Čo je myelínový nervový obal a prečo je dôležitý

Myelínový obal je viacvrstvová lipidová štruktúra, ktorá obaľuje axóny nervových buniek (neurónov) a zohráva kľúčovú úlohu pri zrýchľovaní prenosu nervových signálov. Funguje ako izolant, ktorý umožňuje efektívnejšie šírenie elektrických impulzov.

Myelín je na lipidy bohatá (tuková) multilamelárna štruktúra, ktorá obklopuje axóny nervových buniek (“drôty” nervového systému), aby ich izolovala a zvýšila rýchlosť šírenia elektrických impulzov (tzv. akčných potenciálov) pozdĺž axónu. Kvalita a integrita myelínového obalu sú preto kritické pre správne fungovanie nervového systému.

Čo je myelín

Myelín objavil v roku 1854 nemecký patológ a biológ Rudolf Virchow. Rudolf Virchow: Prvý popísal myelín ako súčasť nervového tkaniva a pomenoval ho.

Myelinizovaný axón možno prirovnať k elektrickému drôtu s izolačným materiálom (myelínom) okolo neho. Na rozdiel od plastického plášťa elektrického drôtu však myelín netvorí jeden dlhý plášť po celej dĺžke axónu.

Myelín skôr obaľuje nerv po segmentoch: vo všeobecnosti je každý axón obalený niekoľkými dlhými myelinizovanými úsekmi s krátkymi medzerami medzi nimi, ktoré sa nazývajú Ranvierove uzly. Medzi jednotlivými myelínovými segmentmi sú malé medzery nazývané Ranvierove zárezy.

Z čoho sa myelínový obal skladá

Myelínový obal je tvorený špeciálnymi bunkami: Schwannove bunky v periférnom nervovom systéme (PNS) a oligodendrocyty v centrálnom nervovom systéme (CNS). Tieto bunky sa ovíjajú okolo axónu a vytvárajú vrstvy izolácie.

Štruktúra myelínového obalu je zložitá a chemicky bohatá na lipidy. Toto lipidové zloženie zabezpečuje jeho izolačné vlastnosti. Suchá hmota myelínu obsahuje približne 70 až 85 % lipidov.

Cholesterol je základnou zložkou myelínu. Cholesterol je potrebný na rast myelínovej membrány. Jeho prítomnosť v membránach je nevyhnutná na to, aby pošva normálne fungovala.

Ako myelín urýchľuje nervové signály

Hlavným účelom myelínu je zvýšiť rýchlosť šírenia elektrických impulzov pozdĺž myelinizovaného vlákna. V nemyelinizovaných vláknach sa elektrické impulzy šíria ako súvislé vlny, ale v myelinizovaných vláknach “preskakujú”.

Práve vďaka nim dochádza k saltatorickému vedeniu nervového vzruchu, čo znamená, že elektrický impulz „preskakuje“ z jedného zárezu na druhý, čím sa výrazne zvyšuje rýchlosť prenosu signálu v porovnaní s nemyelinizovanými axónmi.

Takéto šírenie je výrazne rýchlejšie ako prvé, aspoň v axónoch nad určitým priemerom. Hrubšie myelínové obaly vedú k rýchlejšiemu vedeniu impulzov.

Vzruch sa nešíri po povrchu týchto vlákien postupne, ale preskakuje po zárezoch v myelíne, ktoré sú od seba vzdialené asi 2 mm. Rýchlosť vedenia vzruchu je preto oveľa vyššia ako keď ho vedie nemyelizované vlákno.

Myelín a fungovanie nervovej sústavy

Na čele riadiacich systémov organizmu je nervová sústava. Má schopnosť prijímať informácie o zmenách vonkajšieho a vnútorného prostredia, tieto informácie triediť, spracúvať a vytvárať výstupné signály, ktoré privádza k výkonným orgánom (efektorom), čím primerane usmerňuje ich činnosť.

Základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou nervovej sústavy je nervová bunka - neurón. Človek má schopnosť abstraktného myslenia a emócií, ktoré sú spojené s rečou a s pracovnými výkonmi.

