Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
ГЛАВА 9. МИЕЛИНОВАЯ ОБОЛОЧКА — МОДЕЛЬ МЕМБРАННЫЙ СТРУКТУР 163
логических мембран, проведенном в условиях, близких к тем, которые наблюдаются при фиксации биологических объектов, было установлено (Korn, 1966, 1969), что 0s04 ковалентно связывается с жирной црпью липидных молекул, образуя стабильный эфир осмиевой кислоты и гликоля. Таким образом, вопрос о локализации осмия в миелиновых мембранах и связанная с решением этого вопроса проблема интерпретации электронномикроскопического изображения остается открытой.
Другой, не менее важный вопрос, касающийся интерпретации электронно-микроскопической картины миелина, связан с возможной реорганизацией миелина в процессе препарирования объектов. По крайней мере о двух типах артефактов можно говорить на основании рентгеноструктурного анализа мякотных нервных волокон на отдельных этапах их препарирования для электронно-микроскопического исследования (Fernandez-Moran, Finean, 1957; Finean, 1959; Moretz et al., 1969 a, b). Образования поперечных связей при фиксации миелина сопряжены с его молекулярной реорганизацией. Это было показано (Moretz et al., 1969а) на рентгенограммах интактного и фиксированного различными фиксаторами периферического нервного ствола лягушки. Второй тип артефактов, выявленный в той же работе, обусловлен частичной экстракцией липидов во время дегидратации и заливки исследуемых нервных стволов. На экстракцию значительного количества липидов после фиксации различных объектов указывали и другие исследователи (Dallam, 1957; Korn, Weisman, 1966; Morgan, Huber, 1967). Однако это наиболее существенно для миелина, в котором содержание липидов по сравнению с другими клеточными мембранами необычайно высокое.
Распространенное мнение об удовлетворительном соответствии рентгеноструктурных и электронно-микроскопических данных базируется в основном на модельном подходе к анализу рентгеноструктурных данных. Используемые модели, как правило, соответствуют распределению плотностей на электронно-микроскопическом изображении основного периода миелина. Если учитывать низкое разрешение электронной плотности и неопределенность в оценке фаз структурных амплитуд, то подгонка параметров модели, удовлетворяющей такому распределению электронной плотности, будет чрезвычайно субъективной. Использование же метода изоморфного замещения указывает на существенные расхождения электронно-микроскопических и рентгеноструктурных данных. Так, распределение электронной плотности в пределах элементарной единицы миелина в этом случае не описывается ступенчатой функцией, что необходимо для соответствия с электронно-микроскопическими данными. Кроме того, обнаруживается существенный пик электронной плотности в середине миелиновой мембраны, где по известной трактовке электронно-микроскопического изображения располагаются углеводородные хвосты липидных молекул.Такое распределение электронной плотности в принципе не запрещает поместить мякотные нелипидные компоненты миелиновой мембраны в ее центральную область. А в этом случае не представляется возможным сделать выбор между существующими различными моделями структурной организации клеточных мембран (бислойная, субъединичная, жидкостно-мозаичная и др.).
164 СТРУКТУРНАЯ и ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
Являются ли мембраны миелина удовлетворительной моделью структурной организации плазматической и других клеточных мембран?
Использование миелиновой оболочки как естественной модели для изучения структурной организации клеточных мембран было предложено еще в 40-х годах (Schmitt et al., 1935, 1941). Интерпретация имеющихся в то время поляризациЪнно-ошических, биохимических и рентгеноструктурных данных по исследованию миелина удовлетворительно соответствовала гипотетической модели структурной организации поверхностной клеточной мембраны, выдвинутой Даниели и Давсоном (Danielli, Davson, 1934), которая объясняла ряд важных характеристик клеточной поверхности: избирательную проницаемость для веществ, растворяющихся в липидах, низкое поверхностное натяжение, высокое электрическое сопротивление.
Существенным морфологическим доказательством правомочности использования миелина как модели структурной организации клеточных мембран были электронно-микроскопические исследования мякотных нервных волокон. Обнаруженное взаимоотношение мембран миелина и плазматической мембраны шванновской клетки позволило (Geren, Rackind, 1953; Geren, 1954) предположить, что миелиновая оболочка представляет собой плотно упакованный набор плазматических мембран. Вместе с тем следует отметить, что описание механизма формирования миелиновой оболочки не учитывает даже всех морфологических факторов. Во-первых, вряд ли возможно вращение шванновской клетки вокруг аксона без нарушения целостности всех окружающих его элементов в столь сложной системе, какой является нервное волокно. Невозможно также объяснить электрон-но-микроскопические картины, указывающие на наличие нескольких мие-линизированных аксонов, окруженных одной шванновской клеткой. Сложность взаимоотношений миелиновых мембран между соседними мцелино-выми оболочками в этом случае не позволяет согласиться с тем, что сформированная интактная плазматическая мембрана шванновской клетки, многократно окутывая аксон, образует миелиновую оболочку.
