MorphologyMorphologyМорфология1026-35432949-2556Eco-Vector39861210.17816/morph.398612ArticlesСтатьиResearch ArticleINTERDEPENDENT CHANGES OF THE AXON AND SCHWANN CELL IN THE PROCESS OF REACTIVE REMODELING OF A MYELINATED NERVE FIBERВЗАИМОЗАВИСИМЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ АКСОНА И ШВАННОВСКОЙ КЛЕТКИ В ПРОЦЕССЕ РЕАКТИВНОЙ ПЕРЕСТРОЙКИ МИЕЛИНОВОГО ВОЛОКНАKokurinaT. N.КокуринаТатьяна Николаевна

лаборатория функциональной морфологии и физиологии нейрона

kokurina.tatyana@mail.ruSotnikovO. S.СотниковОлег Семенович

лаборатория функциональной морфологии и физиологии нейрона

sotnikov@kolt.infran.ruNovakovskayaS. A.НоваковскаяСветлана Алексеевнаnovakovskaya@tut.byYegorovA. S.ЕгоровАлександр СергеевичKozhevetzR. V.КожевецРита ВикторовнаSolnuschkinS. D.СолнушкинДмитрий Сергеевич

лаборатория функциональной морфологии и физиологии нейрона

ChikhmanV. N.ЧихманВалерий Николаевич

лаборатория функциональной морфологии и физиологии нейрона

chi@physiology.spb.ruRAS I. P. Pavlov Institute of PhysiologyИнститут физиологии им. И. П. Павлова РАНInstitute of PhysiologyИнститут физиологии НАН Беларуси150420131432VOL 143, NO2 (2013)ТОМ 143, №2 (2013)03504209052023Copyright ©; 2013, Eco-VectorCopyright ©; 2013, Эко-Вектор2013Eco-VectorЭко-Векторhttps://j-morphology.com/1026-3543/article/view/398612

Using the inverted phase-contrast microscope, the living undamaged frog sciatic nerve fibers and the fibers mechanically injured to varying degrees, were studied. It was found that the swelling of myelin incisures (MI) (of Schmidt–Lanterman) occured according to the principles similar to those controlling the changes of the myelin gap (node of Ranvier) and depended on the swelling of a Schwann cell (SC) perikaryon. It was detected that this was a single process, which which could be united in a complex of nonspecific changes of a myelinated nerve fiber. It was also demonstrated that under the action of mechanical injury and hypotonic solution, swelling of MI, nodes of Ranvier and SC perikaryon occurred without modifications of outer fiber diameter, due to the pronounced local axon thinning. Electron microscopic study of the cytoskeletal axonal structures showed that there was not a simple local contraction of an axon, but a significant local increase in the density of cytoskeletal components of the axoplasm (by 200–275%). Reactive reversible remodeling of a myelinated fiber suggests a new type of interaction between the axon and SC, the mechanism of reversible translocation of liquid axoplasmic fraction to the glial cell cytoplasm.

С помощью инвертированного фазово-контрастного микроскопа были изучены живые неповрежденные и в разной степени механически травмированные волокна седалищного нерва лягушки. Обнаружено, что набухание насечек миелина (НМ) (Шмидта—Лантермана) происходит по принципам, сходным с изменениями, происходящими в области узлового перехвата, и зависит от набухания перикариона шванновской клетки (ШК). Было выявлено, что это — единый процесс, который может быть объединён в комплекс неспецифических изменений миелинового нервного волокна. Также показано, что при действии механической травмы и гипотонического раствора набухание НМ, узловых перехватов и перикариона ШК происходит при неизменённом наружном диаметре волокна, за счёт резкого локального истончения аксона. Электронно-микроскопическое изучение цитоскелетных структур аксона показало, что происходит не просто его локальное сужение, а существенное местное увеличение плотности расположения цитоскелетных компонентов аксоплазмы (на 200–275%). Реактивная обратимая перестройка миелинового волокна предполагает новый тип взаимодействия аксона и ШК, механизм обратимой транслокации жидкой фракции аксоплазмы в цитоплазму глиоцита.

