El cono axónico o cono axonal (Axon hillock en inglés) es un sectdor especializado del cuerpo de una neurona, mediante el cual se conecta con el axón. El cono axónico delimita micro-dominios de la membrana neuronal separados, entre el soma y el axón. El cono se continúa con el denominado "segmento inicial", allí es donde se origina el potencial de acción, que luego se desplaza por toda la longitud del axón. Cuando el potencial eléctrico de una entrada nerviosa excitatoria, es suficientemente fuerte, despolariza la membrana y supera el valor umbral de −55 milivoltios en el cono axónico, se desencadena un potencial de acción que se propaga por el axón.
Características
El "cono del axón" o cono axónico (CA) surge como una protuberancia del cuerpo de la neurona. Esta parte del axón tiene una importancia funcional, aquí se origina el potencial de acción. En otras palabras, esta región del neurolema procesa las señales entrantes de otras neuronas.
Si la suma de la señal entrante supera el umbral del cono axónico, se inicia el potencial y se transmitirá a lo largo del axón hacia la sinapsis. El "cono axónico" continúa con el "segmento inicial" del axón, ubicado a unos 30 a 40 micrómetros (μm) del pericarion y cerca del primer elemento mielinizado. Estructuralmente, en este segmento axónico, los diversos elementos del axoplasma comienzan a alinearse longitudinalmente. Hay neurofilamentos y mitocondrias. También hay microtúbulos, dispuestos en fascículos interconectados por brazos laterales. OA
Estructura El "cono del axón" (CA) surge como una protuberancia del soma, que se adelgaza rápidamente, adoptando una estructura de forma cónica. El CA se continúa con el sector del axón denominado segmento inicial
Microarquitectura Con el microscopio óptico, se observó que 96% de los axones de células grandes del asta anterior en los cordones lumbares humanos, emanaban del cuerpo celular y el resto se originaban en la parte proximal de la dendritas. Se caracteriza por la ausencia de ribosomas y retículo endoplasmático, lo que lo diferencia de otras partes del cuerpo neuronal. OA
En las neuronas de aspecto normal la longitud del cono axónico más el segmento inicial fue de 64,0±12,3 micras (promedio ± SEM error estándar de la muestra), con un rango de 47,5 a 110 micras, mientras que el diámetro de la porción más delgada del segmento inicial fue de 2,40 ± 0,30 micras, con un rango de 1,32 a 3,92 micras. OA
En la médula espinal del ratón, el axón se originó del pericarion/soma en el 76% de las neuronas del asta ventral y en el 64% de las neuronas del tálamo. Por el contrario, el axón emergió de una de las dendritas en el 75% de las neuronas en la zona intermedia y el asta ventral de la médula espinal y en el 68% de las neuronas del hipotálamo. En el caso de las neuronas de tipo antena en el asta dorsal espinal, el axón a menudo se originó de una de las dendritas. OA
En el SNC de los mamíferos, el axón de las neuronas contiene una región especializada llamada "segmento inicial del axón" (AIS). Este es una delgada región amielínica del axón entre su origen en el "cono axónico", y el comienzo de la mielinización. OA
En vertebrados la geometría del AIS se ajusta de forma variada en longitud (AIS l) y en distancia desde el soma (AIS d) durante el desarrollo y en respuesta a cambios en la actividad neuronal. El AIS se localiza más distalmente del soma (AIS d) en las motoneuronas menos excitables. OA OA
Ultraestructura
Con el microscopio electrónico se ha establecido que los orgánulos predominantes del cono axónico son: mitocondrias, neurofilamentos que se fusionan en el axón y, ocasionalmente se encuentra retículo endoplasmático granular.
La estructura interna del "segmento inicial", se caracteriza por: a) una capa densa de material finamente granular que recubre la membrana plasmática, b) grupos dispersos de ribosomas y c) fascículos de microtúbulos. Los fascículos de microtúbulos ocurren solo en el cono.
