Cilia: struktuur, funktsioon ja haigused

Sekundaarsed ripsmed on ripsmetes leiduvad vabalt liikuvad rakuprotsessid epiteel Euroopa kops. Nende liikumine võimaldab transportida lima ja vedelikke. Selliste haiguste korral nagu astma or tsüstiline fibroos, seda transporti kahjustab tsiliaarparalüüs.

Mis on ripsmed?

Cilia on vabalt liikuvate kärgpikenduste tehniline termin. Need viie kuni kümne um pikkused plasmamembraani projektsioonid on umbes 0.25 urn õhukesed ja sisaldavad tsütoplasmat. Nende luustik on varustatud mikrotuubuleid sisaldava aksoneemiga. Pitsilise tsütoplasma põhikehas on kõik kiilid kindlalt kinnitatud peente kiududega. Näiteks on ripsmed või kinotsiiliad ripsmed. Ripsmeid leidub aga ka munajuhas, munandites või hingamisteed. Lisaks primaarsetele ripsmetele on teiseseid ripsmeid. Need erinevad sisalduvate mikrotuubulite arvu ja liikumisvõime poolest. Koos lipukesega kuuluvad ripsmed sarnase ehituspõhimõtte tõttu ka koondnimetuse undulipodium alla. Tsiliaarides nimetatakse terve ripsmete rühmi mõnikord cirruseks. Cilia tuleb eristada mikrovillidest. Need esinevad näiteks soolestikus ega kanna mikrotuubulite karkassi. Ka lipuke bakterid ciliaga ei saa võrrelda. Nad töötavad nagu sõukruvi, on oluliselt väiksemad kui ripsmed ja pole membraaniga suletud.

Anatoomia ja struktuur

Cilia on ümbritsetud plasmamembraaniga. Aksoneem eristab neid rakukehast. Aksoneem on kontraktiilist valmistatud aksiaalsed kiud valgud dyneiin ja kinesiin. The valgud võimaldada ripsmete liikumist. Mikrotuubulid on aksonemil peened õõnsad kiud. Need koosnevad elektrilaenguga molekulaarsetest sidemetest ja neil on seega üks positiivne ja üks negatiivne tuubul. Seega jagatakse iga mikrotuubulidublett A- ja B-tuubuliteks. Iga A toru on varustatud käetaoliste struktuuridega. Need struktuurid joonduvad alati naabruses asuva tsilliumi B toruga. Iga tsiliumi mikrotuubulid dubleeritakse. Need torukujulise tsiliaarse luustiku mikrotuubulid duplettid on üksteise suhtes ümmarguse paigutusega. Selle ringi keskel on mõnel ripsmel veel kaks keskmist mikrotuubulit. Neid ripsmeid nimetatakse ka sekundaarseteks ripsmeteks. Tsiliaalsete mikrotuubuliteta ripsmeid nimetatakse primaarseks ripsmeteks. Nende sees peitub tsütoplasma, mis moodustab ripsmete tsütoskeleti ja tekitab seega aksoneemi. Üksikud mikrotuubulite dublettid on omavahel ühendatud nesiini siduvate liikmetega. Sekundaarsetes ripsmetega on detsentraliseeritud dublettid radiaalsete kodarate kaudu ristseotud ka tsentraalse dublettiga.

Funktsioon ja ülesanded

Sekundaarsed ripsmed on tavaliselt võimelised aktiivseks peksmiseks või sõudmine liikumine. Nad saavad oma mikrotuubuleid pingutades venitada ja painutada. Seega tekib libisev mehhanism. Tsiiliumi painutamine toimub siis, kui A tuubuli haru võtab ühendust naaberringi T B tuubuliga ja nihutab tubuliini dubletti tuubuleid üksteise vastu. Väga paindlik valguline nexin hoiab selle nihke ajal ripsmete naaberkanuleid koos. Samal ajal kui tsiliium teeb ettepaneku, on see piklik. Tagasilöögi ajal on see paindunud. Sekundaarsed ripsmed paiknevad tavaliselt suurtes massides ja liiguvad koordineeritult üksteise taga just kirjeldatud põhimõtte kohaselt. See tähendab, et ripsmerea vastupidised read löövad hiljem murdosa. Seda liikumispõhimõtet nimetatakse ka metakroonseks liikumiseks. Selle tulemuseks on ripsmete rühma pinnal ühtlaselt peksev värelusvool, mis kulgeb laineliselt. Soojaverelisel loomal vastab ripsmete peksmise sagedus umbes 20-le sekundis. Inimestel toimivad sekundaarsete ripsmete koordineeritud liikumised tavaliselt vedeliku ja lima filmide transportimiseks organismis. Näiteks transpordivad nad munarakk munajuhas või lima bronhides. Tsiliaarides teenib liikumine ühe raku liikumist. Samuti seoses sperma kõrgemate loomaliikide eest vastutab ripsmete liikumine rakkude liikumise eest. Mõnikord on sekundaarsete ripsmete liikumine ka toidu keerutamiseks. Esmased ripsmed ei ole tavaliselt võimelised aktiivseks liikumiseks. Esmased ripsmed erinevalt sekundaarsetest ripsmetest tavaliselt ei liigu, vaid täidavad sensoorantenni funktsiooni. Seega leidub neid peamiselt visuaalsüsteemis ja haistmises.

Haigused

Erinevad asjaolud võivad halvata sekundaarsete ripsmete tsiliaarse liikumise. Eriti seoses ripsmega epiteel Euroopa kops, võib tekkida selline halvatus. Näiteks kui pH langeb alla 6.4 või ületab üheksa, tekib halvatus. Allergilised mehhanismid võivad põhjustada ka ripsmete liikumise peatumise. See juhtub näiteks aastal astma, mille tagajärjel lakkavad kopsudes asuvad ripsmed peksmise hetkeks. Ainevahetushäire korral tsüstiline fibroos, selline halvatus kops esineb ka ripsmeid. Ripsmete füüsilised või mehaanilised kahjustused võivad olla põhjustatud ka halvatusest või halvenenud liikumisest. Kõrged temperatuurid või külm võib vallandada füüsilise häire. Õhu turbulents on seevastu üks levinumaid mehaaniliste kahjustuste põhjuseid. Sileeritud düsfunktsioon on meditsiinis määratletud kui ripsmete üldine düsfunktsioon. Primaarne tsiliaarne düsfunktsioon võib esineda näiteks selliste haiguste taustal nagu Kartageneri sündroom. Seevastu kopsude sekundaarne tsiliaarne düsfunktsioon võib ilmneda siis, kui kahjustatud inimene on saasteaineid sisse hinganud. Tsiliaarse liikumise krooniline halvatus võib põhjustada ripsmetega epiteel muutuda lamerakujuliseks epiteeliks. See tähendab, et lima ei saa enam kopsudest välja transportida. See nähtus on tavaline suitsetajatel, kuid äsja mainitud haigused võivad olla ka seotud.