Nervová sústava je na rozdiel od endokrinnej (hormonálnej) sústavy presnejšia, pretože nervový vzruch aktivuje oveľa špecifickejšie miesta v organizme, pričom odozva sa objaví v zlomku sekundy a rovnako rýchlo aj odznie.

Predpokladá sa, že myelín umožňuje väčšiu veľkosť tela tým, že udržiava agilnú komunikáciu medzi vzdialenými časťami tela. Aj tá najlepšia izolácia by mala problém udržať elektrické signály na dlhé vzdialenosti a axóny veľkých zvierat, ako sú žirafy, môžu byť dlhé až 15 metrov.

Výskum v 40. rokoch 20. storočia ukázal, že myelín zabezpečí udržanie a prenos signálov na veľké vzdialenosti. Myelín teda umožňuje, aby nervové informácie účinne putovali medzi mozgom, miechou, svalmi, zmyslovými orgánmi a vnútornými orgánmi.

Kde sa myelín nachádza

Z hľadiska funkčného a anatomického rozdeľujeme nervovú sústavu na centrálnu nervovú sústavu (CNS) - tvoria ju mozog a miecha a periférnu nervovú sústavu (obvodovú, PNS) - tvoria ju nervy umiestnené mimo mozgu a miechy (hlavové a miechové nervy).

Periférny nervový systém tvoria hlavové a periférne nervy. Tieto nervy rozvádzajú signály z mozgu k rôznym orgánom, napríklad ku svalom a tiež privádzajú signály z tela do mozgu.

Centrálna nervová sústava (CNS) je s organizmom spojená prostredníctvom periférnych nervov. Tvoria ju: miecha (medulla spinalis) a mozog (encephalon).

Myelín v centrálnom nervovom systéme

V týchto štruktúrach sa okrem neurónov nachádza niekoľkonásobne väčšie množstvo podporných buniek - neuroglie (gliových buniek). Ich úlohou je neuróny izolovať, odstraňovať patogény a pomáhať ich vyživovať.

K ďalším dôležitým gliovým bunkám CNS patria oligodendrocyty vytvárajúce myelínovú pošvu axónov, mikrogliové bunky so schopnosťou fagocytózy a ependýmové bunky vystielajúce mozgové komory.

Oligodendrocyt je bunka, ktorá vytvára myelínový obal v centrálnom nervovom systéme. Jeden oligodendrocyt môže vytvárať myelínové segmenty na viacerých nervových vláknach.

Myelín v periférnom nervovom systéme

Schwannova bunka je bunka, ktorá vytvára myelínový obal v periférnom nervovom systéme. Schwannove bunky sa ovíjajú okolo axónov periférnych nervov a vytvárajú ich izolačné segmenty.

Mnohé nervové vlákna myelínový obal nemajú. Sú to tie vlákna, ktoré vedú vzruch pomaly a ich funkcii to neprekáža, pretože dávajú informácie napríklad vnútorným orgánom či žľazám.

Vzťah myelínu k bielej a sivej hmote

Sivá hmota CNS je naopak tvorená telami nervových buniek. V mozgu je to mozgová kôra a podkôrová šeď (veľké podkôrové jadrá, teda veľké zhluky nervových buniek).

Na priečnom priereze sa miecha skladá z bielej hmoty na povrchu a zo sivej hmoty vo vnútri. Bielu hmotu miechy tvoria myelinizované nervové dráhy, ktoré majú prevodovú funkciu.

Úloha myelínu v mozgu a mieche

Hlavnou funkciou miechy u ľudí a ostatných vyšších stavovcov je najmä nervové prepojenie mozgu so zvyškom tela a prevod informácií. Miecha okrem prevodovej funkcie predstavuje aj dôležité reflexné ústredie.

Predné povrazce vedú príkazy z mozgovej kôry do svalov končatín a trupu pre vedomé pohyby. Zadné povrazce vedú informácie (dotyk, tlak, hmat, bolesť) do vyšších oddielov mozgu.

Najväčšia časť mozgu u ľudí sa nazýva koncový mozog (veľký mozog) a v prevažnej miere súvisí s vyššími nervovými činnosťami, ako sú myslenie, pamäť, vedomie, duševné schopnosti, centrum reči atď., ale aj samotné riadenie alebo ovplyvňovanie ostatných oblastí mozgu.

