Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Рассматривая ферментативные превращения фосфотриоз, необходимо отметить характерную для нервной ткани локализацию изоферментов енолазы. В глиальных клетках обнаружен гомодимер аа, идентичный енолазе печени, в то время как изоформа уу встречается только в нейронах. Установлена идентичность нейрональной формы енолазы и нейроспецифического кислого белка 14-3-2, описанного Б.Муром.
Как уже указывалось, в отличие от многих органов с интенсивным липолизом или интенсивно протекающим пентозофос-фатньгм циклом в мозге взрослых животных дополнительный поток в пул метаболитов гликолиза трехуглеродных фрагментов (фосфоглицериновый альдегид, фосфодиоксиацетон, глицерофосфаты и др.) имеет весьма ограниченное значение. Результаты экспериментов с различными 1 ^-предшественниками показывают, что на долю промежуточных компонентов гликолиза, образовавшихся из ^С-глицерата, в мозге приходится не более 2-5%. Это еще раз показывает важность для метаболизма головного мозга гексокиназной реакции, которая служит основным путем ввода углеродных компонентов в гликолитиче-скую цепь.
Конечным продуктом аэробного гликолиза является пирови-ноградная кислота, основные пути метаболизма которой приведены на схеме 5.3. Рассматривая их, необходимо учитывать, что цитоплазматический пируват с помощью протон-зависимой переносящей системы легко проникает через митохондриальные мембраны и включается в метаболические превращения в обоих клеточных компартментах.
Что касается реакций образования пирувата из аминокислот серина, глицина, треонина, цистина и цистеина, протекающих в цитоплазме, то они наиболее интенсивно осуществляются в печени и почках. В головном мозге они играют весьма малую роль в пополнении пула пирувата из-за низкой активности ферментов и очень плохой проницаемости ГЭБ для этих аминокислот.
Три реакции связывают пируват с ЦТК: пируватдегидроге-назная, пируваткарбоксилазная и НАДФ-малатдегидрогеназная; если две первые протекают исключительно в митохондриях, то реакция, катализируемая НАДФ-малатдегидрогеназой, так называемым “малик-энзимом”, протекает как в митохондриях, так и в цитоплазме. Основным путем включения углеродного скелета пировиноградной кислоты в НТК в мозге служит пируват-
дегидрогеназная реакция, тогда как в других тканях — печени, сердечной и скелетных мышцах, почках и др. — большее значение имеют реакции карбоксилирования пирувата, в первую очередь пируваткарбоксилазная реакция.
Схема 5.3. Пути метаболизма пировиноградной кислоты (жирной стрелкой обозначен доминирующий путь утилизации пирувата в мозге)
Ферменты: 1 — аланинаминотрансфераза; 2 — лактатдегид-рогеназа; 3 — НАДФ-малатдегидрогеназа (“малик-энзим’’); 4 — пируватдегидрогеназный комплекс; 5 — пируваткарбоксилаза
Легко обратимая аланинаминотрансферазная (АлАТ) реакция протекает в митохондриальном и цитоплазматическом компар-тментах; в связи с тем, что активность соответствующего фермента невелика, эта реакция играет относительно небольшую роль в метаболизме пирувата в мозге. Эксперименты с 14С-пред-шественниками позволили рассчитать, что лишь около 2% ии-рувата превращается в аланин в физиологических условиях.
Однако участие в трансаминировании двух важнейших метаболитов нервной ткани — глутамата и а-кетоглутарата — заставило исследователей более внимательно изучить этот минорный путь метаболизма пирувата. Высказано предположение, что цитоплазматическая АлАТ может участвовать в регуляции конечных этапов гликолиза и утилизации глутамата.
Среди конечных этапов гликолиза и реакций, в которых участвует пировиноградная кислота, определенный интерес представляет лактатдегидрогеназная реакция. Подавляющая доля лактатдегидрогеназы (ЛДГ, L-лактат: НАД-оксидоредуктаза, 1.1.1.27) в большинстве тканей связана с цитоплазмой. Однако в головном мозге до 10% от общей лактатдегидрогеназной активности клеток обнаруживается в митохондриях. В других тканях митохондриальной лактатдегидрогеназы значительно мень-
162
ше; в печени, например, менее 1%. Предполагается, что это способствует более полному использованию конечных продуктов гликолиза (лактата и пирувата) в митохондриях.
ДЦГ и ее изозимы неравномерно распределяются между основными типами клеток мозга. Общая активность ЛДГ при расчете на 1 мг белка в глиальных клетках выше, чем в нейронах. На обогащенных фракциях и на культурах клеток показано преобладание “анаэробного” изофермента ЛДГ5 в глиальных клетках, в то время как для нейронов характерен “аэробный” изофермент ЛДГ;. Эти наблюдения, а также данные о меньшей скорости поглощения кислорода глиальными клетками по сравнению с нейронами хорошо согласуются со сделанным Х.Хид-еном заключением о том, что нейронам свойственен аэробный обмен, тогда как метаболизм нейроглии адаптирован и к анаэробным условиям.
ЛДГ-реакция служит практически единственным путем метаболизма молочной кислоты в тканях животных, и лактат поэтому можно рассматривать как резервный фонд пирувата. Высокая активность ЛДГ, легкая обратимость этой окислительновосстановительной реакции определяют ее важную роль в поддержании red-ox состояния пиридиновых нуклеотидов в клетке, в обеспечении динамического равновесия в системе пируват ^ лактат.
