Noder af Ranvier er periodiske brud i de isolerende myelinskeder af myelinerede axoner på steder af axonale membraner udsat for ekstracellulært rum. Ranviers knudepunkter er ikke isolerede og er meget rige på ionkanaler , hvilket giver dem mulighed for at deltage i udvekslingen af ioner, der er nødvendige for at genoprette aktionspotentialet. Nerveledning i myelinerede axoner kaldes salterende ledning (af latin saltare - at hoppe, hoppe) på grund af, at aktionspotentialet "springer" fra en knude til en anden i hele aksonets længde.
Mange hvirveldyrs axoner er omgivet af en myelinskede, hvilket letter hurtig og effektiv saltholdig ("hoppende") udbredelse af aktionspotentialer . Kontakter mellem neuroner og neuroglia udviser et meget højt niveau af rumlig og tidsmæssig organisation i myelinerede fibre. Myeliniserende neurogliaceller : oligodendrocytter i centralnervesystemet (CNS) og Schwann-celler i det perifere nervesystem (PNS), vikler sig rundt om axonet, hvilket efterlader axolemmaet relativt åbent ved jævnt fordelte knuder i Ranvier. Disse internodale gliamembraner smelter sammen for at danne kompakt myelin , mens de cytoplasmafyldte paranodale løkker af myeliniserende celler spiraler rundt om axonet på begge sider af knuderne. Denne måde at organisere sig på kræver stram kontrol over udviklingen og dannelsen af forskellige specialiserede kontaktzoner mellem forskellige områder af den myeliniserende cellemembran. Hver knude af Ranvier er omgivet af internodale områder, mens snoede glialløkker er fastgjort til den aksonale membran ved septate junctions.
Segmentet mellem Ranviers noder kaldes internoden, og dens ydre del, i kontakt med paranoderne, kaldes paranodernes kontaktområde. Noderne er indkapslet af mikrovilli , der vokser fra ydersiden af Schwann- cellemembranen i PNS, eller af perinodale forlængelser af astrocytter i CNS.
Myelinskeden af lange nerver blev opdaget og navngivet af den tyske patolog Rudolf Virchow [1] i 1854 [2] . Senere opdagede den franske patolog og anatom Louis Antoine Ranvier aflytninger eller huller i denne skal, som blev opkaldt efter ham. Ranvier blev født i Lyon og var en af de vigtigste histologer i slutningen af det 19. århundrede. I 1867 opgav han patologisk forskning og blev assistent for fysiologen Claude Bernard . Han var også formand for generel anatomi ved Collège de France i 1875.
Hans perfekte histologiske teknikker og undersøgelser af både beskadigede og normale nervefibre er blevet verdensberømte. Hans observationer af fiberknuder og degeneration og regenerering af afskårne fibre havde stor indflydelse på neurologerne på Salpêtrière . Kort efter opdagede han brud i skederne af nervefibrene, som senere blev navngivet noder af Ranvier. Denne opdagelse førte senere Ranvier til en grundig histologisk undersøgelse af myelinskederne og Schwann-cellerne. [3]
Internoder, det vil sige segmenter af myelin og mellemrummene mellem dem, kaldes noder. Størrelsen af mellemrummene og afstanden mellem dem varierer afhængigt af fiberens diameter i et ikke-lineært forhold, optimalt for maksimal transmissionshastighed. [4] Noduler varierer i størrelse fra 1-2 µm, mens internoder kan nå (og nogle gange endda overstige) en længde på 1,5 mm, afhængigt af axondiameter og fibertype.
Strukturen af knuden og de omgivende paranodale regioner adskiller sig fra internoderne under kappen af kompakt myelin , men ligner hinanden i CNS og PNS. Axonet udsættes for det ekstracellulære miljø ved knudepunktet og krymper i diameter. Faldet i axonstørrelse afspejler en højere pakningstæthed af neurofilamenter i dette område, som er mindre phosphorylerede og transporteres langsommere. [4] Vesikler og andre organeller øges også ved noderne, hvilket tyder på, at der er en flaskehals for axonal transport i begge retninger såvel som lokal axon-glial signalering.
Når en knude skæres på langs gennem en myeliniseret Schwann-celle , kan tre forskellige segmenter ses: den stereotype internode, den paranodale region og selve knudepunktet. I den internodale region har Schwann-cellen en ydre krave af cytoplasma, en kappe af kompakt myelin, en indre krave af cytoplasma og et axolemma. I de paranodale regioner berører drejningerne i det paranodulære cytoplasma aksolemmaets fortykkelse for at danne forbindelser adskilt af septa. Direkte ved knudepunktet er axolemmaet i kontakt med flere mikrovilli af Schwann-celler og indeholder et tæt cytoskeletalt underlag.
