اجزای نورون‌ها

در بافت‌ها و اندام‌های مختلف بدن انسان، عملکرد اختصاصی سلول‌ها و نحوه تعامل آن‌ها، تعیین کننده عملکرد آن بافت و اندام است. سلول‌های متنوعی در شکل گیری سیستم عصبی نقش دارند که در دو دسته نورون‌ها و گلیا طبقه‌بندی می‌شوند. به‌صورت کلی، نورون‌ها سلول هایی تخص‌‌یافته با دندریت‌های پذیرنده در یک انتها و آکسون های انتقال دهنده در انتهای دیگر هستند، این آرایش مبنای ساختاری برای سیگنا‌‌ل‌دهی عصبی ی‌‌طرفه را فراهم می‌کند. نورو‌ن‌‌ها می‌توانند سیگنال‌های الکتریکی و شیمیایی را دریافت کرده و به سلول‌های دیگر ازجمله سلول‌های پوششی غدد، سلول‌های ماهیچه‌ای و سلول‌های عصبی دیگر انتقال دهند. این سلول‌ها بسته به محل فعالیت و نقش خود، از نظر رنگ، اندازه، شکل و ساختار متفاوت هستند. اما با این‌حال همه آنها از سه بخش اصلی جسم سلولی(سوما)، دندریت‌ها و آکسون تشکیل شده‌اند.

ساختار کلی نورون‌ها

بخش داخلی نورون‌ها همانند سایر سلول‌های بدن انسان، از دو بخش اصلی هسته و سیتوپلاسم تشکیل شده است. هسته در بخش جسم‌ سلولی قرار دارد و سیتوپلاسم در سراسر نورون، از انتهای آزاد دندریت‌ها گرفته تا پایانه‌های آکسونی و در حد فاصل هسته و غشای پلاسمایی سلول، وجود دارد.

جسم سلولی

جسم سلولی، بخش تقریبا کروی نورون است که قسمت داخلی آن توسط سیتوپلاسم پر شده و از طریق غشای پلاسمایی از مایعات اطراف نورون جدا شده است. سیتوپلاسم متشکل از دو بخش سیتوسل و اندامک‌ها است. بخش سیتوسل، محلولی نمکی و غنی از پتاسیم است و اندامک‎‌های جسم سلولی نورون‌ها، ساختارهای غشا داری هستند که در اکثر سلول‌های جانوری وجود دارند و مهم‌ترین آنها شامل هسته، شبکه آندوپلاسمی زبر و صاف، میتوکندری و دستگاه گلژی است. جسم‌سلولی به‌واسطه اجزایی که دارد، مرکز متابولیک(تولید انرژی) و تروفیک(مربوط به تغذیه) نورون است و ساخت بیشتر پروتئین‌ها، فسفولیپیدها و سایر درشت‌ملکول‌های مورد نیاز نورون، در این بخش انجام می‌شود.

از نظر بافت‌شناسی، اصطلاح “هسته” به ساختاری تقریبا کروی‌شکل اطلاق میشود که معمولا در مرکز جسم‌سلولی قرار دارد. محتویات هسته توسط پوششی بنام “پوشش هسته” محصور شده است، این پوشش از دولایه غشای پلاسمایی تشکیل شده و منافذ متعددی برای ارتباط با فضای سیتوپلاسم دارد. غشای خارجی پوشش هسته، با غشای شبکه آندوپلاسمی پیوسته بوده و فضای بین دو غشای هسته ای نیز با فضای داخل شبکه آندوپلاسمی در ارتباط است.

هسته

هسته مرکز کنترل در سلول است و دستورهایی را برای رشد، بلوغ، تکثیر و یا مرگ، به سلول صادر میکند. کروموزوم‌ها در اکثر سلول‌های بدن انسان در هسته مستقر شده‌اند و محتوای DNA مشترکی با سایر سلول‌های بدن انسان دارند و آنچه یک نورون را از نظر عملکردی و ساختاری از یک سلول کبدی متمایز می‌کند، استفاده و یا عدم استفاده از ژن‌های مشخصی در نورون‌ها نسبت به سلول‌های کبدی است. نورون‌ها برای استفاده از اطلاعات ژن‌ها، ابتدا باید در هسته و در طی فرایند رونویسی یک رونوشت از کدهای ژن مدنظر خود تهیه کنند. ملکول‌های حاصل از رونویسی، RNAها هستند که انواع مختلفی دارند، نوعی از RNA که منجر به ساخت پروتئین میشود mRNA نام دارد. mRNAهای ساخته شده برای اینکه در فرایند ترجمه و ساخت پروتئین‌ها شرکت کنند ابتدا طی تغییراتی بالغ شده و با عبور از منافذ هسته وارد سیتوپلاسم میشوند و با قرار گرفتن در ساختارهای بدون غشا و دو قسمتی به نام ریبوزوم‌ها، در فرایند پروتئین سازی شرکت می‌کنند.

