قد تكون الكثافة العالية للأنكرين في العقد ذات أهمية وظيفية ، لأن العديد من البروتينات الموجودة في العقد تشترك في القدرة على الارتباط بالأنكرين بألفة عالية للغاية. جميع هذه البروتينات، بما في ذلك الأنكيرين، تتواجد بكثرة في الجزء الأولي من المحاور العصبية، مما يشير إلى وجود علاقة وظيفية. مع ذلك، لا تزال العلاقة بين هذه المكونات الجزيئية وتجمع قنوات الصوديوم في العقد غير معروفة. على الرغم من الإبلاغ عن وجود بعض جزيئات الالتصاق الخلوي في العقد بشكل غير منتظم، إلا أنه من المعروف أن مجموعة متنوعة من الجزيئات الأخرى تتواجد بكثافة في الأغشية الدبقية للمناطق المجاورة للعقدة، حيث تساهم في تنظيمها وسلامتها الهيكلية.

لقد رُصدت ودُرست التغيرات المعقدة التي تطرأ على خلية شوان أثناء عملية تغليف الألياف العصبية الطرفية بالميالين من قِبل العديد من الباحثين. يحدث التغليف الأولي للمحور العصبي بشكل متواصل على امتداد خلية شوان بأكملها. وتتوالى هذه العملية بانطواء سطح خلية شوان إلى الداخل، مما يُشكل غشاءً مزدوجًا من السطحين المتقابلين لسطح خلية شوان المطوي. يمتد هذا الغشاء ويلتف حلزونيًا مرارًا وتكرارًا مع استمرار انطواء سطح خلية شوان. ونتيجةً لذلك، يسهل تحديد الزيادة في سُمك امتداد غمد الميالين في قطره العرضي. ومن الواضح أيضًا أن كل لفة متتالية من اللفات الحلزونية تزداد في الحجم على طول المحور العصبي مع ازدياد عدد اللفات. ومع ذلك، فإنه ليس من الواضح ما إذا كان من الممكن تفسير الزيادة في طول غمد الميالين فقط بالزيادة في طول المحور العصبي الذي تغطيه كل لفة متتالية من اللفات الحلزونية، كما سبق شرحه. عند نقطة التقاء خليتين من خلايا شوان على طول المحور العصبي، يكون اتجاه بروز الصفائح الميالينية في نهايات العصب متعاكساً. ^{[ 10 ]} تشكل هذه النقطة، المجاورة لخلايا شوان، المنطقة المعروفة باسم عقدة رانفييه.

أثبت الباحثون أن قناة Nav1.2 تُعبَّر مبدئيًا في جميع عُقد رانفييه المُتشكّلة في الجهاز العصبي المركزي النامي. ^{[ 11 ]} عند النضج، ينخفض ​​مستوى Nav1.2 في العُقد ويُستبدل بـ Nav1.6. كما تُعبَّر Nav1.2 أثناء تشكّل عُقد الجهاز العصبي المحيطي، مما يُشير إلى أن تبديل أنواع قنوات Nav ظاهرة عامة في الجهاز العصبي المركزي والمحيطي. في الدراسة نفسها، تبيّن أن Nav1.6 وNav1.2 تتواجدان معًا في العديد من عُقد رانفييه خلال المراحل المبكرة من التميلين. وقد أدى ذلك أيضًا إلى اقتراح أن التجمعات المبكرة لقنوات Nav1.2 وNav1.6 ستُصبح لاحقًا عُقد رانفييه. كما ذُكر أن نيوروفاسين من أوائل البروتينات التي تتراكم في عُقد رانفييه المُتشكّلة حديثًا. وقد وُجد أيضًا أنها تُوفّر موقعًا لتكوين نواة ارتباط أنكيرين G وقنوات Nav وبروتينات أخرى. ^{[ ١٢ ]} يُقدّم التحديد الحديث لبروتين غليوميدين، وهو بروتين موجود في الزغيبات الدقيقة لخلايا شوان، باعتباره الشريك الرابط المحتمل لبروتين نيوروفاسين المحوري، دليلاً هاماً على أهمية هذا البروتين في استقطاب قنوات الصوديوم (Nav) إلى عقد رانفييه. علاوة على ذلك، يشير كل من لامبرت وآخرون وإيشيد وآخرون إلى أن نيوروفاسين يتراكم قبل قنوات الصوديوم، ومن المرجح أن يكون له أدوار حاسمة في المراحل المبكرة المرتبطة بتكوين عقد رانفييه. وبالتالي، قد توجد آليات متعددة تعمل بتآزر لتسهيل تجمّع قنوات الصوديوم في عقد رانفييه.

يبدو أن الحدث الأول هو تراكم جزيئات الالتصاق الخلوي مثل NF186 أو NrCAM. تتفاعل المناطق داخل الخلوية لهذه الجزيئات مع أنكيرين G، الذي يعمل كمرساة لقنوات الصوديوم. وقد تم توضيح هذا التفاعل في الجهاز العصبي المحيطي. يعمل بروتين الغشاء NrCAM، المنتمي إلى عائلة الغلوبولين المناعي، كجزيء رائد في تكوين العقد عن طريق استقطاب أنكيرين G، وهو بروتين وسيط في ربط الهيكل الخلوي للأكتين-سبكترين بقنوات الأيونات الموجودة في العقدة. ^{[ 13 ] [ 14 ]} في الوقت نفسه، يلتف الامتداد المحيط بالمحور العصبي للخلايا الدبقية حول المحور، مما يؤدي إلى ظهور المناطق المجاورة للعقدة. تساهم هذه الحركة على طول المحور العصبي بشكل كبير في التكوين الكلي لعقد رانفييه، وذلك بالسماح لأنصاف العقد المتكونة على حواف الخلايا الدبقية المجاورة بالاندماج لتكوين عقد كاملة. تتشكل وصلات شبيهة بالحواجز عند العقد المجاورة مع زيادة تركيز NF155 في حلقات العقد المجاورة للخلايا الدبقية.

