髓鞘的结构与功能

更新于 2026年11月09日 版权声明
一、髓鞘的结构与功能

(一)结构

髓鞘是由成髓鞘的神经胶质细胞围绕神经元的轴突构成,使神经纤维具有电绝缘性。组织形态学研究发现,周围神经系统的髓鞘是由单个施万细胞的突起节段性包绕在轴突周围,形成规则的螺旋状排列的高度特化的多层膜结构。一个施万细胞只形成一个髓鞘节段,髓鞘外有完整的基膜,两个髓鞘节段之间的结构称为郎飞结。中枢神经系统(CNS)的髓鞘则是由少突胶质细胞包绕轴索所形成。现已清楚,一个少突胶质细胞包被数根不同节段的神经轴索,包被轴索数的多寡与少突胶质细胞类型有关。Ⅰ型和Ⅱ型少突胶质细胞,每个细胞可以包被30根轴索,Ⅲ型包被5根,Ⅳ型包被1根轴索,平均每个少突胶质细胞包被十多根轴索。在周围神经中,髓鞘的面积与轴索的直径成正比,而中枢神经中,髓鞘面积与轴索直径成反比。Ⅰ型和Ⅱ型少突胶质细胞包绕数目众多的小面积的轴索,髓鞘薄,平均面积500 μm2;Ⅲ型和Ⅳ型少突胶质细胞则包绕数目较少、直径粗的轴索,髓鞘也较厚,达3万μm2。周围神经施万细胞包被的面积可达15万μm2。

(二)成分和功能

髓鞘的主要成分由类脂质(lipids)和蛋白质所组成,前者占70%~90%,蛋白质占髓鞘干重的10%~30%。

1.类脂质 是髓鞘的主要成分。在中枢神经与周围神经中起轴索的保护和神经兴奋传导的绝缘作用。在中枢神经髓鞘的类脂质中有胆固醇、磷脂和糖脂,它们之间的比例为4∶3∶2或4∶4∶2。除胆固醇外,髓鞘磷脂最多,其中糖基鞘磷脂,特别是半乳糖脑苷脂(GALC)和它的磷基衍生物硫苷脂等是用于免疫组化髓鞘的重要标志。除此之外,还有许多半乳糖磷脂,如脑苷脂的脂肪酯酶、神经节苷脂等。神经节苷脂,特别是GM4主要存在于中枢髓鞘,不存在或极少存在于周围神经髓鞘。

2.蛋白质 髓鞘的蛋白质称髓鞘蛋白,其中80%由髓鞘碱性蛋白(MBP)和蛋白脂质蛋白(PLP)及其异构体DM20所组成。还有量少但很有意义的髓鞘蛋白,如占4%的2′,3-环核苷-3-磷酸酯酶(CNP),小于1%的髓鞘相关糖蛋白(MAG),小于0.1%的髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)。此外,还有一些非常特殊的蛋白质,如髓鞘少突胶质细胞特异蛋白(MOSP)、髓鞘相关少突胶质细胞碱性蛋白(MOBP)、少突髓鞘糖蛋白(OMgp)Nogo、P2蛋白、转铁蛋白、碳酸酐酶和跨膜蛋白、裂隙结合蛋白(CX32,CX47)等。

(1)髓鞘碱性蛋白:约占髓鞘蛋白的30%,主要功能是在细胞质内融合髓鞘层。髓鞘碱性蛋白是一组由位于染色体18q22-q的基因变异拼接而表达产生的包含7个成员的蛋白家族。MBP广泛存在于中枢和周围神经系统的髓鞘机构中,甚至在原始的脊椎动物也有MBP成分。MBP主要成分是包含169个氨基酸的多肽,是髓鞘成分的主要蛋白。在周围神经系统,MBP被称为P1蛋白。测序研究发现了很多MBP的肽段,对其抗原性以及同实验性变态反应性脑脊髓炎(EAE)和多发性硬化(MS)的关系做过分别的研究。用这些肽段注射至实验动物,同样可以诱导出EAE模型。研究显示MBP肽段82-100,84-130,85-99与MS患者表达的主要组织相容性抗原(MHC)具有相对的亲和性,因此作为MS候选的自身抗原。(https://www.daowen.com)