Selvom freeze-break undersøgelser har vist, at det nodale axolemma i både CNS og PNS er rigere på intramembranpartikler (IMP'er) end internoderne, er der nogle strukturelle forskelle med hensyn til deres cellulære bestanddele. [4] I PNS stikker specialiserede mikrovilli ud fra den ydre manchet af Schwann-celler og kommer meget tæt på nodalaksolemmaet af store fibre. Fremspringene af Schwann-cellerne er vinkelrette på knudepunktet og divergerer fra de centrale axoner. I CNS udgår en eller flere udvækster i astrocytter i umiddelbar nærhed af noderne. Forskerne fastslår, at disse udvækster kommer fra multifunktionelle astrocytter, og ikke fra en samling astrocytter, der har til formål at kontakte knudepunktet. På den anden side, i PNS, er den basale lamina, der omgiver Schwann-cellerne, kontinuerlig gennem hele knudepunktet.
Ranviers knudepunkter indeholder ionisk Na + /K + -ATPase, Na + /Ca2 + -vekslere og et stort antal spændingsstyrede Na + -kanaler , der genererer aktionspotentialer. Natriumkanaler består af en poredannende α-underenhed og to accessoriske β-underenheder, der forankrer kanalerne til ekstracellulære og intracellulære komponenter. Ranviers noder i det centrale og perifere nervesystem er hovedsageligt sammensat af αNaV1.6 og β1 underenheder. [5] β-underenheder af den ekstracellulære region kan binde til sig selv og andre proteiner, såsom tenascin R og celleadhæsionsmolekyler - neurofascin og contactin. Kontaktin er også til stede ved noder i CNS, og interaktion med dette molekyle øger overfladeekspressionen af natriumkanaler.
Ankyrin har vist sig at være forbundet med βIV -spektriner, isoformer af spektrin fundet i store mængder i Ranviers noder og de indledende segmenter af axoner.
Den molekylære struktur af knuder er baseret på deres funktion i udbredelsen af momentum. Antallet af natriumkanaler pr. knude i forhold til internoden tyder på, at antallet af IMP'er svarer til antallet af natriumkanaler. Kaliumkanaler er i det væsentlige fraværende i det nodale axolemma, mens de er stærkt koncentreret i det paranodulære axolemma og membranerne i Schwann-cellerne i knudepunktet. [4] Den nøjagtige funktion af kaliumkanaler er ikke godt forstået, men det er kendt, at de kan lette den hurtige repolarisering af aktionspotentialer eller spille en afgørende rolle i buffering af kaliumioner ved knuderne. Denne meget ujævne fordeling af spændingsstyrede natrium- og kaliumkanaler står i slående kontrast til deres diffuse fordeling i umyelinerede fibre. [4] [6]
Filamentnetværket, der støder op til nodalmembranen, indeholder cytoskeletproteiner kaldet spektrin og anicrin . Den høje tæthed af ankyrin ved knuderne kan være funktionelt signifikant, da nogle af de proteiner, der findes ved knuderne, har evnen til at binde sig til ankyrin med ekstrem høj affinitet. Alle disse proteiner, inklusive ankyrin, findes i store mængder i det indledende segment af axonet, hvilket tyder på et funktionelt forhold. Forholdet mellem disse molekylære komponenter og klyngerne af natriumkanaler i knuderne er stadig ukendt. Nogle celleadhæsionsmolekyler rapporteres dog at være tilfældigt placeret ved noderne, mens mange andre molekyler er koncentreret i gliamembranerne i de paranodale områder, hvor de bidrager til dets organisation og strukturelle integritet.
De komplekse ændringer, som Schwann-cellen gennemgår under myeliniseringen af perifere nervefibre, er blevet opdaget og undersøgt af mange videnskabsmænd. Den indledende udvikling af axonet sker uden afbrydelse langs hele Schwann-cellens længde . Denne proces er sekventeret på den hvirvlende overflade af Schwann-celler på en sådan måde, at en dobbeltmembran dannes fra modsatte flader på den foldede celleoverflade. Denne membran strækker sig og spiraler igen og igen, mens celleoverfladen fortsætter med at rulle op. Som et resultat er det let at verificere stigningen i tykkelsen af udvidelsen af myelinskeden og dens tværsnitsdiameter. Det er også klart, at hver af de på hinanden følgende drejninger af helixen øges i størrelse langs axonens længde, efterhånden som antallet af drejninger stiger. Det er imidlertid ikke klart, om stigningen i længden af myelinskeden udelukkende kan skyldes stigningen i længden af axonen dækket af hver på hinanden følgende spole af helixen, som beskrevet ovenfor. Ved krydset mellem to Schwann-celler langs aksonet har retningerne af de lamelformede udhæng af myelin-ender en anden betydning. [7] Dette kryds, der støder op til Schwann-cellerne, er et område kaldet Ranviers knude.
| Cellemembranstrukturer _ | |
|---|---|
| Membranlipider | |
| Membranproteiner |
|
| Andet |
|