مباشرةً بعد التمايز المبكر للمناطق العقدية والمجاورة للعقد، تتراكم قنوات البوتاسيوم، Caspr2 وTAG1، في المناطق المجاورة للعقد. ويتزامن هذا التراكم مباشرةً مع تكوين الميالين المضغوط. في المناطق العقدية الناضجة، تبدو التفاعلات مع البروتينات داخل الخلايا حيويةً لاستقرار جميع المناطق العقدية. في الجهاز العصبي المركزي، لا تمتلك الخلايا الدبقية قليلة التغصنات زوائد دقيقة، ولكنها تبدو قادرة على بدء تجميع بعض البروتينات المحورية من خلال عوامل مُفرزة. قد تُفسر التأثيرات المُجتمعة لهذه العوامل مع الحركات اللاحقة الناتجة عن التفاف امتداد الخلايا الدبقية قليلة التغصنات حول المحور العصبي تنظيم عقد رانفييه في الجهاز العصبي المركزي.

جهد الفعل هو ارتفاع مفاجئ في تفريغ أيوني موجب وسالب ينتقل عبر غشاء الخلية. ^{[ 15 ]} يُمثل توليد جهد الفعل وتوصيله وسيلة أساسية للتواصل في الجهاز العصبي. يُمثل جهد الفعل انعكاسات سريعة في الجهد عبر غشاء البلازما للمحاور العصبية. وتتوسط هذه الانعكاسات السريعة قنوات أيونية حساسة للجهد موجودة في غشاء البلازما . ينتقل جهد الفعل من موقع إلى آخر في الخلية، لكن تدفق الأيونات عبر الغشاء يحدث فقط عند عقد رانفييه. ونتيجة لذلك، يقفز جهد الفعل على طول المحور العصبي، من عقدة إلى أخرى، بدلاً من الانتشار بسلاسة، كما هو الحال في المحاور العصبية التي تفتقر إلى غمد الميالين. ويسمح تجمع قنوات أيونات الصوديوم والبوتاسيوم الحساسة للجهد عند العقد بهذا السلوك.

بما أن المحور العصبي قد يكون غير مغلف بالميالين أو مغلفًا به، فإن جهد الفعل ينتقل عبر المحور بطريقتين. تُعرف هاتان الطريقتان بالتوصيل المستمر للمحاور غير المغلفة بالميالين، والتوصيل القفزي للمحاور المغلفة. ويُعرَّف التوصيل القفزي بأنه جهد فعل ينتقل على شكل قفزات منفصلة عبر المحور المغلف بالميالين.

يتم تحديد هذه العملية على أنها انتشار الشحنة بشكل سلبي إلى العقدة التالية من رانفييه لإزالة استقطابها إلى العتبة التي ستؤدي بعد ذلك إلى إطلاق جهد فعل في هذه المنطقة والذي سينتشر بعد ذلك بشكل سلبي إلى العقدة التالية وهكذا.

يُوفر التوصيل القفزي ميزةً على التوصيل الذي يحدث على طول المحور العصبي دون غمد الميالين. وتتمثل هذه الميزة في أن السرعة المتزايدة التي يُتيحها هذا النمط من التوصيل تضمن تفاعلاً أسرع بين الخلايا العصبية. من ناحية أخرى، وبناءً على متوسط ​​معدل إطلاق النبضات العصبية، تُظهر الحسابات أن التكلفة الطاقية للحفاظ على جهد الراحة للخلايا الدبقية قليلة التغصنات قد تفوق وفورات الطاقة الناتجة عن جهد الفعل. ^{[ 16 ]} لذا، فإن تغليف المحور العصبي بالميالين لا يُوفر الطاقة بالضرورة.

تتواجد الميتوكوندريا والعضيات الغشائية الأخرى بكثرة في منطقة ما قبل العصب المحيطي (PNP) للمحاور العصبية المغلفة بالميالين، وخاصةً المحاور ذات القطر الكبير. ^{[ 17 ]} لم يُفهم الدور الفسيولوجي الفعلي لهذا التراكم والعوامل التي تنظمه؛ ومع ذلك، من المعروف أن الميتوكوندريا تتواجد عادةً في مناطق الخلية التي تُظهر طلبًا عاليًا على الطاقة. وفي هذه المناطق نفسها، من المعروف أيضًا أنها تحتوي على مخاريط النمو، والنهايات المشبكية ، ومواقع بدء جهد الفعل وتجديده، مثل عقد رانفييه. في النهايات المشبكية، تُنتج الميتوكوندريا الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) اللازم لتعبئة الحويصلات لنقل الإشارات العصبية. في عقد رانفييه، تؤدي الميتوكوندريا دورًا مهمًا في توصيل النبضات العصبية من خلال إنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) الضروري للحفاظ على نشاط مضخات الأيونات التي تستهلك الطاقة. وتأكيداً لهذه الحقيقة، يوجد في البلازما المحورية للألياف العصبية المحيطية الكبيرة حوالي خمسة أضعاف عدد الميتوكوندريا الموجودة في المناطق بين العقد المقابلة لهذه الألياف. ^{[ 17 ]}