Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Если сопоставить приведенные в табл. 5.1 Км и со сред-
ними значениями потребления этого субстрата мозгом крыс (0,6-
0,9 мкмоль-мин-1 г-1), то становится очевидно, что в нормальных физиологических условиях поступление глюкозы через ГЭБ не лимитирует ее метаболизм. Однако при гипогликемии или усиленном использовании глюкозы, например при интенсификации гликолиза в условиях дефицита кислорода или при судорогах, скорость переноса глюкозы через ГЭБ может ограничивать начальные этапы ее метаболизма.
Таблица 5.1.
Характеристика транспортных систем гематоэнцефалического барьера (по W.Pardridge, G.OldendorC, 1977)
Транспортируемые Преимущественный *»> V
соединения субстрат мМ шах* 1 1
мкмоль-мин-1 г1
Гексозы Глюкоза 9 1600
Монокарбоновые Лактат 1,9 120
кислоты
Нейтральные Фенилаланин 0,12 30
аминокислоты
Основные Лизин 0,1 6
аминокислоты
Амины Холин 0,22 6
Пурины Аденин 0,027 1
Нуклеозиды Аденозин 0,018 0,7
Потребность мозга в кислороде и глюкозе заметно изменяется в ходе онтогенеза, значительно повышаясь с его ростом и диф-
149
ференцировкой, а также формированием отдельных структурно-функциональных ансамблей нейронов. По мере развития головного мозга скорость окисления глюкозы в нем возрастает и одновременно увеличивается зависимость функциональной активности нейронов от интенсивности окислительных процессов как источника энергии.
5.3. ГЛИКОГЕН КАК ВОЗМОЖНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ
Сопоставление данных содержания глюкозы в мозге разных животных и скорости ее потребления мозговой тканью показывает, сколь незначительны собственные ресурсы этого метаболита в мозге, и объясняет отмеченную зависимость функциональной активности головного мозга от поступления углеводов с кровью. Возникает вопрос, в какой мере уровень глюкозы в мозге может поддерживаться за счет гликогена.
Уровень этого полисахарида в мозговой ткани разных животных составляет в среднем 2,5-4,5 мкмоль г-1 (в расчете на глюкозу). Общее содержание гликогена в мозге эмбрионов и новорожденных животных значительно выше, чем в мозге взрослых. Например, в мозге у новорожденных мышей гликогена в 3 раза больше, чем в мозге взрослых животных. По мере роста и дифференцировки мозга, а также возрастания зависимости функционального состояния мозга от скорости дыхания концентрация гликогена быстро снижается и далее в мозге взрослого животного поддерживается относительно постоянной. Эти изменения связывают с быстрой активацией фосфорилазной системы в первые дни постнатального развития и с повышением ее чувствительности к различным регуляторным воздействиям, в частности к гормональной регуляции.
Гликоген в качестве субстрата участвует в энергетическом обмене. В экспериментах, выполненных на кошках, к перфузи-онной жидкости добавляли глюкозу 1-614С. Анализ С02 в оттекающей от мозга крови показал разбавление 14С02, образующегося из меченой глюкозы, нерадиоактивной углекислотой, источником которой служил окисляющийся гликоген мозга. Расчеты показывают, что лишь до 7-10% энергетических потребностей головного мозга могут покрываться за счет расщепления гликогена.
В качестве энергетического источника используется свободная фракция гликогена, на долю которой приходится около 20-25% от общего содержания углевода в мозге. Остальная часть
150
гликогена находится в связанном состоянии (главным образом с белками) — это наиболее интенсивно обновляющаяся фракция гликогена. Именно за счет связанного гликогена происходит пополнение фонда расщепляющейся (с последующим окислением глюкозы) свободной фракции. Особенно важное значение этот субстрат имеет в головном мозге при экстремальных состояниях, когда уменьшается поступление в мозг глюкозы крови. Однако из-за небольших размеров пула гликогена в мозге полное расщепление его до глюкозы с последующим окислением может произойти в течение 5-7 мин.
¦ Таким образом, собственные углеводные запасы в нервной ткани относительно невелики и не могут обеспечить энергетические потребности нормально функционирующего головного мозга в течение длительного времени. Это обстоятельство наряду с отмеченной ограниченной способностью мозга использовать другие субстраты окисления лежит в основе характерной для нервной ткани зависимости от постоянного поступления глюкозы из крови.
Для того чтобы понять, каким образом в головном мозге обеспечивается высокий уровень энергетического обмена, за счет чего глюкоза используется почти полностью именно в реакциях окисления и для обеспечения энергетических потребностей ткани, а не в других метаболических процессах, необходимо более детально рассмотреть вопросы регуляции скоростей основных путей окисления — гликолиза и цикла трикарбоновых кислот.
