Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Пировиноградная кислота, образующаяся в мозге в ходе реакций гликолиза, интенсивно используется для дальнейших метаболических превращений. Наглядно свидетельствует об этом сопоставление данных о скорости утилизации мозгом глюкозы и пирувата. Так, в экспериментах на белых крысах установлено, что скорость утилизации глюкозы составляет 0,65-0,70 мкмоль-мин-1, а пирувата — 1,30-1,40 мкмоль-мин-1 в расчете на 1 г ткани. Для сравнения можно указать, что скорость утилизации пирувата в печени заметно ниже и равна в среднем
0,35-0,40 мкмоль мин-1 на 1 г ткани.
Представление о соотношении активностей ферментов, катализирующих основные пути метаболизма пирувата в митохондриях тканей крыс, дают результаты, приведенные в табл.5.3.
Оценивая относительное значение каждого из основных метаболических превращений, в которых участвует пировиноградная кислота, необходимо подчеркнуть важную роль именно пируватдегидрогеназной реакции. Активность остальных ферментов, конкурирующих за пируват в митохондриях и вовлекающих этот субстрат в дальнейшие метаболические превращения, значительно ниже. Подробнее особенности контроля над процессом окислительного декарбоксилирования пирувата в
163
мозге будут рассмотрены в следующем разделе.
Таблица 5.3.
Активность ферментов, участвующих в метаболизме пировиноградной кислоты в митохондриях головного мозга, печени и сердце крыс (10 3 YE/г ткани)
Ферменты Кора больших полу Печень Сердце
шарий головного мозга
Пируватдегидрогеназа 752±40 405±56 544±43
Пируваткарбоксил аза 160+21 530±45 485±37
Лактатдегидрогеназа 480±35 170±9 104± 19
Аланинаминотрансфераза 71±5 383±29 784±31
НАДФ-малатдегидрогеназа 85±7 78±4 91± 11
¦ Суммируя приведенные в данном разделе сведения, необходимо еще раз подчеркнуть следующие специфические для мозга особенности реакций гликолиза и их регуляции in vivo:
1. особую важность для энергетического метаболизма мозга гексокиназной реакции как основного пути ввода окисляемых субстратов в гликолитическую цепь;
2. однонаправленную и синхронную регуляцию адениновы-ми нуклеотидами скорости наиболее медленных этапов гликолиза — гексокиназной и фосфофруктокиназной реакций, что позволяет объединить эти два фермента в единый функциональный комплекс;
3. специфическую для мозга внутриклеточную локализацию лактатдегидрогеназы не только в цитоплазме, но и в митохондриях, что дает возможность более полно использовать лактат и пируват в дальнейших превращениях в митохондриях.
5.5. ЦИКЛ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И МЕХАНИЗМЫ, КОНТРОЛИРУЮЩИЕ ЕГО СКОРОСТЬ В МОЗГЕ
Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) является универсальным окислительным механизмом клетки. Он представляет собой слож-164
ную амфиболическую систему, имеет несколько возможных путей ввода окисляемых метаболитов и оттока отдельных продуктов реакций, основные из которых представлены на схеме
5.4.
Схема 5.4. Цикл трикарбоновых кислот и сопряженные реакции
гликоген, глюкоза
5.5.1. Пути пополнения пула метаболитов ЦТК в мозге
Источники образования ацетил-КоА. Важнейшим соединением, за счет которого постоянно пополняется пул компонентов ЦТК в большинстве тканей, служит ацетил-КоА — один из субстратов цитратсинтазной реакции. Это вещество может образовываться в целом ряде метаболических превращений. В митохондриях головного мозга основным поставщиком ацетил-КоА для окисления его в ЦТК служит реакция окислительного декар-боксилирования пировиноградной кислоты под действием пируват-дегидрогеназного комплекса.
В головном мозге взрослых животных до 80-90% пирувата подвергается окислительному декарбоксилированию с последующим окислением образующегося ацетил-КоА в ЦТК. В пе-
кетоновые тела
жирные кислоты
165
чени в этой реакции используется не более 15-20% субстрата, но активно функционирует другой механизм ввода пировино-градной кислоты в ЦТК — карбоксилирование ее под действием пируваткарбоксилазы до щавелевоуксусной кислоты.
Важным является и то, что в митохондриях головного мозга при самых-разнообразных воздействиях сохраняется доминирование ггируватдегидрогеназной реакции над остальными путями метаболизма пирувата, несмотря на то, что скорость отдельных реакций обмена субстрата может меняться. Например, было показано явное преобладание окислительного декарбок-силирования пировиноградной кислоты при таких экстремальных состояниях, резко нарушающих энергетический баланс, как гипоксия, разобщение окислительного фосфорилирования, тяжелая форма гипертиреоза.
Напротив, в митохондриях печени, сердечной и скелетных мышц, почках и других органах при изменении функционального состояния, при метаболических сдвигах разной природы преобладающим может стать любой из основных путей метаболизма пирувата. Например, в митохондриях печени в условиях интенсивного глюконеогенеза или при голодании скорость реакции карбоксилирования пирувата в 5-10 раз и более превышает скорость ПДГ-реакции.