myelinated fibermyelin (Schmidt-Lanterman) incisuresnode of RanvierSchwann cell perikaryonwater exchange in the fiberмиелиновое волокнонасечки миелина (Шмидта—Лантермана)узловой перехват (Ранвье)перикарион шванновской клеткиводообмен внутри нервного волокнаБыков В. Н. Морфофункциональная характеристика седалищного нерва в норме и при недостаточности функций печени: Автореф. дис. … канд. мед. наук. СПб., 2003.Жихорев В. И. Судебно-медицинская оценка дезорганизации кардиальных нервных структур при некоторых видах смерти: Автореф. дис. … канд. мед. наук. М., 2007.Запрянова Э., Сотников О. С., Сергеева С. С. и др. Реакция аксонов предшествует демиелинизации в экспериментальных моделях рассеянного склероза. Морфология, 2002, т. 122, вып. 5, с. 54–59.Русанова Д. В. Закономерности и механизмы поражения периферических нервов при воздействии металлической ртути и комплекса токсических веществ: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Иркутск, 2007.Семченко В. В. и Степанов С. С. Нейроглия. В кн.: Руководство по гистологии. СПб., СпецЛит, 2011, с. 519–532.Сотников О. С. Динамика структуры живого нейрона. Л., Наука, 1985.Allt G. The node of Ranvier in experimental allergic neuritis: an electron microscope study. J. Neurocytol., 1975, v. 4, № 1, p. 63–76.Bay V. and Butt A. M. Relationship between glial potassium re gulation and axon excitability: a role for glial Kir4.1 channels. Glia, 2012, v. 60, № 4, p. 651–660.Cajal S. R. Sobre un nuevo proceder de impregnacion de la neuroglia y sus resultados en los centros nerviosos del hombre y animals. Trab. Lab. Invest. Biol., 1913, v. 11, p. 219–237.Casanova B., Martínez-Bisbal M.C., Valero C. et al. Evidence of Wallerian degeneration in normal appearing white matter in the early stages of relapsing-remitting multiple sclerosis: a HMRS study. J. Neurol., 2003, v. 250, p. 22–28.Gaudet A. D., Popovich P. G. and Ramer M. S. Wallerian degeneration: gaining perspective on inflammatory events after peripheral nerve injury. J. Neuroinflammation, 2011, v. 8, p. 110.Kawagashira Y., Koike H., Tomita M. et al. Morphological progression of myelin abnormalities in IgM-monoclonal gammopathy of undetermined significance anti-myelin-associated glycoprotein neuropathy. J. Neuropathol. Exp. Neurol., 2010, v. 69, p. 1143– 1157.Kilinc D., Gallo G. and Barbee K. A. Mechanical membrane injury induces axonal beading through localized activation of calpain. Exp. Neurol., 2009, v. 219, p. 553–561.Malkinson G. and Spira M.E. Clustering of excess growth resources within leading growth cones underlies the recurrent «deposition» of varicosities along developing neurites. Exp. Neurol., 2010, v. 225, p. 140–153.Mastaglia F.L., McDonald W.I., Watson J.V. and Jogendran K. Effects of x-radiation on the spinal cord: an experimental study of the morphological changes in central nerve fibres. Brain, 1976, v. 99, p. 101–122.Nans A., Einheber S., Salzer J. L. et. al. Electron tomography of paranodal septate-like junctions and the associated axonal and glial cytoskeletons in the central nervous system. J. Neurosci. Res., 2011, v. 89, p. 310–319.Olmarker K., Nordborg C., Larsson K. et al. Ultrastructural changes in spinal nerve roots induced by autologous nucleus pulposus. Spine, 1996, v. 21, p. 411–414.Ransom B.R. and Fern R. Does astrocytic glycogen benefit axon function and survival in CNS white matter during glucose deprivation? Glia, 1997, v. 21, p. 134–141.Reynolds R.J., Little G.J., Lin M. et al. Imaging myelinated nerve fibres by confocal fluorescence microscopy: individual fibres in whole nerve trunks traced through multiple consecutive internodes. J. Neurocytol., 1994, v. 23, p. 555–564.Scherer S. S., Arroyo J. and Peles E. Functional organization of the nodes of Ranvier. J. In: Myelin Biology and Disorders, Amsterdam, Boston et al., Elsevier, Acad. Press, 2004, v. 1, p. 89–107.Speidel C. C. The experimental induction of visible structural changes in single nerve fibres in living frog tadpoles. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biology, 1936, v. 4, p. 13–17.Takahashi M., Billups B., Rossi D. et al. The role of glutamate transporters in glutamate homeostasis in the brain. J. Exp. Biol., 1997, v. 200, Pt 2, p. 401–409.Trapp B. D. and Kidd G. J. Structure of the myelinated axon. In: Myelin Biology and Disorders, Amsterdam, Boston et al., Elsevier, Acad. Press, 2004, v. 1, p. 3–28.Yin X., Kidd G. J., Nave K.-A. et al. P0 Protein is required for and can induce formation of Schmidt-Lantermann incisures in myelin internodes. J. Neurosci., 2008, v. 28, p. 7068–7073.Yu R. C. and Bunge R. P. Damage and repair of the peripheral myelin sheath and node of Ranvier after treatment with trypsin. J. Cell Biol., 1975, v. 64, p. 1–14.