میلین

میلین (به انگلیسی: Myelin) ماده‌ای غنی از لیپید است که در بیشتر مهره‌داران پیرامون آکسون‌های نورون‌ها را فرا می‌گیرد تا آن‌ها را عایق‌بندی کرده و سرعت عبور تکانه‌های الکتریکی (که پتانسیل عمل نامیده می‌شوند) را در طول آکسون افزایش دهد. آکسون میلین‌دار را می‌توان به یک سیم برق (آکسون) با مواد عایق (میلین) در اطراف آن تشبیه کرد. با این حال، برخلاف پوشش پلاستیکی روی سیم برق، میلین یک غلاف بلند و پیوسته در تمام طول آکسون تشکیل نمی‌دهد. میلین بخشی از آکسون را که به عنوان بخش بین‌گرهی شناخته می‌شود، در چندین لایه میلینی با طول تنظیم‌شده می‌پوشاند.

بخش‌های پوشیده شده توسط فواصل کوتاه و بدون میلین به نام گره رانویه از هم جدا می‌شوند. هر گره رانویه حدود یک میکرومتر طول دارد. گره‌های رانویه سرعت بسیار بالاتری از هدایت الکتریکی را فراهم می‌کنند که به آن هدایت جهشی می‌گویند؛ در این نوع هدایت، پتانسیل عمل در هر گره دوباره شارژ می‌شود تا به گره بعدی بپرد و این روند تا رسیدن به پایانه آکسون ادامه می‌یابد. در پایانه، پتانسیل عمل باعث آزاد شدن پیام‌رسان‌های عصبی در عرض سیناپس می‌شود که به گیرنده‌های سلول پس‌سیناپسی (مانند یک نورون دیگر، ماهیچه یا یاخته ترشحی) متصل می‌شوند.

میلین توسط سلول‌های گلیال غیرنورونی تخصصی ساخته می‌شود که عایق‌بندی، پشتیبانی تغذیه‌ای و هومئوستاتیک را در طول آکسون فراهم می‌کنند. در دستگاه عصبی مرکزی، میلین‌سازی توسط سلول‌های گلیالی به نام اولیگودندروسیت انجام می‌شود که هر یک از آن‌ها برآمدگی‌های سلولی خود را برای میلین‌دار کردن چندین آکسون مجاور می‌فرستند. در دستگاه عصبی محیطی، میلین توسط سلول‌های شوان تشکیل می‌شود که تنها بخشی از یک آکسون را میلین‌دار می‌کنند. در دستگاه عصبی مرکزی، آکسون‌ها سیگنال‌های الکتریکی را از بدنه یک سلول عصبی به سلول دیگر منتقل می‌کنند.

عملکرد «عایق‌بندی» میلین برای عملکرد حرکتی کارآمد (مانند راه رفتن)، عملکرد حسی (مانند بینایی، شنوایی، بویایی، لمس یا درد) و شناخت (مانند کسب و یادآوری دانش) ضروری است؛ این امر با پیامدهای اختلالاتی که میلین‌سازی را تحت تأثیر قرار می‌دهند، مانند لکودیستروفی؛ بیماری‌های التهابی میلین‌زدایی مانند اسکلروز چندگانه (MS)؛ و نوروپاتی‌های محیطی التهابی نشان داده شده است. به دلیل شیوع بالا، بیماری ام‌اس که به‌طور خاص دستگاه عصبی مرکزی را تحت تأثیر قرار می‌دهد، شناخته‌شده‌ترین اختلال میلین‌زدا است.

 تاریخچه 
میلین برای نخستین بار در سال ۱۷۱۷ توسط وزالیوس به عنوان فیبرهای ماده سفید توصیف شد و اولین بار در سال ۱۸۵۴ توسط رودولف ویرشو «میلین» نامیده شد. بیش از یک قرن بعد، پس از توسعه میکروسکوپ الکترونی، منشأ سلول گلیال و ساختار ظریف آن آشکار شد.

