Nöronlar arasındaki iletişim elektrik sinyallerin bir nörondan başka nöronlara aktarılmasıyla gerçekleşir. Bu iletişim aynı kablolar üzerinden elektrik geçirilmesi gibi olur ve büyük fiziksel benzerlikler taşır. Kablolardan elektrik geçirdiğinizde kablonun teli bir direnç uygular. Bu enerji kaybına neden olur. Direnci azaltmak için kabloların bir yalıtkan maddeyle çevrelenmesi gerekir. Aynı fizik ilkeleri nöronlar için de geçerlidir. Miyelin kılıfı ilk olarak 19. yüzyılın ortalarında keşfedildi. Ancak bilim insanlarının onun hayati işlevini anlaması için neredeyse yarım asır geçmesi gerekti.
Miyelin Kılıfı Nasıl Keşfedildi?
19. yüzyılın ortalarında bilim insanları ışık mikroskobunda çeşitli hücreleri incelediler. Bu deneylerde omurilikte nöron aksonları etrafında bir madde olduğu farkedildi. Parlayan, beyaz ve yağlı bir maddeydi bu. Miyelin kavramını ilk ortaya atan bu gözlemleri gerçekleştiren Alman patolog Rudolf Virchow oldu. Miyelin terimi öz anlamına gelen Yunanca myelós sözcüğünden geliyor. İlk zamanlar miyelinin nöronların içinde bulunduğu düşünülüyordu. Çeşitli lipid ve proteinlerden oluşan miyelin kılıfı sonradan anlaşıldı ki nöronların aksonlarının etrafını sarıyordu.
Miyelin iki farklı hücre tipi için üretilir. Merkezi sinir sisteminde oligodendrosit adlı glia hücreleri bazı nöronların etrafına miyelin kılıfı örerler. Vücuda dağılmış olan periferal sinir sisteminde ise Schwann hücreleri nöronlar için miyelin üretir. Şimdiye kadar yapılan araştırmalar sinir sisteminin neresinde olursa olsun miyelin kılıfının aynı işlevi gördüğünü göstermiştir.
Nöral İletişimi Hızlandırmak
En iyi yalıtım malzemeleri bile uzun mesafeli elektriksel iletkenlikte bazı sorunlara sebep olabilir. Bir de zürafa gibi iri cüsseli hayvanlarda metrelerce akson uzunluğuna sahip nöronların olduğunu düşünün. Elektrik iletim hızının ne kadar önemli olduğunu daha iyi kavrayabiliriz.
1870’te doktor Louis-Antoine Ranvier miyelin kılıfının tamamen birleşik bir yapı olmadığı, arada boşluklar olduğunu keşfetti. Miyelin kılıfı bir nöron aksonunu tamamen kaplamıyordu. Bir parçasını kaplıyor sonra arada küçük bir kesinti görülüyor, sonra tekrar miyelin kılıfı geliyordu. Daha sonraki yıllarda yapılan çalışmalar ilginç bir şey ortaya çıkardı. Bu boşluklar iyonların nöron içine ve dışına çıkması için çok önemli bir işlev görüyordu. Louis Ranvier’in bu keşfinden dolayı bu boşluklara Ranvier boğumu dendi.
1930 ve 1940’lı yıllardaki çalışmalar nöronun iyon alışverişi sonucunda elektriksel sinyali oluşturduğunu gösterdi. Aksiyon potansiyel nöronun hücre zarında akson boyunca ilerliyor. Bu süre zarfında hücre içi ve dışında sürekli iyon konsantrasyonu değişiyordu. Bilim insanları Ranvier boğumlarında elektriksel sinyalin adeta zıpladığını gördüler. Bu olaya sıçramalı iletkenlik adı verildi.
Miyelini Yok Etmek Nöral İletimi Bozuyor
Nöronlar arasındaki iletişimde miyelin kılıfının elektriksel sinyal iletimini hızlandırdığını biliyoruz. Araştırmacılar bir de miyelinin olmadığı durumlarda ne olacağını görmek için miyelin kılıfını yok ettiler. Hayvan modelleri üstünde yapılan araştırmalarda hem hücresel seviyede hem de davranışsal ölçekte hayvanların nasıl etkilendiği incelendi. Bilim insanları kedilerin omuriliklerindeki miyelin kılıfını kimyasal olarak yok ettiler. Bu durumda nöronlardaki aksiyon potansiyelleri daha yavaş aktarıldı. Hatta bazı durumlarda sinyal iletimi hiç gerçekleşmedi.
Bütün bu araştırmaların yapıldığı tarihlerde başka bir önemli keşif daha yapıldı. Araştırmacılar miyelini oluşturan maddeleri tanımlamayı başardılar. Miyelini oluşturan çok sayıda lipid, protein ve bunları kodlayan genler keşfedildi. Genler keşfedildikten sonra miyelin proteinlerini kodlayan genler üzerinde çalışmalar yapıldı. Bu genleri bozarak bilim insanları miyelin kılıfı üretemeyen nöronlar elde ettiler. Bu fareler nöral iletişimleri hasarlı olduğu için sürekli titreme yaşıyordu. Bu tip hayvan modelleri sayesinde miyelin kılıfının işleviyle ilgili bilim literatürüne çok değerli bilgiler kazandırıldı.
Miyelin Kılıfı Zarar Gördüğünde Görülen Rahatsızlıklar
Miyelin kılıfının hasar görmesi özellikle merkezi sinir sistemi için çok büyük sorunlar oluşturuyor. Felç, omurilik hasarı gibi ciddi rahatsızlıklara sebep olabiliyor. Miyelin kılıfının zarar görmesi yüzünden oluşan hastalıkların içinde en bilinenlerinden bir tanesi multipl sklerozdur (MS).
MS dünya çapında 2.3 milyon insandan fazlasını etkileyen kronik, otoimmün bir merkezi sinir sistemi rahatsızlığıdır. MS, vücudun bağışıklık sistemi hücrelerinin miyelin kılıfını tanıyamayıp yabancı madde sanması ve saldırması sonucu oluşur. Miyelin kılıfı sürekli zarar gördüğünden nöronlarda etkili bir yalıtım mekanizması oluşturulamaz. T hücreleri normalde vücudu zararlı bakteri ve virüslere karşı korurlar. Ancak MS’de bilmediğimiz nedenlerden dolayı miyelin kılıfına saldırıp yok ediyor. Bu yüzden nöronlarda iletim hızı yavaşlıyor ve bu durum yorulma, halsizlik, bazen körlük gibi durumlara yol açıyor. Eğer hastalık ileri seviyeye gelirse felç bile görülebilir.
Hazırlayan: Çağlayan Taybaş