Articles

Den mekaniska betydelsen av myelinisering i det centrala nervsystemet

Neuronerna i det centrala nervsystemet är omgivna och tvärbundna av myelin, en vit fet substans som omsluter axonerna för att skapa ett elektriskt isolerande lager. Myelinets elektriska funktion är allmänt erkänd, men dess mekaniska betydelse är fortfarande underskattad. Här kombinerade vi nanoindentationstestning och histologisk färgning för att korrelera hjärnans styvhet med graden av myelinisering i omogna, prenatala hjärnor och mogna, postnatala hjärnor. Vi fann att både grå och vit substansvävnad blev betydligt styvare (p≪0,001) vid mognad: den grå substansens styvhet fördubblades från 0,31±0,20kPa före födseln till 0,68±0,20kPa efter födseln; den vita substansens styvhet tredubblades från 0,45±0,18kPa före födseln till 1,33±0,64kPa efter födseln. Samtidigt ökade innehållet av myelin i den vita substansen signifikant (p≪0,001) från 58±2 % till 74±9 %. Styvhet i vit substans och myelinhalt var korrelerade med en Pearsons korrelationskoefficient på ρ=0,92 (p≪0,001). Vår studie tyder på att myelin inte bara är viktigt för att säkerställa en smidig elektrisk signalutbredning i neuronerna, utan också för att skydda neuronerna mot fysiska krafter och tillhandahålla ett starkt mikrostrukturellt nätverk som gör den vita substansvävnaden som helhet styvare. Våra resultat tyder på att hjärnvävnadens styvhet skulle kunna fungera som en biomarkör för multipel skleros och andra former av demyeliniserande sjukdomar. Att förstå hur vävnadsmognad översätts till förändringar i mekaniska egenskaper och att känna till den exakta hjärnans styvhet i olika skeden av livet har viktiga medicinska implikationer inom utveckling, åldrande och neurodegeneration.