Neurofilamen adalah jenis filamen menengah setebal 7 nanometer yang ada di sitoplasma neuron. Mereka terlibat dalam pemeliharaan struktur saraf dan transportasi aksonal.
Terkadang struktur biologis menyimpan lebih banyak rahasia daripada yang kita pikirkan sebelumnya. Di dunia alam, pengetahuan praktis tidak terbatas, karena mencakup lapisan dan lapisan morfologis hingga mencapai senyawa paling dasar dari setiap makhluk hidup, asam amino dan unsur-unsur kimia yang menyusunnya. Sampai tingkat apa yang ingin kita capai dalam pencarian pengetahuan ini?
Di satu sisi, kita memiliki neuron dengan bagian yang dibatasi (akson, dendrit, dan soma), komunikasi di antara mereka melalui sinapsis, neurotransmiter, dan efeknya pada otak. Semua topik ini telah dibahas secara luas, tetapi kita masih dapat melangkah lebih baik. Dalam kesempatan ini, kita mengambil kesempatan untuk menunjukkan kepada Anda semua yang perlu Anda ketahui tentang neurofilamen.
- Artikel terkait: “Apa saja bagian dari neuron?”
Neurofilamen: kerangka saraf
Sungguh luar biasa mengetahui bahwa kerangka makhluk hidup terdiri dari sel-sel, tetapi ini juga membutuhkan “struktur rangka” mereka sendiri untuk mempertahankan bentuk dan fungsinya. Artinya, kita menemukan organisasi yang kompleks bahkan dalam unit fungsional paling dasar yang diberikan kehidupan kepada kita.
Karena kita tidak dapat membahas peran neurofilamen tanpa terlebih dahulu memahami organisasi struktural sel, kita akan berhenti sejenak pada sitoskeleton dan fungsinya.
Tentang sitoskeleton
Sitoskeleton didefinisikan sebagai jaringan tiga dimensi protein yang menyediakan dukungan internal dalam sel, tetapi juga campur tangan dalam pengangkutan senyawa, organisasi dan pembelahan sel. Melakukan analog dengan dunia makroskopik yang dapat diamati, jaringan kompleks ini akan bertindak seperti balok bangunan, tetapi juga seperti lift dan tangga. Luar biasa benar?
Sitoskeleton terdiri dari tiga senyawa utama:
- Mikrofilamen: terdiri dari dua rantai aktin, protein globular. Mereka mempertahankan bentuk sel.
- Filamen perantara: terdiri dari keluarga protein yang lebih heterogen, mereka memberikan stabilitas pada organel seluler karena ikatannya yang kuat.
- Mikrotubulus: terdiri dari alba dan beta tubulin, mereka bertanggung jawab untuk pergerakan zat di dalam sel dan pembelahannya.
Perlu dicatat bahwa struktur dan dinamika sitoskeleton bergantung pada cara sel berhubungan dengan luar (yaitu, matriks ekstraseluler) dan tekanan ketegangan, kekakuan dan kompresi yang dialaminya sepanjang perkembangannya.. Kita menghadapi kerangka kerja yang dinamis dan sama sekali tidak kaku, yang sangat menyesuaikan dengan proses yang dialami sel pada saat tertentu. Sekarang, bagaimana neurofilamen terkait dengan semua hal di atas?
Menavigasi sitoplasma
Jawaban atas pertanyaan sebelumnya sederhana, karena struktur yang menjadi perhatian kita saat ini tidak lebih dari filamen perantara sitoskeleton khusus untuk neuron.
Seperti sel lainnya, neuron memiliki kerangka fungsi struktural dan transporter. Jaringan protein ini terdiri dari tiga komponen, sangat mirip dengan yang telah kita jelaskan sebelumnya, karena mereka adalah mikrotubulus (atau neurotubulus), neurofilamen (filamen menengah) dan mikrofilamen. Sebelum tersesat dalam morfologi struktur ini, mari kita definisikan fungsi sitoskeleton neuron:
- Memediasi pergerakan organel antara berbagai area tubuh neuron.
- Perbaiki letak komponen tertentu (seperti reseptor kimia membran) di tempat yang tepat agar dapat berfungsi.
- Tentukan bentuk tiga dimensi dari neuron.
Seperti yang bisa kita lihat, tanpa kerangka protein ini, neuron (dan karena itu pemikiran manusia) tidak akan ada seperti yang kita kenal sekarang. Untuk memahami struktur neurofilamen, kita harus membedah morfologinya secara luas hingga ke tingkat dasar. Pergi untuk itu.
Pertama kita harus mengetahui “batu bata” paling dasar dari strukturnya, sitokeratin. Kita berurusan dengan protein berserat esensial dalam filamen menengah sel epitel, serta di kuku, rambut, dan bulu hewan. Asosiasi satu set protein ini secara linier menimbulkan monomer, dan dua rantai ini melingkar satu sama lain, menjadi dimer.
Pada gilirannya, dua dimer yang digulung menimbulkan struktur yang lebih tebal, kompleks tetramerik (tetra-empat, karena terdiri dari total empat monomer). Penyatuan beberapa kompleks tetramerik membentuk protofilamen, dan dua protofilamen bergabung, menjadi protofibril. Akhirnya, tiga protofibril melingkar memunculkan neurofilamen yang dicari.