Myelínový obal má zásadný význam pre kognitívne funkcie, emočné regulácie a motorické schopnosti. Jeho poškodenie alebo defektívny vývoj môže viesť k širokému spektru neurologických a psychologických problémov.

Medzi tieto problémy patria poruchy motoriky, kognitívne deficity (napr. problémy s pamäťou, pozornosťou a exekutívnymi funkciami), zmeny nálad (depresia, úzkosť), a dokonca aj psychotické symptómy.

Čo sa stane pri poškodení myelínu

Keďže vedci vedia, akú úlohu zohráva myelín v nervovej komunikácii, chceli zistiť, čo sa stane, keď sa myelín naruší. V 80. rokoch 20. storočia vedci použili zvieracie modely na posúdenie toho, ako sa menia elektrické nervové signály po tom, ako sú axóny zbavené myelínu (demyelinizované).

Keď vedci chemicky vyvolali stratu myelínu v mieche mačiek, zistili, že signály sa po nervovom vlákne pohybujú pomalšie a často nedosiahnu koniec axónu.

Demyelinizácia je proces poškodenia alebo straty myelínového obalu. Na miestach, kde sú myelínové obaly nervových vlákien poškodené, je narušené vedenie vzruchov.

Elektrické impulzy sa teda už nemôžu správne šíriť medzi rôznymi nervovými a telovými bunkami (napríklad bunkami svalov). Následkom sú rôzne poruchy pohybu tela (motoriky) a zmyslového vnímania (senzoriky).

Skleróza multiplex a strata myelínu

Skleróza multiplex (SM) je chronické, invalidizujúce ochorenie CNS, ktorým trpí viac ako 2,3 milióna ľudí na celom svete. SM je dôsledkom hromadenia poškodeného myelínu a pod ním uložených nervových vlákien, ktoré izoluje a chráni.

Skleróza multiplex postihuje mnohopočetnými ložiskami bielu hmotu centrálneho nervového systému (CNS), teda mozgu a miechy. Súčasný výskum naznačuje, že na vzniku SM sa podieľa autoimunitná reakcia.

Vedci sa domnievajú, že imunitné bunky, ktoré za normálnych okolností bránia telo pred časticami a patogénmi spôsobujúcimi ochorenia, omylom napadnú myelínovú pošvu, oddelia ju a odhalia nervové vlákna pod ňou.

V prvej fáze sa do mozgu či miechy dostanú agresívne biele krvinky a začínajú produkovať zápalové látky. Tie poškodzujú myelínové obaly nervových vlákien - začína proces demyelinizácie.

Plaky, remyelinizácia a neurodegenerácia

Jednotlivé ložiská demyelinizácie, ktoré sa nazývajú aj plaky, majú rôznu veľkosť a sú svojvoľne rozložené po celom centrálnom nervovom systéme. Veľmi často sa demyelinizačné ložiská nachádzajú na zrakovom nerve, v mozgovom kmeni, v malom mozgu a na zadných povrazcoch miechy.

Organizmus dokáže stratu myelínu čiastočne nahradiť z vlastných zdrojov, takzvanou remyelinizáciou. Tento proces je však obmedzený.

Častejšie sa poškodený myelínový obal nahradí iným tkanivom a vznikajú „jazvy“ v nervovom systéme. Čím viac jaziev vzniká, tým viac nervových buniek sa poškodzuje a prejavy ochorenia sa zvýrazňujú.

V druhej fáze postihnuté nervové bunky a ich vlákna odumierajú. Hovoríme o procese neurodegenerácie. Tá sa spája s postupným úbytkom nervových buniek a stratou ich funkcie, ktorá je už nezvratná.

Okrem toho najnovšie výskumy naznačujú, že k poškodeniu axónov dochádza už na začiatku ochorenia. Dnes sa však vie, že oba deje sa vyskytujú súčasne už vo veľmi včasnom štádiu ochorenia.

Príznaky poškodenia myelínu

Po poškodení je schopnosť nervových buniek v mozgu a mieche komunikovať medzi sebou a so svalmi narušená, čo vedie k celému radu nepredvídateľných príznakov, ktoré sa u jednotlivých ľudí líšia.

