Los nódulos de Ranvier son rupturas periódicas en las vainas aislantes de mielina de los axones mielinizados en los sitios de las membranas axónicas expuestas al espacio extracelular. Los nodos de Ranvier no están aislados y son muy ricos en canales iónicos , lo que les permite participar en el intercambio de iones necesarios para la restauración del potencial de acción. La conducción nerviosa en los axones mielinizados se denomina conducción saltatoria (del latín saltare - saltar, brincar) debido al hecho de que el potencial de acción "salta" de un nodo a otro a lo largo de todo el axón.
Muchos axones de vertebrados están rodeados por una vaina de mielina, lo que facilita la propagación saltatoria ("salto") rápida y eficiente de los potenciales de acción . Los contactos entre las neuronas y la neuroglía exhiben un nivel muy alto de organización espacial y temporal en las fibras mielinizadas. Células neurogliales mielinizantes : oligodendrocitos en el sistema nervioso central (SNC) y células de Schwann en el sistema nervioso periférico (SNP), envuelven el axón, dejando el axolema relativamente abierto en los nódulos de Ranvier espaciados uniformemente. Estas membranas gliales internodales se fusionan para formar mielina compacta , mientras que las asas paranodales llenas de citoplasma de células mielinizantes giran en espiral alrededor del axón a ambos lados de los ganglios. Este modo de organización requiere un control estricto sobre el desarrollo y la formación de varias zonas de contacto especializadas entre diferentes regiones de la membrana celular mielinizante. Cada nodo de Ranvier está rodeado por regiones internodales, mientras que los bucles gliales retorcidos están unidos a la membrana axonal por uniones septadas.
El segmento entre los nodos de Ranvier se denomina entrenudo, y su parte exterior, en contacto con los paranodos, se denomina área de contacto de los paranodos. Los ganglios están encapsulados por microvellosidades que crecen desde el lado externo de la membrana celular de Schwann en el SNP, o por extensiones perinodales de astrocitos en el SNC.
La vaina de mielina de los nervios largos fue descubierta y nombrada por el patólogo alemán Rudolf Virchow [1] en 1854 [2] . Más tarde, el patólogo y anatomista francés Louis Antoine Ranvier descubrió intersecciones, o huecos, en este caparazón, que recibieron su nombre. Nacido en Lyon, Ranvier fue uno de los histólogos más importantes de finales del siglo XIX. En 1867 abandonó la investigación patológica y se convirtió en ayudante del fisiólogo Claude Bernard . También fue catedrático de anatomía general en el Collège de France en 1875.
Sus perfectas técnicas histológicas y estudios sobre fibras nerviosas normales y dañadas se han vuelto mundialmente famosos. Sus observaciones sobre los nudos de las fibras y la degeneración y regeneración de las fibras cortadas tuvieron una gran influencia en los neurólogos de la Salpêtrière . Poco después, descubrió roturas en las vainas de las fibras nerviosas, que más tarde se denominaron nódulos de Ranvier. Este descubrimiento llevó más tarde a Ranvier a un examen histológico exhaustivo de las vainas de mielina y las células de Schwann. [3]
Los entrenudos, es decir, los segmentos de mielina y los espacios entre ellos, se denominan nodos. El tamaño de los intersticios y la distancia entre ellos varía en función del diámetro de la fibra en una relación no lineal, óptima para la máxima velocidad de transmisión. [4] Los nódulos varían en tamaño de 1 a 2 µm, mientras que los entrenudos pueden alcanzar (ya veces incluso superar) una longitud de 1,5 mm, según el diámetro del axón y el tipo de fibra.
La estructura del nódulo y las regiones paranodales circundantes difieren de los entrenudos bajo la vaina de mielina compacta , pero son similares en el SNC y el SNP. El axón se expone al ambiente extracelular en el nodo y se contrae en diámetro. La disminución del tamaño del axón refleja una mayor densidad de empaquetamiento de neurofilamentos en esta zona, que están menos fosforilados y se transportan más lentamente. [4] Las vesículas y otros orgánulos también aumentan en los nodos, lo que sugiere que existe un cuello de botella para el transporte axonal en ambas direcciones, así como para la señalización axonal-glial local.
Cuando se corta un nódulo longitudinalmente a través de una célula de Schwann mielinizada , se pueden ver tres segmentos distintos: el entrenudo estereotipado, la región paranodal y el nódulo mismo. En la región internodal, la célula de Schwann tiene un collar externo de citoplasma, una vaina de mielina compacta, un collar interno de citoplasma y un axolema. En las regiones paranodales, las vueltas del citoplasma paranodular tocan los engrosamientos del axolema para formar uniones separadas por tabiques. Directamente en el nódulo, el axolema está en contacto con varias microvellosidades de células de Schwann y contiene una subcapa citoesquelética densa.