محل اصلی ساخت پروتئین در نورون‌ها، شبکه آندوپلاسمی زبر می‌باشد و عمده ریبوزوم‌ها نیز بر روی مجموعه بخش‌های غشایی از شبکه آندوپلاسمی زبر قرار دارند، علاوه بر این ریبوزوم‌ها بصورت آزاد نیز در سیتوپلاسم وجود دارند. پروتئین‌های ساخته شده، درمواردی مستقیما وارد سیتوسل میشوند و درمواردی دیگر وارد شبکه آندوپلاسمی و سپس دستگاه گلژی می‌شوند تا در نهایت برای ایفای نقش خود آماده شوند و به محل فعالیت خود فرستاده شوند.

شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی در نورون‌ها

نورون‌ها ازجمله سلول‌هایی هستند که شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی گسترده ای برای ساخت مواد مورد نیاز خود دارند. این ساختارها عمدتاً از غشای دولایه لیپیدی، شبیه به غشای سلولی تشکیل شده‌اند و دیواره‌های آن‌ها مملو از آنزیم‌های پروتئینی است که ساخت بسیاری از مواد مورد نیاز سلول را کاتالیز می‌کنند. دستگاه گلژی از مجموعه ای از دیسک‌های محصور در غشاء، در جسم سلولی تشکیل شده است و در دورترین فاصله از هسته قرار دارد، دستگاه گلژی که اولین بار در سال 1898 توسط Camillo Golgi توضیح داده شد، مکانی برای پردازش شیمیایی گسترده پروتئین‌ها پس از ترجمه است. اعتقاد بر این است که یکی از عملکردهای مهم دستگاه گلژی مرتب‌سازی پروتئین‌های خاصی است که برای تحویل به بخش‌های مختلف نورون، مانند آکسون و دندریت‌ها، تعیین می‌شوند. وزیکول‌های حاوی پروتئین که از شبکه آندوپلاسمی زبر جوانه می‌زنند به دستگاه گلژی منتقل می‌شوند، جایی که پروتئین‌ها اصلاح می‌شوند، بسته‌بندی شده در وزیکول‌ها، و به سایر مکان‌های داخل سلولی (مانند پایانه‌های عصبی) منتقل می‌شوند.

میتوکندری یکی دیگر از اندامک‌های فراوان در جسم سلولی نورون است و در آن واکنش‌های مربوط به تنفس سلولی انجام شده و انرژی مورد نیاز سلول تولید می‌شود. ATP واحد انرژی در سلول است. انرژی شیمیایی ذخیره شده در ATP ، انرژی موردنیاز برای بیشتر واکنش‌های بیوشیمیایی نورون را تامین می کند. به عنوان مثال، پروتئین‌های ویژه‌ای در غشای نورون‌ها از انرژی آزاد شده توسط تجزیه ATP به ADP برای پمپ مواد خاصی و جابجایی آنها در عرض غشا استفاده می کنند. این ساختارهای کروی یا میله ای شکل، غشایی دولایه دارند. غشای داخلی شامل چین‌هایی است که به داخل میتوکندری می‌چرخند و بسیاری از آنزیم‌های دخیل در مراحل مختلف تنفس‌سلولی روی این غشاء قرار دارند. میتوکندری‌ها در جسم‌سلولی، دندریت‌‌ها و آکسون نورون وجود دارند.

لیزوزوم‌ها وزیکول‌های کوچک متصل به غشاء هستند که از دستگاه گلژی منشأ می‌گیرند و حاوی آنزیم‌های هیدرولیزکننده هستند.

نورون‌‌ها شکل و ساختار منحصربه‌فردی برای انجام وظایف اختصاصی خود دارند و این ساختار خاص به علت وجود اسکلت سلولی است که از میکروتوبول‌ها، ریزرشته‌ها و نوروفیلامنت‌ها تشکیل شده است. اسکلت سلولی به عنوان یکی از اجزای سیتوپلاسمی، تعیین کننده اصلی شکل یک نورون است. اجزای اسکلت سلولی بصورت مداوم درحال حرکت بوده و ساکن نیستند.