Príznaky môžu byť dočasné alebo trvalé a siahajú od únavy, slabosti a necitlivosti až po slepotu a dokonca ochrnutie.

V dôsledku demyelinizácie sa spomalilo vedenie nervových vzruchov v mozgu a mieche, čo spôsobilo rôzne symptómy. Medzi tieto prejavy môžu patriť problémy s chôdzou, chronická únava, ťažkosti so sústredením, kognitívne výpadky, bolesť a poruchy koordinácie.

Ako vedci skúmajú myelín

Približne v tom istom čase vedci dosiahli prelomové výsledky aj pri identifikácii mnohých zložiek myelínu, ako sú hlavné proteínové prvky myelínovej pošvy a gény, ktoré ich kódujú.

Vedci vyvinuli myšie modely, ktoré mali defektné myelínové proteíny, čo viedlo k nedostatku myelínu. Jednou z takýchto myší je myš “shiverer”, pomenovaná podľa jej telesného trasenia.

Myši, ako je myš shiverer, poskytli vedcom modelový systém na štúdium funkcie myelínu v zdravom nervovom systéme a jeho dysfunkcie pri demyelinizačných ochoreniach.

Koncept myelínového obalu sa začal formovať v 19. storočí s rozvojom mikroskopie a histológie. Význam myelinizácie pre rýchlosť vedenia nervového vzruchu bol objavený neskôr, s rozvojom elektrofyziologických metód.

Santiago Ramón y Cajal: Prispel k pochopeniu štruktúry neurónov a nervových dráh, čím položil základy pre štúdium myelinizácie. Paul Flechsig: Skúmal myelinizáciu mozgu v priebehu vývoja a identifikoval rôzne oblasti mozgu, ktoré sa myelinizujú v rôznych obdobiach.

Možnosti liečby demyelinizačných ochorení

Výskum zameraný na pochopenie zložiek myelínu, jeho tvorby a fungovania otvoril cestu k novým možnostiam liečby degeneratívnych ochorení myelínu, ako je skleróza multiplex.

Oprava a ochrana myelínu

Jedným z prístupov k liečbe demyelinizačných ochorení, ako je SM, je oprava a ochrana myelínu. Tento prístup sa zameriava na nápravu už vzniknutého poškodenia a prevenciu ďalšieho poškodenia nervov a axónov.

Niekoľko liekov, ktoré sú v súčasnosti schválené na liečbu SM, sa riadi druhou stratégiou. Pôsobia tak, že potláčajú alebo menia aktivitu imunitného systému a chránia myelín pred neoprávnenými útokmi.

Žiadny z doteraz dostupných liekov sa však nezaoberá regeneráciou strateného myelínu. Vedci skúmajú mnohé možnosti výskumu na obnovu a ochranu myelínu vrátane vývoja terapií, ktoré stimulujú prirodzenú schopnosť mozgu liečiť sa, objavovania nových cieľov pre lieky na regeneráciu myelínu a skúšobnej terapie kmeňovými bunkami na zvieracích modeloch.

Liečba SM dokáže ovplyvniť ochorenie iba v prvej fáze - teda vo fáze autoimunitného zápalu, keď agresívne zápalové bunky napádajú myelín. Vo fáze neurodegenerácie, teda vo fáze zániku nervových buniek, ochorenie nie je zatiaľ možné účinne ovplyvniť liečbou.

Preto je veľmi dôležitá včasná diagnostika ochorenia a skorá protizápalová liečba. Dostupné liečebné metódy môžu významne spomaliť priebeh ochorenia najmä v počiatočnej fáze, v ktorej prevláda zápal.

Čo môže podporovať zdravie myelínu

Výskum ukazuje, že integrita myelínového obalu môže byť ovplyvnená faktormi ako stres, strava a genetická predispozícia. Nasledujúce poznatky však nemožno považovať za náhradu neurologického vyšetrenia ani za liečbu demyelinizačného ochorenia.

Spánok

Štúdie na zvieratách naznačujú, že spánok zvyšuje množstvo oligodendrocytových prekurzorových buniek (OPC) v tele, čo môže viesť k zvýšenej produkcii myelínu. Spánok je spojený s vyššou expresiou génov kódujúcich myelinizáciu.