 ترکیبات 
بندانگشتی|میکروگراف الکترونی عبوری از مقطع عرضی یک آکسون میلین‌دار در دستگاه عصبی محیطی.
بندانگشتی|نمودار مقطع عرضی یک آکسون میلین‌دار:
 آکسون
 هسته سلول شوان
 سلول شوان
 غلاف میلین
 نورلما

میلین در همه مهره‌داران به جز دهان‌گردواران یافت می‌شود. میلین در دستگاه عصبی مرکزی (CNS) از نظر ترکیب و پیکربندی کمی با میلین در دستگاه عصبی محیطی (PNS) تفاوت دارد، اما هر دو وظایف یکسانی در عایق‌بندی و پشتیبانی تغذیه‌ای انجام می‌دهند. به دلیل غنی بودن از لیپید، میلین سفید به نظر می‌رسد، از این رو نام قبلی آن ماده سفید در دستگاه عصبی مرکزی بود. هم مسیرهای عصبی ماده سفید در CNS مانند جسم پینه‌ای و مسیر کورتیکواسپینال، و هم عصب‌های PNS مانند عصب سیاتیک و عصب شنوایی که سفید به نظر می‌رسند، شامل هزاران تا میلیون‌ها آکسون هستند که عمدتاً به صورت موازی ردیف شده‌اند. در جسم پینه‌ای بیش از ۲۰۰ میلیون آکسون وجود دارد.

از نظر جرم کل، میلین تقریباً شامل ۴۰٪ آب است؛ جرم خشک آن بین ۶۰٪ تا ۷۵٪ لیپید و بین ۱۵٪ تا ۲۵٪ پروتئین است. محتوای پروتئین شامل پروتئین بازی میلین (MBP) است که در CNS فراوان است و نقش حیاتی در تشکیل میلین فشرده ایفا می‌کند؛ گلیکوپروتئین میلین الیگودندروسیت (MOG) که مخصوص CNS است؛ و پروتئین پروتئولیپید (PLP) که فراوان‌ترین پروتئین در میلین CNS است، اما تنها بخش کوچکی از میلین PNS را تشکیل می‌دهد. در PNS، پروتئین صفر میلین (MPZ یا P0) نقشی مشابه PLP در CNS دارد. لیپید اصلی میلین یک گلیکولیپید به نام گالاکتوسربروزید است. زنجیره‌های هیدروکربنی درهم‌تنیده اسفنگومیلین غلاف میلین را تقویت می‌کنند. کلسترول یک جزء لیپیدی ضروری برای میلین است که بدون آن میلین تشکیل نمی‌شود.

گلیکوپروتئین همراه میلین (MAG) یک پروتئین حیاتی در تشکیل و نگهداری غلاف‌های میلین است. MAG در غشای داخلی غلاف میلین قرار دارد و با پروتئین‌های غشای آکسونی برای اتصال غلاف میلین به آکسون تعامل می‌کند. جهش در ژن MAG در بیماری‌های میلین‌زدا مانند ام‌اس نقش دارد.

 عملکرد 

بندانگشتی|انتشار پتانسیل عمل در نورون‌های میلین‌دار به دلیل هدایت جهشی سریع‌تر از نورون‌های بدون میلین است.

هدف اصلی میلین افزایش سرعتی است که تکانه‌های الکتریکی (معروف به پتانسیل عمل) در طول فیبر میلین‌دار منتشر می‌شوند. در فیبرهای بدون میلین، پتانسیل عمل به صورت امواج پیوسته حرکت می‌کند، اما در فیبرهای میلین‌دار، آن‌ها «می‌جهند» یا از طریق هدایت جهشی منتشر می‌شوند. مورد دوم به‌طور قابل‌توجهی سریع‌تر از اولی است، دست‌کم برای آکسون‌هایی که قطر آن‌ها از حد معینی بیشتر باشد. میلین ظرفیت خازنی را کاهش و مقاومت الکتریکی را در عرض غشای آکسونی (آکسولما) افزایش می‌دهد. پیشنهاد شده است که میلین با حفظ ارتباط چابک بین بخش‌های دوردست بدن، اجازه می‌دهد تا اندازه بدن بزرگ‌تر شود.

