Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
7. Характерная особенность нервной ткани — высокая интенсивность энергетического метаболизма. По потреблению кислорода и глюкозы мозг занимает первое место среди крупных органов животного или человека. Существенно, что глюкоза служит преимущественным субстратом окисления в нервной ткани и не может быть заменена другими субстратами окисления. Собственные углеводные резервы мозга весьма незначительны и этим объясняется чрезвычайная чувствительность нервной ткани, прежде всего, коры больших полушарий, к гипогликемии и гипоксии. Высокая интенсивность энергетического обмена является основным фактором, обеспечивающим протекание таких специфических процессов, как передача нервных импульсов, хранение и переработка поступающей информации, интегративная деятельность мозга и др.
8. Метаболизм аминокислот имеет в нервной ткани ряд специфических черт. Особую роль играют дикарбоновые аминокислоты, содержание и интенсивность метаболизма которых в мозге заметно выше, чем в других тканях. Наряду с участием в биосинтезе пептидов и белков, с возможностью служить дополнительными энергетическими субстратами ряд аминокислот выполняет и особые функции, выступая в роли нейромедиаторов или их непосредственных предшественников.
9. Важное значение в нервной ткани имеют специфические альтернативные пути превращений ряда “ключевых ” метаболитов, например а-кетоглутарата, пирувата и др. Так, ГАМК-шунт является характерной только для нервных клеток разновидностью цикла трикарбоновых кислот. Физиологическая роль этого альтернативного пути заключается в образовании нейромедиатора — у-аминомасляной кислоты.
10. Для нервной ткани характерна отчетливо выраженная
7
компартментализация метаболизма, т.е. пространственная разобщенность отдельных метаболических процессов — как в разных отделах мозга, так и в различных субклеточных структурах нейрона или в элементах системы нейрон-нейроглия. Особенно ярко это продемонстрировано на примере метаболизма аминокислот и на примере реакций энергетического метаболизма
— существование “большого” и “малого” энергетических ком-партментов, отличающихся по скорости, по субстратам окисления и по направлению протекания отдельных реакций.
Важным примером компартментализации метаболических процессов служат специфические биохимические реакции, которые протекают в синаптических окончаниях и лежат в основе функциональной деятельности синапсов.
11. Мозг содержит чрезвычайно большое число регуляторных пептидов (нейропептидов); в настоящее время идентифицированы уже сотни пептидов-регуляторов. Они являются участниками синаптической передачи'сигналов и дистантными регуляторами, обеспечивающими широкий круг функций ЦНС и психосоматические взаимодействия.
12. Для метаболизма мозга характерна высокая степень автономии по отношению к другим областям организма. Существует гематоэнцефалический барьер, который играет очень большую роль в обеспечении постоянства внутренней среды мозга, в частности в поддержании ионного и осмотического баланса, в избирательном активном транспорте ряда питательных и регуляторных веществ и т.д.
Перечисленные особенности биохимии нервной системы являются важнейшими, но не исчерпывающими. В последующих разделах будет представлено детальное их описание.
Часть I
Состав и метаболизм головного мозга и периферической нервной системы
Глава 1
Особенности нуклеиновых кислот и хроматина нервной ткани
В. В. Ашапкин
Геном клетки является средоточием наследственных потенций и определяет ее функциональную специфичность. Однако в целом генетические и регуляторные последовательности ядер-ной и митохондриальной ДНК нервных клеток идентичны или очень близки к таковым клеток большинства других тканей. Кажется, на первый взгляд, кощунственным утверждение, что ДНК нейрона качественно не отличается от ДНК клеток кожи, желудка и т.п. Однако это так. Отличие состоит не в ДНК, а в том, что значительная часть функционирующих, “включенных” генов нервных клеток — это не те гены, которые функционируют в других тканях. Кроме того, набор генов, которые действуют в нервных клетках, гораздо многообразнее, чем в клетках других тканей. Это соответствует представлению о нервных клетках как высшем создании эволюционного процесса, но требует раскрытия механизмов, которые определяют избирательное и многообразное раскрытие функций их генома.
1.1. СОДЕРЖАНИЕ ДНК В НЕРВНЫХ КЛЕТКАХ.
ПРОБЛЕМА “ИЗБЫТОЧНОЙ” ДНК
В большинстве областей головного мозга клетки являются диплоидными. У человека, в частности, на обеих парах хромосом каждой клетки содержится около 6 пг ДНК, т.е. около 4-1012 Д или 6109 пар нуклеотидов (н.п.). Общая длина молекул ДНК диплоидного набора хромосом клетки человека близка к 1,5 м. В целой клетке ДНК больше, но ненамного, — за счет митохондриальной ДНК. Это превышение достигает нескольких де-
9
сятков процентов — для средних и больших по размеру нейронов.
В конце 1960-х — начале 1970-х годов в результате многочисленных исследований методом цитофотометрии ДНК по Фельгену получило широкое распространение представление о существовании избыточной по сравнению с диплоидным набором ДНК в клетках мозга млекопитающих и птиц. Особенно популярной была точка зрения о тетраплоидности (в ряде случаев — и полиплоидности более высокого порядка) крупных нейронов
