Citoesqueleto do neurônio: partes e funções - Psicologia - 2023

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O citoesqueleto é uma estrutura tridimensional em todas as células eucarióticas e, portanto, pode ser encontrado nos neurônios.

Embora não difira muito de outras células somáticas, o citoesqueleto dos neurônios tem algumas características próprias, além de ter sua importância quando apresentam defeitos, como é o caso da doença de Alzheimer.

A seguir veremos os três tipos de filamentos que compõem essa estrutura, suas peculiaridades em relação ao restante do citoesqueleto e como ele é afetado no Alzheimer.

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O citoesqueleto do neurônio

O citoesqueleto é um dos elementos definidores das células eucarióticas, ou seja, aqueles que possuem um núcleo definido, uma estrutura que pode ser observada em células animais e vegetais. Essa estrutura é, em essência, o andaime interno no qual as organelas se baseiam, organizando o citosol e as vesículas que nele se encontram, como os lisossomos.

Os neurônios são células eucarióticas especializadas em formar conexões entre si e constituir o sistema nervoso e, como acontece com qualquer outra célula eucariótica, os neurônios possuem um citoesqueleto. O citoesqueleto do neurônio, estruturalmente falando, não é muito diferente de qualquer outra célula, possuindo microtúbulos, filamentos intermediários e filamentos de actina.

A seguir, veremos cada um desses três tipos de filamentos ou tubos, especificando como o citoesqueleto do neurônio difere do de outras células somáticas.

Microtúbulos

Os microtúbulos do neurônio não são muito diferentes daqueles que podem ser encontrados em outras células do corpo. Sua estrutura principal consiste em um polímero de subunidades de tubulina de 50 kDa, que é aparafusado de forma a formar um tubo oco de 25 nanômetros de diâmetro.

Existem dois tipos de tubulina: alfa e beta. Ambas são proteínas não muito diferentes uma da outra, com similaridade de sequência próxima a 40%. São essas proteínas que constituem o tubo oco, por meio da formação de protofilamentos que se unem lateralmente, formando assim o microtúbulo.

A tubulina é uma substância importante, uma vez que seus dímeros são responsáveis por unir duas moléculas de trifosfato de guanosina (GTP), dímeros que têm a capacidade de realizar atividade enzimática nessas mesmas moléculas. É por meio dessa atividade da GTPase que está envolvida a formação (montagem) e desmontagem (desmontagem) dos próprios microtúbulos, conferindo flexibilidade e capacidade de modificar a estrutura do citoesqueleto.

Microtúbulos e dendritos de axônio não são contínuos com o corpo celular, nem estão associados a qualquer MTOC (centro de organização de microtúbulos) visível. Os microtúbulos axonais podem ter 100 µm de comprimento, mas têm polaridade uniforme. Em contraste, os microtúbulos dos dendritos são mais curtos, apresentando polaridade mista, com apenas 50% de seus microtúbulos orientados para a terminação distal ao corpo celular.

Embora os microtúbulos dos neurônios sejam constituídos pelos mesmos componentes que podem ser encontrados em outras células, deve-se observar que eles podem apresentar algumas diferenças. Os microtúbulos do cérebro contêm tubulinas de diferentes isotipos e com uma variedade de proteínas associadas a eles. O que mais, a composição dos microtúbulos varia dependendo da localização dentro do neurônio, como axônios ou dendritos. Isso sugere que os microtúbulos no cérebro podem se especializar em diferentes tarefas, dependendo dos ambientes exclusivos que o neurônio fornece.

Filamentos intermediários

Tal como acontece com os microtúbulos, os filamentos intermediários são componentes tanto da citoestrutura neuronal quanto de qualquer outra célula. Esses filamentos desempenham um papel muito interessante na determinação do grau de especificidade da célula, além de serem usados como marcadores de diferenciação celular. Na aparência, esses filamentos lembram uma corda.

No corpo existem até cinco tipos de filamentos intermediários, ordenados de I a V e, sendo alguns deles os que podem ser encontrados no neurônio:

Os filamentos intermediários dos tipos I e II são de natureza queratina e podem ser encontrados em várias combinações com células epiteliais do corpo.. Em contraste, as células do tipo III podem ser encontradas em células menos diferenciadas, como células gliais ou precursores neuronais, embora também tenham sido observadas em células mais formadas, como as que compõem o tecido muscular liso e nos astrócitos.