فیبرهای میلین‌دار فاقد کانال‌های سدیمی دریچه‌دار وابسته به ولتاژ در طول قطعات بین‌گرهی میلین‌دار هستند و این کانال‌ها را تنها در گره‌های رانویه در معرض قرار می‌دهند. در اینجا، این کانال‌ها بسیار فراوان و به‌طور متراکم بسته‌بندی شده‌اند. یون‌های سدیم با بار مثبت می‌توانند از طریق این کانال‌های دریچه‌دار وارد آکسون شوند و منجر به دوقطبی‌زدایی (دیپلاریزاسیون) پتانسیل غشا در گره رانویه گردند. سپس پتانسیل آرامش غشا به دلیل خروج یون‌های پتاسیم با بار مثبت از آکسون از طریق کانال‌های پتاسیمی به‌سرعت بازیابی می‌شود. سپس یون‌های سدیم در داخل آکسون به‌سرعت از طریق آکسوپلاسم (سیتوپلاسم آکسونی) به قطعه بین‌گرهی میلین‌دار مجاور و در نهایت به گره رانویه بعدی (دیستال) پخش می‌شوند و باعث باز شدن کانال‌های سدیمی دریچه‌دار وابسته به ولتاژ و ورود یون‌های سدیم در این محل می‌گردند. اگرچه یون‌های سدیم به‌سرعت در آکسوپلاسم پخش می‌شوند، اما این انتشار به ماهیت خود کاهشی است، بنابراین گره‌های رانویه باید (نسبتاً) در فواصل نزدیک به هم قرار گیرند تا انتشار پتانسیل عمل تضمین شود. پتانسیل عمل در گره‌های رانویه متوالی «دوباره شارژ» می‌شود زیرا پتانسیل غشای آکسولما تا حدود ۳۵+ میلی‌ولت دوقطبی می‌شود. در طول بخش بین‌گرهی میلین‌دار، پمپ‌های سدیم/پتاسیم وابسته به انرژی، یون‌های سدیم را به بیرون از آکسون و یون‌های پتاسیم را به داخل آکسون پمپ می‌کنند تا تعادل یون‌ها بین مایعات درون‌سلولی و برون‌سلولی بازیابی شود.

در حالی که نقش میلین به عنوان یک «عایق آکسونی» به‌خوبی اثبات شده است، سایر عملکردهای سلول‌های میلین‌ساز کمتر شناخته شده یا به تازگی تایید شده‌اند. سلول میلین‌ساز با تقویت فسفوریلاسیون نوروفیلامان‌ها، آکسون زیرین را «شکل می‌دهد» و در نتیجه قطر یا ضخامت آکسون را در مناطق بین‌گرهی افزایش می‌دهد؛ به تجمع مولکول‌ها در آکسولما (مانند کانال‌های سدیمی دریچه‌دار وابسته به ولتاژ) در گره رانویه کمک می‌کند؛ و حمل و نقل ساختارهای اسکلت سلولی و اندامک‌هایی مانند میتوکندری را در طول آکسون تعدیل می‌کند. در سال ۲۰۱۲، شواهدی برای حمایت از نقش سلول میلین‌ساز در «تغذیه» آکسون به دست آمد. به عبارت دیگر، سلول میلین‌ساز به نظر می‌رسد به عنوان یک «ایستگاه سوخت‌رسانی» محلی برای آکسون عمل می‌کند که از انرژی زیادی برای بازیابی تعادل طبیعی یون‌ها بین خود و محیطش پس از تولید پتانسیل عمل استفاده می‌کند.

هنگامی که یک فیبر عصبی محیطی قطع می‌شود، غلاف میلین مسیری را فراهم می‌کند که از طریق آن رشد مجدد می‌تواند رخ دهد. با این حال، لایه میلین بازسازی کامل فیبر عصبی را تضمین نمی‌کند. برخی از فیبرهای عصبی بازسازی شده فیبرهای عضلانی صحیح را پیدا نمی‌کنند و برخی از نورون‌های حرکتی آسیب‌دیده دستگاه عصبی محیطی بدون رشد مجدد می‌میرند. آسیب به غلاف میلین و فیبر عصبی اغلب با افزایش نارسایی عملکردی همراه است.

فیبرهای بدون میلین و آکسون‌های میلین‌دار دستگاه عصبی مرکزی پستانداران بازسازی نمی‌شوند.

 تکامل 

فرآیند تولید میلین را میلین‌سازی (Myelination) یا میلینوژنز می‌نامند. در دستگاه عصبی مرکزی، سلول‌های پیش‌ساز اولیگودندروسیت به اولیگودندروسیت‌های بالغ تبدیل می‌شوند که میلین را تشکیل می‌دهند. در انسان، میلین‌سازی در اوایل سه‌ماهه سوم بارداری که حدود هفته ۲۶ از سن بارداری شروع می‌شود، آغاز می‌گردد. سیگنال میلین‌سازی از آکسون می‌آید؛ آکسون‌های بزرگتر از ۱ تا ۲ میکرومتر میلین‌دار می‌شوند. طول قطعه بین‌گرهی با اندازه قطر آکسون تعیین می‌شود. در طول دوران نوزادی، میلین‌سازی به‌سرعت پیشرفت می‌کند و تعداد فزاینده‌ای از آکسون‌ها غلاف میلین به دست می‌آورند. این امر با توسعه مهارت‌های شناختی و حرکتی، از جمله درک زبان، اکتساب گفتار، خزیدن و راه رفتن مطابقت دارد. میلین‌سازی در طول نوجوانی و اوایل بزرگسالی ادامه می‌یابد و اگرچه در این زمان تا حد زیادی کامل شده است، اما غلاف‌های میلین می‌توانند در مناطق ماده خاکستری مانند قشر مغز در طول زندگی اضافه شوند.