(2)蛋白脂质蛋白:是一种疏水的整合性膜蛋白,约占成人CNS髓鞘蛋白成分的50%。PLP基因能编码276个氨基酸组成的多肽,带有5个强疏水性的跨膜区域,它与脂质双分子层嵌合,形成致密的髓鞘板层。PLP的分子量大约是30 000,其基因的蛋白编码区在人、大鼠以及小鼠物种中呈现高度的保守性。染色体Xq22上PLP基因的突变可以引起X连锁隐性遗传的白质脑病也称作佩梅(Pelizaeus-Merzbacher)病,该病是PLP合成缺陷所致的一种变性疾病,临床表现为协调能力、运动功能以及智能的缺陷。PLP在MS免疫发病中的直接作用尚不明确。但是,随着研究发现不同的PLP致脑炎性的多肽可以诱发EAE,其在MS发病中的作用也开始受到关注。在SJL/J鼠的EAE模型中,发现针对PLP139-151显著的T细胞反应,而随着疾病的复发表位扩散至PLP178-191。当PLP肽段注射入SJL/J小鼠或Lewis大鼠后,免疫系统中Th1细胞介导的免疫反应占上风,导致T细胞进入脊髓而产生不同程度的麻痹表现。PLP肽段PLP104-117,PLP142-153和PLP190-209认为是动物的致脑炎肽段,而人类MS发病研究中发现它们可以作为抗原表位与HLA-DR2结合。

(3)髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG):MOG的基因位于染色体6p21.3-p22。MOG是一种跨膜糖蛋白,仅存在于CNS髓鞘膜和少突胶质细胞的最外层,是免疫球蛋白超家族的成员,是制作实验性脑特异性脱髓鞘病的主要抗原。MOG含量较少,约占髓鞘蛋白总量的0.01%~0.05%。与其他髓鞘蛋白比较MOG在发育过程中延迟表达24~48小时,因此可作为成熟少突胶质细胞的标记。成熟的人MOG由218个氨基酸组成,其胞外段含有122个氨基酸,形成免疫球蛋白样结构域,包含35-55,67-87,104-117肽段等多个抗原表位,可以与T细胞或B细胞结合。随着研究的深入,MOG在CNS脱髓鞘病中的作用越来越受到关注。该蛋白质仅存在于中枢神经系统髓鞘外膜的表面,不存在于周围神经的髓鞘中。因此,该蛋白的免疫反应可直接证明中枢神经的髓鞘反应。

MOG含量虽然很少,但它具有高度免疫原性。在EAE的研究中表明,MOG是唯一既能引起脱髓鞘抗体反应,又能引起T细胞反应的中枢神经系统髓鞘蛋白成分。血清和脑脊液抗MOG抗体的检测发现,很多CNS炎症性疾病存在抗MOG抗体的表达,但是持续时间短暂,而MS患者中抗MOG IgG持续存在。临床孤立综合征(CIS)患者中抗MOG IgM抗体即升高。缓解复发性多发性硬化(RRMS)患者复发时抗MOG IgM抗体滴度增高,另外继发进展性多发性硬化(SPMS)患者中也可检测到高滴度的抗自身MOG抗体。由此推测,抗MOG抗体可能与MS疾病的活动相关,可以作为预测MS复发和MS进展的生物学标记。没有直接证据显示抗MOG抗体是导致脱髓鞘事件的发生原因,抗体的出现或升高也可能是引起脱髓鞘免疫损伤的旁路效应。

(4)髓鞘相关糖蛋白:髓鞘中的含量以中枢稍多,<1%,周围神经中含量约为0.1%。MAG有2个同构体称L-MAG和L-MAG形成的成年人的髓鞘。MAG是一组免疫球蛋白超家族基因调节蛋白,它与神经细胞黏附分子有很好的同源性。MAG位于髓鞘的外表,在细胞质外面的MAG部分有许多磷酸化点,它与许多跨膜传导途径有关,因此在髓鞘膜中起重要的信号传导作用。此外,MAG也抑制轴索生长,结合Nogo和OMgp受体,从而与中枢神经系统的再生有关。在临床和实验研究中,MAG也可作为致敏抗原进行检测,但极少应用于MAG蛋白制作实验性动物模型。

(5)CNP:是一种环核酸磷酸酯酶,占髓鞘中总蛋白的4%,存在于中枢的少突胶质细胞和外周的施万细胞内,除了髓鞘的酶活性功能之外,认识尚不完整。

(6)Po:属IgC AM超家族的糖蛋白,50%以上存在于周围神经的施万细胞中,对髓鞘化的施万细胞高度特异,但也表达于中枢的少突胶质细胞和非髓鞘化的施万细胞。Po主要功能为在髓鞘层间起黏附作用,它与PLP在中枢神经髓鞘作用相同。Po基因敲除小鼠表现为严重的髓鞘发育不良和轴索变性。Po,PMP22,CX32等基因突变是腓骨肌萎缩症(CMT)发病的主要基础。实验证明,应用Po制作实验性变态反应性动物模型,既产生周围神经病,同时亦产生脑部损害。

(7)P2蛋白:主要存在于周围神经和脊髓,不存在于脑部髓鞘。P2是一种碱性蛋白,属于脂肪酸结合蛋白家族,分布于施万细胞胞质中。该蛋白用作实验性变态反应性神经根神经炎动物模型的免疫抗原。

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