Articles

Importanța mecanică a mielinizării în sistemul nervos central

Neuronii din sistemul nervos central sunt înconjurați și reticulați de mielină, o substanță albă grasă care se înfășoară în jurul axonilor pentru a crea un strat izolator din punct de vedere electric. Funcția electrică a mielinei este recunoscută pe scară largă; cu toate acestea, importanța sa mecanică rămâne subestimată. Aici am combinat testele de nanoindentare și colorarea histologică pentru a corela rigiditatea creierului cu gradul de mielinizare în creierele imature, prenatale și în creierele mature, postnatale. Am constatat că atât țesutul materiei cenușii, cât și cel al materiei albe s-au rigidizat semnificativ (p≪0,001) la maturizare: rigiditatea materiei cenușii s-a dublat de la 0,31±0,20kPa în perioada prenatală la 0,68±0,20kPa în perioada postnatală; rigiditatea materiei albe s-a triplat de la 0,45±0,18kPa în perioada prenatală la 1,33±0,64kPa în perioada postnatală. În același timp, conținutul de mielină din substanța albă a crescut semnificativ (p≪0,001) de la 58±2% la 74±9%. Rigiditatea materiei albe și conținutul de mielină au fost corelate cu un coeficient de corelație Pearson de ρ=0,92 (p≪0,001). Studiul nostru sugerează că mielina nu este importantă doar pentru a asigura o propagare lină a semnalului electric în neuroni, ci și pentru a proteja neuronii împotriva forțelor fizice și pentru a oferi o rețea microstructurală puternică care rigidizează țesutul de materie albă în ansamblu. Rezultatele noastre sugerează că rigiditatea țesutului cerebral ar putea servi ca biomarker pentru scleroza multiplă și alte forme de afecțiuni demielinizante. Înțelegerea modului în care maturizarea țesuturilor se traduce prin modificări ale proprietăților mecanice și cunoașterea exactă a rigidității creierului în diferite etape ale vieții are implicații medicale importante în dezvoltare, îmbătrânire și neurodegenerare.