El cono axónico delimita microdominios de membrana neuronal separados, entre el soma y el axón. Esto permite la localización de proteínas de membrana tanto en el lado axonal como en el somato-dendrítico de la neurona.
Esta zona del cono es rica en canales y transportadores que requieren energía, por lo que tiene una alta concentración en mitocondrias. En el cono axónico hay una gran cantidad de iones que son transportados activamente contra sus gradientes de concentración.
La membrana neuronal tiene dos valores críticos de potencial eléctrico: el potencial de reposo y el potencial umbral. El potencial de reposo representa el valor que la membrana mantiene mientras no se perturbe; en el cono axónico es de −70 milivoltios (mV). El sitio de origen del potencial de acción en los axones mielinizados se demostró como el cono axónico en los años 50. Las mejoras en la capacidad de medir los cambios de voltaje ópticamente y con electrodos de fijación de parche, han identificado el origen preciso del potencial de acción. Los potenciales de acción (AP) pueden originarse no solo en el "cono axónico", sino también en el "segmento inicial" del axón (AIS), a 30-40 μm del soma y cerca del primer segmento mielinizado. OA
Un nuevo cono de crecimiento y el resellado de la membrana plasmática son básicos después de una lesión neuronal. El AIS puede contener señales de especificación axonal. El corte del axón en neuronas hipocampales cultivadas, se acompaña de regeneración axonal en el mismo sitio, si el corte se realiza a >35 μm del soma, es decir, cuando el AIS aún está conectado al cuerpo neuronal. OA
Segmento Inicial del Axón (AIS)
El "segmento inicial del axón" fue originalmente identificado por el suizo Rudolph Albert von Kölliker y el alemán Robert Remak.
El segmento inicial del axón (Axon Initial Segment AIS en inglés) es una región especializada, presente en el axón de las neuronas del SNC de los mamíferos. El AIS es una delgada región amielínica entre el "cono axónico", donde tiene su origen y el comienzo del recubrimiento de mielina del axón donde finaliza.
En estudios de microscopía electrónica, el AIS se definió inicialmente por tres características morfológicas únicas: haces estrechamente yuxtapuestos de 3–10 microtúbulos llamados fascículos, una subcapa densa en electrones debajo de la membrana plasmática (interna) de ∼50 nm de espesor y una ausencia casi completa de ribosomas. El AIS ahora se define también por la presencia de la proteína anquirina-G (Ankyrin-G) qud sostiene y agrupa los canales iónicos dependientes de voltaje (Nav1, Kv7). A nivel molecular, las proteínas AIS se organizan como un andamiaje en capas que abarca desde los microtúbulos hasta la membrana plasmática. miniatura |Estructura del andamiaje molecular sub-membranoso. La microscopía de superresolución han revelado un andamiaje periódico de anillos de actina regularmente espaciados por espectrinas bajo la membrana plasmática de los axones. Esta disposición molecular contrasta con el modelo actual de anillos de actina formados por filamentos de actina cortos y con capuchón. El axón está revestido por un andamiaje periódico asociado a la membrana (MPS) compuesto de anillos de actina circunferenciales espaciados aproximadamente cada 185 nm por tetrámeros de espectrina. Los anillos de actina están compuestos de filamentos de actina largos y trenzados conectados por una malla de espectrina. La anquirina-G une el MPS a los microtúbulos corticales a través de su cola carboxiterminal. En axones proximal es "destechados", se detectaron anillos periódicos de ~180 nanómetros (nm) de actina. También se obtuvo un patrón periódico similar de ~190 nm al marcar el carboxiterminal de la β4-espectrina a lo largo del AIS. OA
