Tüm Mount Nöromüsküler Kavşakların İmmünofluoresan ve Morfometrik Analizleri için Tek İskelet Kas Liflerinin Diseksiyonu

Memeli nöromüsküler kavşak (NMJ), motor nöron sinir uçlarından, iskelet kas lifi üzerindeki postsinaptik zardan ve terminal Schwann hücrelerinden oluşan büyük bir kolinerjik üçlüsinapstır. Bu sinaps, NMJ’lerin dinamik yapısal değişikliklere uğrayabildiği yetişkinlik döneminde bile yüksek morfolojik ve fonksiyonel plastisite⁴,^5,6,^7,8sergiler. Örneğin, bazı araştırmacılar motor sinir uçlarının mikrometre ölçeğinde şekillerini sürekli olarak değiştirdiğini göstermiştir⁹. Ayrıca, NMJ’nin morfolojisinin fonksiyonel gereksinimlere, değiştirilmiş kullanıma, yaşlanmaya, egzersize veya lokomotor aktivite⁴, 10 , 11^,12,13,14,15varyasyonlarına yanıt verdiği bildirilmiştir. Bu nedenle, eğitim ve kullanım eksikliği, NMJ’nin boyutu, uzunluğu, sinaptik veziküllerin ve reseptörlerin dağılımı ve ayrıca sinir terminalidallanma 14 , 16 , 17 ,^18,19,20gibi bazı özelliklerini değiştirmek için gerekli uyaranı temsil eder.

Ayrıca, bu hayati bağlantının herhangi bir yapısal değişiminin veya dejenerasyonun motor nöron hücre ölümü ve kas atrofisi²¹ile sonuçlanabileceği gösterilmiştir. Ayrıca, sinirler ve kaslar arasındaki değişen iletişimin fizyolojik yaşa bağlı NMJ değişikliklerinden ve muhtemelen patolojik durumlardaki yıkımından sorumlu olabileceği düşünülmektedir. Nöromüsküler kavşak sökümü, bozulmuş kas-sinir etkileşiminin en iyi örneklerinden birini oluşturan nörodejeneratif bir hastalık olan Amyotrofik Lateral Sklerozun (ALS) başlangıcında çok önemli bir rol oynar³. Motor nöron disfonksiyonu üzerinde yapılan çok sayıda çalışmaya rağmen, ALS’de gözlenen bozulmanın motor nörona doğrudan zarar ve daha sonra kortiko-spinal projeksiyonlara kadar uzanıp uzanmadığı hala tartışılır^22; veya sinir uçlarında dejenerasyonun başladığı ve motor nöron somas^23,24’edoğru ilerlediği distal bir aksonopati olarak düşünülmelidir. ALS patolojisinin karmaşıklığı göz önüne alındığında, bağımsız süreçlerin bir karışımının meydana geldiğini düşünmek mantıklıdır. NMJ, kas ve sinir arasındaki fizyopatolojik etkileşimin merkezi oyuncusu olduğundan, istikrarsızlaşması, hastalığın kökeninde analiz edilmesi gereken önemli bir noktayı temsil eder.

Memeli nöromüsküler sistemi, işlevsel olarak bir motor nörondan ve sinir terminali tarafından özel olarak içselleştirilen kas liflerinden oluşan ayrı motor birimler halinde düzenlenir. Her motor ünitesi benzer veya özdeş yapısal ve fonksiyonel özelliklere sahip liflere sahiptir^25. Motor nöron seçici işe alım fonksiyonel taleplere kas yanıtını optimize etmeyi sağlar. Şimdi memeli iskelet kaslarının dört farklı lif türünden oluştuğu açıktır. Bazı kaslar en bol lif tiplerinin özelliklerine göre adlandırılır. Örneğin, soleus (vücut duruşunun korunmasında rol oynayan arka uzvun arka kası) yavaş seğirme birimlerinin (tip 1) çoğunluğunu taşır ve yavaş bir kas olarak kabul edilir. Bunun yerine, ekstansör digitorum longus (EDL) esasen benzer hızlı seğirme özelliklerine (tip 2 lifler) sahip ünitelerden oluşur ve hareketlilik için gerekli olan fazik hareketler için uzmanlaşmış hızlı bir kas olarak bilinir. Başka bir deyişle, yetişkin kasları hormonal ve sinirsel etkiler nedeniyle doğada plastik olmasına rağmen, lif bileşimi, sürekli düşük yoğunluklu aktivite ve daha hızlı bir tek seğirme sergileyen EDL yaşayan soleusta görüldüğü gibi farklı aktiviteler gerçekleştirme kapasitesini belirler. Farklı kas lifleri arasında değişken olan diğer özellikler yapıları (mitokondriyal içerik, sarkoplazmik retikülün uzantısı, Z hattının kalınlığı), miyozin ATPase içeriği ve miyozin ağır zincir bileşimi^{26 , 27,28,29}ile^ilgilidir.

Kemirgen NMJ’leri için, kaslar arasında önemli farklılıklar vardır^28,29. Sıçanlardan soleus ve EDL’de yapılan morfometrik analizler, sinaptik alan ile lif çapı arasında pozitif bir korelasyon olduğunu ortaya koydu (yani, soleus yavaş liflerdeki sinaptik alan EDL hızlı liflerden daha büyüktür) ancak NMJ alanı ile lif büyüklüğü arasındaki oran her iki kasta da benzerdir^30,31. Ayrıca, sinir terminalleri ile ilgili olarak, tip 1 liflerdeki uç mutlak alanlar tip 2 liflere göre daha düşükken, lif çapı ile normalleşme, tip 1 liflerdeki sinir terminallerinin alanlarını en büyük³²yaptı.

Bununla birlikte, çok az çalışma, bazı NMJ bileşenlerindeki değişikliklerin kanıtlarını göstermek için morfometrik analize odaklanmaktadır^33,34. Bu nedenle, morfolojisi ve fizyolojisi çeşitli patolojilerde değişen organizmanın işlevinde NMJ’nin ilgisi nedeniyle, farklı kas türlerinin diseksiyon protokollerini tüm NMJ yapısının görselleştirilmesine izin sağlayacak kalitede optimize etmek önemlidir. Yaşlanma veya egzersiz 35 , 36^,37,38gibi farklı deneysel durumlarda veya koşullarda pre veya postynaptik değişikliklerin oluşumunu değerlendirmek de gereklidir. Ek olarak, ALS^39’dabildirildiği gibi terminal sinir uçlarında değiştirilmiş nörofilament fosforilasyon gibi NMJ bileşenlerinde daha ince değişikliklere kanıt sağlamak yararlı olabilir.