Výskumníci zistili, že miera produkcie buniek tvoriacich myelín (oligodendrocytov) sa zdvojnásobila, keď myši spali. Zvýšenie bolo najvýraznejšie počas typu spánku spojeného so snívaním (spánok REM).

Naopak, gény zapojené do bunkovej smrti a stresových reakcií sa zapínali, keď boli myši nútené bdieť. Dostatok pokojného spánku je dobrý pre celkové zdravie a pohodu mozgu.

Na skúmanie vplyvu spánku na myelinizáciu je potrebné vykonať štúdie na ľuďoch.

Pravidelný pohyb

Štúdie na zvieratách naznačujú, že cvičenie môže zvýšiť hladinu myelínu po poranení a na myšacích modeloch Alzheimerovej choroby.

Zdá sa, že cvičenie tiež zvyšuje funkciu mitochondrií, ktorá zvyšuje myelín, u zvierat kŕmených stravou s vysokým obsahom tukov. Stále nevieme, ako cvičenie ovplyvňuje myelín u ľudí, ale vieme, že pravidelné cvičenie podporuje zdravie mozgu.

Socializácia a nové skúsenosti

Výskum naznačuje, že socializácia a obohatené prostredie môžu podporovať myelinizáciu, najmä počas raného vývoja. Počet myelinizujúcich oligodendrocytov sa v zrakovej kôre potkanov chovaných v prostredí obohatenom o ďalšie hracie predmety a sociálne interakcie zvýšil o 27 až 33 %.

Obohatené prostredie zvýšilo počet myelinizovaných axónov v corpus callosum opíc a potkanov. Včasná skúsenosť zvýšila štruktúru bielej hmoty u ľudských detí (vnútorná kapsula a čelné laloky) súbežne s lepším výkonom v behaviorálnych testoch.

U dojčiat, ktoré boli v detstve vážne zanedbávané, sa plocha corpus callosum zmenšila o 17 %.

Učenie sa komplexným zručnostiam

Učenie sa zložitým zručnostiam, ako je napríklad hra na klavír, je sprevádzané nárastom bielej hmoty v oblastiach mozgu, ktoré sa podieľajú na hudobnom výkone.

Množstvo bielej hmoty sa zvyšovalo úmerne k počtu hodín, ktoré každý subjekt cvičil na nástroj, čo naznačuje, že pri učení sa určitých zručností dochádza k nárastu bielej hmoty.

Výživa a tvorba myelínu

Cholesterol je potrebný na rast myelínovej membrány. A hoci je cholesterol v nadbytku škodlivý, klinické štúdie by mali preskúmať, či získavanie dostatočného množstva z výživných potravín, ako sú vajcia, sardinky alebo jogurt, môže byť zdravé a prospešné pre myelinizáciu.

Pred zvýšením príjmu potravín s vysokým obsahom cholesterolu sa však určite poraďte so svojím lekárom. Nedostatok živín nemožno riešiť jednostranným zvyšovaním jednej zložky stravy.

Výskum skúmaných látok

• Hericium: Výťažok z huby Levia hriva (Hericium erinaceus) urýchlil proces myelinizácie u zvierat a podporil normálny vývoj myelínových pošiev.
• Ashwagandha: U myší withanosid IV zvýšil hladinu myelínu.
• Vitamín C: Podľa štúdií na zvieratách môže vitamín C pomáhať pri tvorbe myelínu.
• Kvercetín: Kvercetín zvyšuje počet buniek produkujúcich myelín (oligodendrocytov) po poškodení.

Extrakt Hericium erinaceus teda podporoval normálny vývoj kultivovaných mozočkových buniek a vykazoval regulačný účinok na proces genézy myelínu.

Ashwagandha (koreň Withania somnifera) sa používa na mnohé účely, v tradičnej ajurvédskej medicíne sa považuje predovšetkým za tonikum. Ashwagandha má účinnú látku nazývanú withanosid IV.

U myší withanosid IV zvýšil hladinu myelínu. U myší, ktorým sa podával withanosid IV (10 mikromol/kg/deň počas 21 dní), sa zvýšila axonálna hustota a hladina myelínu v periférnom nervovom systéme.