Ultraestructura del AIS En estudios de microscopía electrónica, el segmento inicial del axón (AIS) se caracteriza por una capa inferior submembranosa de ∼50 nanómetros (nm) de espesor que recubre la membrana plasmática axonal y además haces estrechamente espaciados de 3 a 10 microtúbulos (MT), también conocidos como "fascículos" de MT. El componente central del complejo submembranoso del AIS es anquirina-G (ANK3), con una isoforma larga de 480 kDa (480AnkG). La mayoría de las proteínas de membrana del AIS son reclutadas y concentradas directamente por Ank-G, incluidos los canales de sodio dependientes de voltaje (Nav) y potasio (Kv) y las moléculas de adhesión, como la isoforma de 186 kDa de Neurofascin (NF186) ( Leterrier, 2018 ). El dominio carboxiterminal 480AnkG se extiende ∼35 nm en el citoplasma del axón y contiene numerosos motivos SxIP capaces de unirse a los MT a través de proteínas de unión al extremo (EB) ( Fréal et al., 2016 , Leterrier et al., 2015 ). La interacción entre los EB y AnkG es necesaria tanto para la formación como para el mantenimiento de AIS. OA
En las neuronas del hipocampo de rata, el MPS es una red de actomiosina que controla la expansión y contracción axonal. analizamos la localización de la miosina II no muscular (NMII) axonal, las cadenas ligeras activas de NMII se colocalizan con los anillos de actina.The membrane periodic skeleton is an actomyosin network that regulates axonal diameter and conduction Ana Rita Costa ; Sara C Sousa ; Rita Pinto-Costa ; José C Mateus ; Cátia DF Lopes ; Ana Catarina Costa , David Rosa ; Diana Machado ; Luis Pajuelo ; Xuewei Wang ; Feng-quan Zhou , António J Pereira ; Paula Sampaio ; Boris Y Rubinstein , Inês Mendes Pinto , Marko Lampe , Paulo Aguiar , Monica M Sousa. eLife. 2020 Mar 20;9:e55471. doi: 10.7554/eLife.55471 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7105375/
La matriz celular, junto con la acumulación de proteínas ancladas, forma una barrera de difusión de membrana. Esta barrera de difusión desempeña un papel importante en la segregación preferencial de proteínas hacia el compartimento axonal.
La membrana neuronal tiene dos valores críticos de potencial eléctrico: el potencial de reposo y el potencial umbral. El potencial de reposo representa el valor que la membrana mantiene mientras no se perturbe; en el cono axónico (CA), es de −70 milivoltios (mV). Las entradas que recibe una neurona inducen una hiperpolarización o una despolarización de la membrana. Es decir, las entradas disminuyen o aumentan su potencial eléctrico. Cuando una entrada excitatoria, suficientemente fuerte, despolariza la membrana y su potencial supera el valor umbral de −55 mV en el cono axónico (CA), se desencadena un potencial de acción que se propaga por el axón. La suma de las entradas sinápticas da lugar a potenciales de acción en el segmento inicial del axón (AIS), un dominio de 20-60 micrómetros (μm) de largo ubicado en la interfaz proximal axón/soma, que posee una alta densidad de canales iónicos dependientes de voltaje, proteínas de membrana y un repertorio de andamiajes citoesqueléticos submembranosos.
Fisiología del AIS El potencial de acción consiste de dos componentes principales: un componente de "segmento inicial" (IS) precedía al potencial de acción completo que se originaba en el soma (componente somatodendrítico SD). El origen del impulso eléctrico ocurrió primero en el axón, pero a una cierta distancia del cuerpo celular.(Edwards y Ottoson)
Las estimulaciones de umbral inducen preferentemente picos de sodio en el compartimento neuronal que está conectado directamente al cono axónico. Por lo tanto, la regla actual es que el axón es de hecho una zona de inicio de umbral bajo para la generación de picos de sodio. El sitio de inicio se localizó con precisión solo recientemente mediante registro directo desde el axón.. Los colorantes sensibles al voltaje o imágenes de sodio, proporcionan medios útiles para determinar con precisión la zona de inicio de la espiga.