Aunque los estudios de rotura por congelación han demostrado que el axolema nodal tanto en el SNC como en el SNP es más rico en partículas intramembranosas (PIM) que los entrenudos, existen algunas diferencias estructurales con respecto a sus constituyentes celulares. [4] En el SNP, microvellosidades especializadas sobresalen del manguito exterior de las células de Schwann y se acercan mucho al axolema nodal de las fibras grandes. Las proyecciones de las células de Schwann son perpendiculares al nodo y divergen de los axones centrales. En el SNC, uno o más crecimientos en astrocitos emanan en la vecindad inmediata de los nódulos. Los investigadores afirman que estos crecimientos provienen de astrocitos multifuncionales y no de una colección de astrocitos destinados a contactar el nódulo. En cambio, en el SNP, la lámina basal que rodea a las células de Schwann es continua a lo largo del nódulo.
Los nodos de Ranvier contienen intercambiadores iónicos de Na + /K + -ATPasa, Na + /Ca 2+ y un gran número de canales de Na + activados por voltaje que generan potenciales de acción. Los canales de sodio constan de una subunidad α que forma poros y dos subunidades β accesorias que anclan los canales a los componentes extracelulares e intracelulares. Los nódulos de Ranvier en el sistema nervioso central y periférico están compuestos principalmente por subunidades αNaV1.6 y β1. [5] Las subunidades β de la región extracelular pueden unirse a sí mismas y a otras proteínas, como la tenascina R y las moléculas de adhesión celular, la neurofascina y la contactina. La contactina también está presente en los nódulos del SNC, y la interacción con esta molécula aumenta la expresión superficial de los canales de sodio.
Se ha descubierto que la anquirina está asociada con las espectrinas βIV , isoformas de la espectrina que se encuentran en grandes cantidades en los nódulos de Ranvier y los segmentos iniciales de los axones.
La estructura molecular de los nodos se basa en su función en la propagación del impulso. El número de canales de sodio por nodo en relación con el entrenudo sugiere que el número de IMP corresponde al número de canales de sodio. Los canales de potasio están esencialmente ausentes en el axolema nodal, mientras que están muy concentrados en el axolema paranodular y las membranas de las células de Schwann del nodo. [4] La función exacta de los canales de potasio no se comprende bien, pero se sabe que pueden facilitar la rápida repolarización de los potenciales de acción o desempeñar un papel vital en la amortiguación de los iones de potasio en los nódulos. Esta distribución muy desigual de los canales de sodio y potasio dependientes de voltaje contrasta notablemente con su distribución difusa en las fibras amielínicas. [4] [6]
La red de filamentos adyacente a la membrana ganglionar contiene proteínas del citoesqueleto denominadas espectrina y anicrina . La alta densidad de anquirina en los nodos puede ser funcionalmente significativa, ya que algunas de las proteínas que se encuentran en los nodos tienen la capacidad de unirse a la anquirina con una afinidad extremadamente alta. Todas estas proteínas, incluida la anquirina, se encuentran en grandes cantidades en el segmento inicial del axón, lo que sugiere una relación funcional. Aún se desconoce la relación de estos componentes moleculares con los grupos de canales de sodio en los nódulos. Sin embargo, se informa que algunas moléculas de adhesión celular están ubicadas al azar en los nódulos, mientras que muchas otras moléculas se concentran en las membranas gliales de las regiones paranodales, donde contribuyen a su organización e integridad estructural.
Muchos científicos han descubierto y estudiado los complejos cambios que experimenta la célula de Schwann durante la mielinización de las fibras nerviosas periféricas. El desarrollo inicial del axón ocurre sin interrupción a lo largo de toda la longitud de la célula de Schwann . Este proceso se secuencia en la superficie giratoria de las células de Schwann de tal manera que se forma una membrana doble a partir de caras opuestas en la superficie celular plegada. Esta membrana se estira y gira en espiral una y otra vez a medida que la superficie celular continúa enrollándose. Como resultado, es fácil verificar el aumento del espesor de la expansión de la vaina de mielina y su diámetro transversal. También está claro que cada una de las vueltas sucesivas de la hélice aumenta de tamaño a lo largo del axón a medida que aumenta el número de vueltas. Sin embargo, no está claro si el aumento de la longitud de la vaina de mielina puede deberse únicamente al aumento de la longitud del axón cubierto por cada espiral sucesiva de la hélice, como se describió anteriormente. En la unión de dos células de Schwann a lo largo del axón, las direcciones de los salientes lamelares de las terminaciones de mielina tienen un significado diferente. [7] Este cruce, adyacente a las células de Schwann, es un área llamada el nodo de Ranvier.
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