เดนดริติกสไปน์

เดนดริติกสไปน์ (อังกฤษ: dendritic spine) เป็นโครงสร้างเยื่อหุ้มเซล์ในส่วนของเดนไดรต์ที่ยื่นออกไปมีลักษณะคล้ายหนามขนาดเล็กทำหน้าที่สร้างไซแนปส์ระหว่างเซลล์ประสาท โครงสร้างเดนดริติกสไปน์นี้ พบได้ในเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทส่วนใหญ่ในสมอง เช่น เซลล์ประสาทรูปปิรามิด (pyramidal neuron) ในสมองส่วนคอร์ติคอล และ เซลล์เปอร์กินเจ (Purkinje cell) ในสมองส่วนซีรีเบลลัม เป็นต้น

เดนดริติก สไปน์เป็นโครงสร้างพิเศษที่ยื่นออกมาจากเดนไดรต์ของเซลล์ประสาท โดยทั่วไปแล้วเดนดริติก สไปน์ยาวประมาณ 0.5–2 ไมโครเมตร แต่อาจจะยาวถึง 6 ไมโครเมตรก็ได้ซึ่งพบได้ในเซลล์ประสาทบริเวณ CA3 region ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส (hippocampus) ในทุกๆ ความยาวหนึ่งไมโครเมตรของเดนไดรต์เซลล์ประสาทที่โตเต็มที่ จะพบเดนดริติก สไปน์หนาแน่นประมาณ 1-10 อัน พบว่าเกือบทั้งหมดของไซแนปส์ของสมองสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดที่มีผลเชิงกระตุ้นเกิดขึ้นที่เดนดริติก สไปน์ ซึ่งในเดนดริติก สไปน์ ที่โตเต็มที่จะเกิดเพียงหนึ่งไซแนปส์ที่ส่วนหัว (spine head) ของมัน

เซลล์ประสาทชนิดหลักของสมองเกือบทั้งหมดมีโครงสร้างเดนดริติก สไปน์ ซึ่งได้แก่ เซลล์ประสาทที่หลั่งกลูตาเมต (glutamate) เช่น เซลล์ประสาททรงปิรามิด (pyramidal neuron) เซลล์ประสาทที่หลั่งกาบา (GABA) เช่น เซลล์เปอร์กินเจ (Purkinje neurons) แต่เซลล์ประสาทอีกหลายประเภทก็ไม่มีเดนดริติก สไปน์ เช่น GABA-releasing interneuron เซลล์ประสาทที่มีเดนดริติก สไปน์ (Spiny neurons) พบได้น้อยมากในสัตว์ชั้นต่ำ เช่น Drosophila melanogaster และ Caenorhabditis elegans แสดงให้เห็นว่าเดนดริติก สไปน์ได้ถูกวิวัฒน์ขึ้นเพื่อให้เหมาะแก่การทำงานที่ซับซ้อนของระบบประสาทขั้นสูงในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

โครงสร้างของเดนดริติก สไปน์มีความหลากหลายทั้งขนาดและรูปร่าง และมีปริมาตรตั้งแต่ 0.01 ลูกบาศก์ไมโครเมตร ไปจนถึงขนาด 0.8 ลูกบาศก์ไมโครเมตร การศึกษาลักษณะทางกายวิภาคของ fixed brain tissue สามารถระบุรูปร่างเดนดริติก สไปน์ ออกแป็น 4 แบบ คือ thin, stubby, mushroom และ cup แต่จากการศึกษาด้วยเทคนิค Live Imaging พบว่าเดนดริติก สไปน์ มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดได้มากมายหลายแบบในช่วงเวลงตั้งแต่เป็นวินาทีจนถึงหลายวัน นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างทั้งในออร์แกเนลล์และโมเลกุลพิเศษที่เป็นองค์ประกอบภายในเดนดริติก สไปน์ โดยเดนดริติก สไปน์ที่มีขนาดใหญ่ก็จะมีขนาดไซแนปส์ที่ใหญ่และมีชนิดของออร์แกเนลล์ที่หลากหลายมากกว่าเดนดริติก สไปน์ที่มีขนาดเล็ก

เดนดริติกสไปน์มีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันซึ่งขึ้นกับระยะในการเจริญเติบโต ชนิดของสารที่มาออกฤทธิ์ที่ไซแนปส์ รวมทั้งความแข็งแรงของโครงสร้างไซแนปส์ เดนดริติกสไปน์ทำหน้าที่หลายอย่าง เช่น ช่วยจำกัดการแพร่ของไอออนและสารที่ทำหน้าที่เป็นผู้ส่งข่าวตัวที่สองภายในเซลล์ (second messenger) ในบริเวณที่เกิดไซแนปส์ กลไกการทำงานที่สำคัญของเดนดริติกสไปน์ คือ กระบวนการเรียนรู้และจดจำของเซลล์ประสาท ซึ่งพบว่าบริเวณนี้มีตัวรับสารสื่อประสาทกลูตาเมตทั้งชนิดตัวรับเอ็นเอ็มดีเอ (NMDA receptor) และตัวรับแอมพา (AMPA receptor) ทำงานสอดประสานกันในกระบวนการที่เรียกว่า ลองเทอมโพเทนชิเอชั่น (long-term potentiation) และลองเทอมดีเพรชชั่น (long-term depression)

อ้างอิง

• Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM. Principles of Neural Science, 4th ed. McGraw-Hill, New York (2000). ISBN 0-8385-7701-6
• ประสาทวิทยาศาสตร์