همه آکسون‌ها میلین‌دار نیستند. برای مثال در دستگاه عصبی محیطی، بخش بزرگی از آکسون‌ها بدون میلین هستند. در عوض، آن‌ها توسط سلول‌های شوان غیرمیلین‌ساز که به نام سلول‌های شوان رماک (Remak SCs) شناخته می‌شوند، پوشانده شده و در دسته‌های رماک سازماندهی می‌شوند.

 اهمیت بالینی 
 میلین‌زدایی 

میلین‌زدایی از دست دادن غلاف میلین است که عایق‌بندی اعصاب را بر عهده دارد و مشخصه برخی از بیماری‌های خودایمنی عصبی-تخریبی است، از جمله اسکلروز چندگانه، آنسفالومیلیت حاد منتشر، نورومیلیت اپتیکا، میلیت عرضی، پلی‌نوروپاتی التهابی میلین‌زدای مزمن، نشانگان گیلن باره، میلینولیز مرکزی پل مغزی، بیماری‌های میلین‌زدای ارثی مانند لکودیستروفی و بیماری شارکو-ماری-توت. افراد مبتلا به کم‌خونی بدخیم نیز در صورت عدم تشخیص سریع بیماری، ممکن است دچار آسیب عصبی شوند. دژنراسیون ترکیبی تحت‌حاد طناب نخاعی ناشی از کم‌خونی بدخیم می‌تواند منجر به آسیب‌های عصبی محیطی خفیف تا آسیب‌های شدید به دستگاه عصبی مرکزی شود که بر گفتار، تعادل و آگاهی شناختی تأثیر می‌گذارد. هنگامی که میلین تخریب می‌شود، انتقال سیگنال‌ها در طول عصب ممکن است مختل شده یا از بین برود و عصب در نهایت از بین می‌رود. مورد جدی‌تری از زوال میلین، بیماری کاناوان نامیده می‌شود.

سیستم ایمنی ممکن است در میلین‌زدایی مرتبط با چنین بیماری‌هایی نقش داشته باشد، از جمله التهابی که باعث میلین‌زدایی از طریق تولید بیش از حد سیتوکین‌ها به واسطه افزایش تنظیم عامل نکروز تومور آلفا یا اینترفرون می‌شود.

 علائم 
میلین‌زدایی منجر به علائم متنوعی می‌شود که بر اساس عملکرد نورون‌های آسیب‌دیده تعیین می‌گردند. این وضعیت سیگنال‌های بین مغز و سایر بخش‌های بدن را مختل می‌کند؛ علائم از بیماری به بیمار دیگر متفاوت است و در مشاهدات بالینی و مطالعات آزمایشگاهی تظاهرات متفاوتی دارد.

علائم معمول شامل تاری در میدان بینایی مرکزی است که تنها یک چشم را درگیر می‌کند و ممکن است با درد هنگام حرکت چشم، دوبینی، از دست دادن بینایی/شنوایی، احساس عجیب در پاها، بازوها، قفسه سینه یا صورت مانند گزگز یا بی‌حسی (نوروپاتی)، ضعف بازوها یا پاها، اختلال شناختی از جمله نقص در گفتار و از دست دادن حافظه، حساسیت به گرما (علائم در اثر قرار گرفتن در معرض گرما مانند دوش آب گرم بدتر شده یا دوباره ظاهر می‌شوند)، از دست دادن مهارت، دشواری در هماهنگی حرکات یا اختلال در تعادل، دشواری در کنترل اجابت مزاج یا ادرار، خستگی و وزوز گوش است.Mayo Clinic 2007 and University of Leicester Clinical Studies, 2014