Os filamentos intermediários do tipo IV são específicos dos neurônios, apresentando um padrão comum entre éxons e íntrons., que diferem significativamente daqueles dos três tipos anteriores. Tipo V são aqueles encontrados nas lâminas nucleares, formando a parte que circunda o núcleo da célula.

Embora esses cinco tipos diferentes de filamentos intermediários sejam mais ou menos específicos para certas células, vale a pena mencionar que o sistema nervoso contém uma diversidade deles. Apesar de sua heterogeneidade molecular, todos os filamentos intermediários nas células eucarióticas aparecem, como mencionamos, como fibras que se assemelham a uma corda, com diâmetro entre 8 e 12 nanômetros.

Os filamentos neurais pode ter centenas de micrômetros de comprimento, além de ter projeções em forma de braços laterais. Em contraste, em outras células somáticas, como as da glia e as células não neuronais, esses filamentos são mais curtos, sem braços laterais.

O principal tipo de filamento intermediário que pode ser encontrado nos axônios mielinizados do neurônio é composto por três subunidades de proteínas, formando um tripleto: uma subunidade de alto peso molecular (NFH, 180 a 200 kDa), um meio de subunidade de peso molecular (NFM , 130 a 170 kDa) e uma subunidade de baixo peso molecular (NFL, 60 a 70 kDa).Cada subunidade de proteína é codificada por um gene separado. Essas proteínas são aquelas que compõem os filamentos do tipo IV, que se expressam apenas em neurônios e possuem uma estrutura característica.

Mas embora os do sistema nervoso sejam do tipo IV, outros filamentos também podem ser encontrados nele. A vimentina é uma das proteínas que compõem os filamentos do tipo III, presente em uma ampla variedade de células, incluindo fibroblastos, microglia e células de músculo liso. Eles também são encontrados em células embrionárias, como precursores de glia e neurônios. Astrócitos e células de Schwann contêm proteína glial fibrilar ácida, que constitui filamentos do tipo III.

Microfilamentos de actina

Microfilamentos de actina são os componentes mais antigos do citoesqueleto. Eles são compostos por monômeros de actina de 43 kDa, dispostos como duas cordas de contas, com diâmetros de 4 a 6 nanômetros.

Microfilamentos de actina podem ser encontrados em neurônios e células gliais, mas estão especialmente concentrados em terminais pré-sinápticos, espinhas dendríticas e cones de crescimento neural.

Qual o papel do citoesqueleto neuronal no Alzheimer?

Foi encontrado uma relação entre a presença de peptídeos beta-amilóides, componentes de placas que se acumulam no cérebro na doença de Alzheimer, e a rápida perda de dinâmica do citoesqueleto neuronal, especialmente nos dendritos, onde o impulso nervoso é recebido. Como essa parte é menos dinâmica, a transmissão de informações torna-se menos eficiente, além de diminuir a atividade sináptica.

Em um neurônio saudável, seu citoesqueleto é composto por filamentos de actina que, embora ancorados, possuem certa flexibilidade. Para que ocorra o dinamismo necessário para que o neurônio se adapte às demandas do meio, existe uma proteína, a cofilina 1, que é responsável por cortar os filamentos de actina e separar suas unidades. Assim, a estrutura muda de forma, porém, se a cofilina 1 for fosforilada, ou seja, se for adicionado um átomo de fósforo, ela para de funcionar corretamente.

Foi demonstrado que a exposição a peptídeos beta-amilóides induz uma maior fosforilação da cofilina 1. Isso faz com que o citoesqueleto perca dinamismo, à medida que os filamentos de actina se estabilizam e a estrutura perde flexibilidade. As espinhas dendríticas perdem a função.

Uma das causas que tornam a cofilina 1 fosforilada é quando a enzima ROCK (Rho-quinase) atua sobre ela. Essa enzima fosforila moléculas, induzindo ou desativando sua atividade, e seria uma das causas dos sintomas de Alzheimer, já que desativa a cofilina 1. Para evitar esse efeito, principalmente nos estágios iniciais da doença, existe o fármaco Fasucil, que inibe a ação dessa enzima e evita que a cofilina 1 perca sua função.