Jadi, untuk memahami struktur filamen perantara ini, kita harus membayangkan serangkaian rantai yang berliku-liku untuk memberikan struktur “analog” (menyimpan jarak yang luar biasa) ke heliks ganda DNA yang diketahui semua orang. Setiap kali Anda menambahkan semakin banyak rantai yang saling berhubungan termasuk meningkatkan kompleksitas struktur dan ketebalannya. Seperti halnya kabel listrik, semakin banyak rantai dan lebih banyak belitan, semakin besar hambatan mekanis dari kerangka akhir.
Neurofilamen ini, dengan kompleksitas struktural vertigo, didistribusikan di sitoplasma neuron dan menghasilkan jembatan penghubung dengan neurotubulus dan menghubungkan membran sel, mitokondria, dan poliribosom. Perlu dicatat bahwa mereka adalah komponen sitoskeleton yang paling melimpah, karena mereka mewakili dukungan struktural internal neuron.
- Anda mungkin tertarik: “Sitoskeleton neuron: bagian dan fungsi”
Kasus praktis
Tidak semuanya direduksi menjadi dunia mikroskopis, karena komposisi sitoskeleton, yang tampaknya mengejutkan, mengkondisikan respons makhluk hidup terhadap lingkungan dan efisiensi transmisi saraf mereka.
Misalnya, penelitian telah menyelidiki kelimpahan filamen menengah neuronal pada hewan pengerat mamalia setelah cedera otak dan paparan selanjutnya terhadap terapi laser intensitas rendah dan ultrasound untuk tujuan terapeutik. Kerusakan saraf berkorelasi dengan penurunan neurofilaments dalam setiap neuron, karena jenis ini stres mekanik menurun kaliber akson dan “kesehatan” (karena kurangnya istilah yang lebih kompleks) dari sel mengalami trauma.
Hasilnya mengungkapkan, karena tikus yang menjadi sasaran terapi yang dijelaskan meningkatkan jumlah filamen ini pada tingkat sel. Jenis eksperimen ini menunjukkan bahwa terapi laser intensitas rendah (LBI) dapat memainkan peran penting dalam regenerasi saraf yang cedera setelah trauma.
Melampaui dunia mikroskopis: filamen dan Alzheimer
Kita melangkah lebih jauh, karena di luar studi eksperimental dengan hewan pengerat laboratorium, efek komposisi dan jumlah filamen komponen sitoskeleton pada penyakit seperti Alzheimer telah diselidiki.
Misalnya, tingkat serum light neurofilament (Nfl) meningkat pada orang dengan Alzheimer familial sebelum gejala penyakit mulai muncul. Oleh karena itu, ini dapat bertindak sebagai bioindikator patologi non-invasif untuk mengendalikannya dari tahap paling awal. Tentu saja, lebih banyak informasi dan studi masih diperlukan untuk memperkuat pengetahuan ini, tetapi fondasinya telah diletakkan.
Ringkasan
Seperti yang telah kita lihat, dunia neurofilamen tidak hanya direduksi menjadi kerangka protein struktural. Kita bergerak pada skala nanoscopic, tetapi jelas efek dari kelimpahan komponen penting dari sitoskeleton neuron diekspresikan pada tingkat perilaku dan fisiologis pada makhluk hidup.
Ini menyoroti pentingnya setiap unsur yang membentuk sel kita. Siapa yang akan memberitahu kita bahwa kelimpahan yang lebih besar dari filamen tertentu bisa menjadi indikator tahap awal penyakit seperti Alzheimer?
Pada akhirnya, setiap komponen kecil adalah satu lagi potongan teka-teki yang memunculkan mesin canggih yaitu tubuh manusia. Jika salah satu dari mereka gagal, efeknya dapat mencapai ketinggian yang jauh lebih luas daripada beberapa mikrometer atau nanometer yang dapat ditempati oleh struktur ini dalam ruang fisik.
Referensi bibliografi:
- Chesta, CAA (2006). Isolasi dan analisis tingkat fosforilasi neurofilamen cairan serebrospinal dari pasien dengan paraparesis spastik tropis (Disertasi Doktor, Departemen Biokimia dan Biologi Molekuler, Fakultas Ilmu Kimia dan Farmasi, Universitas Chili).
- Matamala, F., Cornejo, R., Paredes, M., Farfán, E., Garrido, O., & Alves, N. (2014). Analisis Perbandingan Jumlah Neurofilamen pada Saraf Iskia Tikus yang Dialami Neuropraxia yang Diobati dengan Laser Intensitas Rendah dan Ultrasound Terapi. Jurnal Internasional Morfologi, 32 (1), 369-374.
- Neurofilamen, Clínica Universidad de Navarra. Dikumpulkan pada 30 Agustus di https://www.cun.es/dictionary-medico/terminos/neurofilamento
- Neurofilamento, Fleni (Neurologi, bedah saraf dan rehabilitasi). Dikumpulkan pada 30 Agustus di https://www.fleni.org.ar/patologias-tratamientos/neurofilamento/
- Weston, PS Serum Light Neurofilament pada Penyakit Alzheimer Familial.