 ترمیم میلین 

تحقیقات برای ترمیم غلاف‌های میلین آسیب‌دیده در حال انجام است. تکنیک‌ها شامل کاشت جراحی سلول‌های پیش‌ساز اولیگودندروسیت در دستگاه عصبی مرکزی و القای ترمیم میلین با آنتی‌بادی‌های خاص است. در حالی که نتایج در موش‌ها (از طریق پیوند سلول‌های بنیادی) امیدوارکننده بوده است، هنوز مشخص نیست که آیا این تکنیک می‌تواند در جایگزینی میلین از دست رفته در انسان مؤثر باشد یا خیر.  درمان‌های کولینرژیک مانند مهارکننده‌های استیل‌کولین‌استراز (AChEIs) ممکن است اثرات مفیدی بر میلین‌سازی، ترمیم میلین و یکپارچگی آن داشته باشند. افزایش تحریک کولینرژیک همچنین ممکن است از طریق اثرات ظریف تغذیه‌ای بر فرآیندهای رشد مغز و به‌ویژه بر اولیگودندروسیت‌ها و فرآیند میلین‌سازی مادام‌العمر که آن‌ها پشتیبانی می‌کنند، عمل کند. افزایش تحریک کولینرژیک اولیگودندروسیت‌ها، AChEIها و سایر درمان‌های کولینرژیک مانند نیکوتین، احتمالاً می‌تواند میلین‌سازی را در طول رشد و ترمیم میلین را در سنین بالاتر تقویت کند. مشخص شده است که مهارکننده‌های گلیکوژن سنتاز کیناز ۳β مانند لیتیم کلرید باعث تقویت میلین‌سازی در موش‌های دارای اعصاب صورت آسیب‌دیده می‌شوند. کلسترول در کنار ویتامین ب۱۲ یک ماده مغذی ضروری برای غلاف میلین است.

 دیس‌میلین‌سازی 
دیس‌میلین‌سازی (بد‌میلین‌سازی) با ساختار و عملکرد معیوب غلاف‌های میلین مشخص می‌شود؛ برخلاف میلین‌زدایی، این وضعیت ضایعه ایجاد نمی‌کند. چنین غلاف‌های معیوبی اغلب از جهش‌های ژنتیکی ناشی می‌شوند که بر زیست‌سنتز و تشکیل میلین تأثیر می‌گذارند. «موش لرزان» (shiverer mouse) یک مدل حیوانی برای دیس‌میلین‌سازی است. بیماری‌های انسانی که در آن‌ها دیس‌میلین‌سازی نقش دارد شامل لکودیستروفی‌ها (مانند بیماری پلی‌زئوس-مرباخر، بیماری کاناوان و فنیل‌کتونوری) و اسکیزوفرنی است.

 بی‌مهرگان 
غلاف‌های مشابه میلین که از نظر عملکردی معادل هستند، در چندین آرایه از بی‌مهرگان از جمله کرم‌های حلقوی کم‌تار و گروه‌هایی از سخت‌پوستان مانند میگوهای پنائید، میگوهای پالامونید و کالاانوئیدها یافت می‌شوند. این غلاف‌های مشابه میلین چندین ویژگی ساختاری مشترک با غلاف‌های موجود در مهره‌داران دارند، از جمله تعدد غشاها، تراکم غشا و گره‌ها. با این حال، گره‌ها در مهره‌داران حلقوی هستند؛ یعنی آکسون را محاصره می‌کنند. در مقابل، گره‌های یافت شده در غلاف‌های بی‌مهرگان یا حلقوی هستند یا سوراخ‌دار (fenestrated)؛ یعنی به «نقاط» خاصی محدود می‌شوند. این ساختار در فیبر غول‌پیکر میانی کرم خاکی (Lumbricus terrestris) دیده می‌شود که میلین‌دار بوده و دارای دهانه‌هایی در سمت پشتی است. سریع‌ترین سرعت هدایت ثبت شده (در بین هر دو گروه مهره‌داران و بی‌مهرگان) در آکسون‌های پوشیده شده میگوی کوروما یافت شده است که یک بی‌مهره است؛ سرعت آن بین ۹۰ تا ۲۰۰ متر بر ثانیه متغیر است. این سرعت توسط نورون‌هایی به قطر ۱۰ میکرومتر که با میلینی به ضخامت ۱۰ میکرومتر پوشانده شده‌اند، به دست می‌آید. (مقایسه کنید با ۱۰۰–۱۲۰ متر بر ثانیه برای سریع‌ترین آکسون میلین‌دار مهره‌داران).

 جستارهای وابسته 
 گلیکوپروتئین همراه میلین
 شکاف میلین
 پروژه میلین، پروژه‌ای برای بازسازی میلین
 بنیاد ترمیم میلین، یک بنیاد تحقیقات پزشکی غیرانتفاعی برای کشف دارو در بیماری ام‌اس.
 میلینوئید، یک مدل آزمایشگاهی برای مطالعه میلین‌سازی انسانی و بیماری‌های ماده سفید.

 منابع 

 درسنامه دستگاه اعصاب. دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی شهید بهشتی

رده:بافت عصبی