Articles

Mechanický význam myelinizace v centrálním nervovém systému

Neurony v centrálním nervovém systému jsou obklopeny a zesíťovány myelinem, bílou tukovou látkou, která obklopuje axony a vytváří tak elektricky izolační vrstvu. Elektrická funkce myelinu je všeobecně známá; jeho mechanický význam však zůstává nedoceněn. V této práci jsme zkombinovali nanoindentační testy a histologické barvení, abychom korelovali tuhost mozku se stupněm myelinizace u nezralých prenatálních mozků a zralých postnatálních mozků. Zjistili jsme, že tkáň šedé i bílé hmoty se po dozrání významně ztuhla (p≪0,001): tuhost šedé hmoty se zdvojnásobila z 0,31±0,20 kPa před narozením na 0,68±0,20 kPa po narození; tuhost bílé hmoty se ztrojnásobila z 0,45±0,18 kPa před narozením na 1,33±0,64 kPa po narození. Zároveň se významně zvýšil obsah myelinu v bílé hmotě (p≪0,001) z 58±2 % na 74±9 %. Tuhost bílé hmoty a obsah myelinu spolu korelovaly s Pearsonovým korelačním koeficientem ρ=0,92 (p≪0,001). Naše studie naznačuje, že myelin je důležitý nejen pro zajištění hladkého šíření elektrického signálu v neuronech, ale také pro ochranu neuronů před fyzikálními silami a zajišťuje pevnou mikrostrukturální síť, která zpevňuje tkáň bílé hmoty jako celek. Naše výsledky naznačují, že tuhost mozkové tkáně by mohla sloužit jako biomarker roztroušené sklerózy a dalších forem demyelinizačních poruch. Pochopení toho, jak se zrání tkáně promítá do změn mechanických vlastností, a znalost přesné tuhosti mozku v různých fázích života má důležité lékařské důsledky v oblasti vývoje, stárnutí a neurodegenerace.