Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
I — гексокиназа; 2 — глюкозо-6-фосфатаза; 3 — фосфогексоизо-мераза, 4 — фосфофруктокиназа; 5 — глюкозо-6-фосфатдегидро-геназа; 6 — фосфоглюкомутаза)
синтез гликогена глюкоза + АТФ
В табл.5.2 приведены данные об интенсивности основных путей метаболизма глюкозо-6-фосфата в мозге и печени крыс, рассчитанные на основании экспериментов с 14С-глюкозой и
156
анализа активностей ферментов. Несмотря на то что эти расчеты весьма приблизительны, они все же дают наглядное представление о значительных отличиях в метаболизме глюкозо-6-фосфата в головном мозге и печени. Исследования альтернативных путей метаболизма глюкозо-6-фосфата in vivo с помощью препаратов меченой глюкозы, содержащей ,4С в разных положениях, а также результаты математического моделирования подтвердили, что вовлечение глкжозо-6-фосфата в реакции гликолиза с последующим окислением в ЦТК доминирует над другими путями использования этого субстрата в мозге взрослых животных.
Таблица 5.2.
Интенсивность отдельных путей метаболизма глюкозо-б-фосфата в головном мозге и печени крыс (по С.И.Раппопорт, 1965)
Метаболический путь Доля глюкозо-6-фосфата,
вовлекаемого в реакции, %
мозг печень
1. Окисление до С(Х и Н20 в ходе аэробного 80-90 Около 20
гликолиза и ЦТк
2. Синтез гликогена 5-7 20-25
3. Расщепление в глюкозо-6-фосфатазной Следы До 50
реакции до свободной глюкозы
4. Пентозофосфатный путь .2-3 5-15
5. Другие реакции Менее 5 5-10
¦ Преимущественное использование глюкозо-6-фосфата в реакциях гликолиза является характерной'чертой энергетического метаболизма; оно обусловлено значительным превышением активности фосфогексоизомеразы и фосфофруктокиназы над активностью других ферментов, конкурирующих за общий субстрат. Относительная роль минорных путей метаболизма глюкозо-6-фосфата заметно меняется в мозге .с возрастом животного, прежде всего это относится к пентозофосфатному пути (ПФП).
Как известно, интенсивность использования, глюкозо-6-фос-фата в реакциях пентозофосфатного пути в значительной степени определяется активностями ферментов, катализирующих
157
начальные, наиболее медленные стадии: глюкозо-6-фосфатде-гидрогеназы (D-глюкозо-б-фосфат: НАДФ-оксидоредуктаза, 1.1.1.49) и 6-фосфоглюконатдегадрогеназы (6-фосфо-D-глюко-нат: НАДФ-оксидоредуктаза декарбоксилируюшая, 1.1.1.44).
Установлено, что активности этих ферментов в головном мозге молодых животных в 1,5-2 раза выше, чем у взрослых. Максимальные значения активностей отмечаются исследователями в период наиболее интенсивной миелинизации; у крыс этот период соответствует 20-30 дням постнатального развития. Более высокая активность найдена в головном мозге растущих животных и для ферментов неокислительной части пентозо-фосфатного пути: трансальдолазы, тракскетолазы, фосфопентои-зомеразы и др. Все эти данные свидетельствуют о том, что такой путь метаболизма глюкозо-6-фосфата играет в развивающейся нервной ткани большую роль, нем в окончательно сформировавшемся мозге взрослых животных.
Определение скорости ПФП в экспериментах с глюкозой, содержащей 14С в положении “1” или “6”, позволило рассчитать, что в мозге растущих животных в ПФП используется до 10-15% поступающей в мозг глюкозы, в то время как в мозге взрослых животных — лишь 2-3%.
В ходе окончательной дифференцировки и созревания структур головного мозга у новорожденных и молодых животных особенно интенсивно протекают процессы синтеза специфических липидов, в частности липидов миелиновых оболочек. Заканчивается деление и пролиферация различных типов нервных клеток. Такие морфологические изменения в ходе созревания мозга требуют повышенного образования восстановительных эквивалентов (в первую очередь НАДФН2) для реакций биосинтеза лигшдов, а также фосфопентоз как предшественников нуклеиновых кислот. Именно эти потребности покрываются за счет реакций ПФП. После окончания процессов миелинизации и пролиферации нервной ткани интенсивность этого пути метаболизма глюкозо-6-фосфата в головном мозге заметно снижается. Напротив, в ряде других тканей, где у взрослых животных идут интенсивные процессы липогенеза (печень, жировая ткань, кора надпочечников и др.), относительная доля ПФП среди реакций метаболизма глюкозо-6-фосфата постепенно возрастает.
Сопоставление активности ферментов пентозофосфатного пути в различных типах клеток взрослого мозга позволило сделать вывод о разной его интенсивности в нейронах и нейроглии. Гистохимическими методами, а также при прямом опре-
158
делении в нейроглии в отличие от нейронов найдены более высокие значения активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, транскетолазы и других энзимов ПФП. Таким образом, в нейроглии пентозофосфатный путь является существенным путем метаболизма глюкозо-6-фосфата, в то время как в нейронах доминирует аэробный гликолиз, сопряженный с последующими реакциями цикла трикарбоновых кислот.