Vitamín C, známy aj ako askorbát, je dôležitý ako kofaktor pri viacerých enzymatických reakciách. Askorbát pridaný do Schwannových buniek a potkaních neurónov podporil tvorbu myelínu.

Antioxidačné flavonoidy luteolín, kvercetín a fisetín môžu znížiť množstvo rozpadu myelínu makrofágmi (fagocytóza).

Väčšina týchto zistení pochádza zo štúdií na zvieratách alebo bunkových kultúrach. Ich výsledky preto automaticky neznamenajú potvrdený účinok u ľudí.

Čo môže myelinizáciu nepriaznivo ovplyvniť

Nie je dostatok spoľahlivých informácií o faktoroch, ktoré môžu znižovať myelinizáciu. Väčšina nižšie uvedených štúdií sa zaoberá asociáciami alebo bola vykonaná na zvieratách alebo bunkách.

Údaje o ľuďoch chýbajú. Ak vás myelinizácia trápi, obráťte sa na svojho lekára, ktorý vám určí presnú diagnózu, terapiu a odporučí vám návyky na zdravie mozgu, ktoré môžete zaradiť do svojho každodenného režimu.

Zápal

Predpokladá sa, že zápalové cytokíny znižujú myelinizáciu. V kultivovaných vzorkách vystavených cytokínom, ako sú TNF-alfa a lymfotoxín, sa myelín a oligodendrocyty ničia.

Skleróza multiplex je ochorenie, ktoré spôsobuje demyelinizáciu. Viaceré štúdie ukázali, že tieto a ďalšie cytokíny sú zvýšené v miestach lézií a v mozgovomiechovom moku pacientov so sklerózou multiplex, pričom podobné zistenia sú aj na zvieracích modeloch.

Alkohol

Silné pitie alkoholu u dospievajúcich je spojené s nízkou integritou frontálnej bielej hmoty. U potkanov dospievajúci alkoholici znížili veľkosť corpus callosum a degradovali myelínový základný proteín v šedej hmote.

Myelín bol poškodený aj na axónoch v prefrontálnej kôre (mediálnej) u dospievajúcich potkanov, ktorí sa opili - a ťažšie pitie predpovedalo horší výkon v úlohe pracovnej pamäte v dospelosti.

Tieto zistenia stanovujú kauzálnu úlohu dobrovoľného pitia na myelín a poskytujú pohľad na špecifické prefrontálne axóny, ktoré sú citlivé na alkohol a zároveň môžu prispievať k poruchám správania a kognitívnych funkcií spojených s ranným pitím a alkoholizmom.

Statíny

Statíny sú lieky, ktoré pomáhajú liečiť srdcové ochorenia. Niektoré kontroverzné štúdie na zvieratách naznačujú, že statíny môžu mať negatívny vplyv na oligodendrocyty a tvorbu myelínu.

Na overenie týchto tvrdení sú potrebné rozsiahle údaje zo štúdií na ľuďoch. Predpísané lieky preto nemožno svojvoľne vysadzovať ani meniť bez konzultácie s lekárom.

Elektromagnetické polia

Jedna štúdia dospela k záveru, že elektromagnetické polia z takých vecí, ako sú mobilné telefóny a Wi-Fi, môžu spôsobiť zhoršenie stavu myelínu. Údaje o ľuďoch chýbajú.

Súvisiace pojmy

• Neurón: Základná stavebná jednotka nervového systému.
• Axón: Dlhé vlákno neurónu, ktoré vedie nervové impulzy.
• Schwannova bunka: Bunka, ktorá vytvára myelínový obal v periférnom nervovom systéme.
• Oligodendrocyt: Bunka, ktorá vytvára myelínový obal v centrálnom nervovom systéme.
• Saltatorické vedenie: Spôsob vedenia nervového impulzu, pri ktorom impulz preskakuje medzi Ranvierovými zárezmi.
• Demyelinizácia: Proces poškodenia alebo straty myelínového obalu.
• Skleróza multiplex: Autoimunitné ochorenie, pri ktorom dochádza k demyelinizácii v centrálnom nervovom systéme.

tags: #co #je #myelinovy #nervovy #obal