آکسون، بخش سلولی دیگری است که تنها در سلول‌های عصبی وجود دارد و ساختاری اختصاص یافته برای انتقال اطلاعات در فواصل دور، در سیستم عصبی است. آکسون در امتداد جسم سلولی است و تمایز آن از جسم سلولی با کاهش تعداد ریبوزوم‌های آزاد و عدم گسترش شبکه آندوپلاسمی به این بخش مشخص می‌شود. ترکیب پروتئین‌های غشای جسم سلولی با غشای آکسون متفاوت است. بصورت کلی این تفاوت‌های ساختاری بین آکسون و جسم سلولی به تمایزات عملکردی تبدیل می‌شوند. از آنجایی که در آکسون ریبوزوم وجود ندارد، سنتز پروتئین در آکسون انجام نمی‌شود، این بدان معنی است که تمام پروتئین های موجود در آکسون باید از جسم‌سلولی منشاء بگیرند. پروتئین های غشایی مختلف در آکسون، این ساختار را قادر به هدایت و انتقال اطلاعات میکنند.

آکسون‌ها از طریق بخش‌های انتهایی خود بنام پایانه های آکسونی با اطراف خود، ارتباطی بنام سیناپس در فضای سیناپسی ایجاد می‌کنند تا پیام هدایت شده، منتقل شود. پایانه‌های آکسونی برای اینکه بتوانند این وظیفه را انجام دهند ویژگی‌های ساختار متفاوتی نسبت به طول آکسون و ابتدای آن دارند. برای مثال میکروتوبول‌ها به پایانه‌های آکسونی گسترش نمی‌یابد و در پایانه های آکسونی ریزکیسه‌هایی از جنس غشای سلولی، بنام وزیکول‌های سیناپسی وجود دارند که قطر آنها حدود 50 نانومتر است. سطحی از غشای آکسون در بخش پایانه‌های آکسونی حاوی ترکیب خاصی از پروتئین های غشایی است و همچنین سیتوپلاسم انتهایی آکسون دارای میتوکندری‌های متعددی برای تامین انرژی موردنیاز سلول برای هدایت و انتقال پیام عصبی است.

دندریت ها انشعبات عصبی‌ای هستند که از جسم سلولی خارج می‌شوند. این انشعابات با هزاران فضای سیناپسی پوشیده شده و عملکردی مشابه آنتن های گیرنده برای نورون دارند. غشای دندریت‌ها در محل سیناپس، مولکول‌های پروتئینی اختصاص یافته‌ای دارد که ناقلین عصبی آزاد شده را در فضای سیناپسی شناسایی میکنند.

دندریت‌های برخی نورون‌ها توسط ساختارهایی به نام خارهای دندریتی پوشیده شده‌اند که انواع ورودی‌های سیناپسی را دریافت می کنند. خارها شبیه کیسه‌های کوچکی هستند که از دندریت‌ها آویزان می شوند. اعتقاد بر این است که خارهای دندریتی واکنش‌های شیمیایی مختلفی را که توسط برخی از انواع فعال‌کننده‌های سیناپسی ایجاد می شوند، ممکن می‌کنند. خارهای دندرتی به نوع و میزان فعالیت سیناپسی آن نورون حساس هستند. عملکرد اصلی دندریت‌ها افزایش سطح برای دریافت سیگنال‌ها است که وجود خارهای دندریتی باعث افزایش بیشتر سطح سیناپسی نورون می شود. در بیشتر موارد، سیتوپلاسم در دندریت‌ها مشابه آکسون‌ها بوده و مملو از عناصر اسکلت سلولی و میتوکندری است.

دانش بیشتر در زمینه اجزای مختلف نورون می‌تواند به کسب درک بهتری از نحوه عملکرد نورون‌ها و سیستم عصبی و همچنین چگونگی حل اختلالات مختلف تأثیر بگذارد.

مهسا حصاری

References

1.Bear, M. F., Connors, B. W., & Paradiso, M. A. (2015). Neuroscience: Exploring the brain (4th ed.). Lippincott Williams and Wilkins.

2.Hall, J. E. (2015). Guyton and hall textbook of medical physiology (13th ed.). W B Saunders.

3.Siegel, A., & Sapru, H. N. (2018). Essential Neuroscience (4th ed.).