Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Специфичным для нервной ткани является участие а-кетоглутаровой кислоты в так называемом ГАМК-^шунте, реакции которого приводят к образованию у—аминомасляной кислоты. Наиболее интенсивно эти реакции протекают в синаптических окончаниях ГАМК-ергических нейронов (см.;раздел 2.2.3).
Активность ферментов, катализирующих (Конечные этапы ЦТК: сукцинатдегидрогеназы [сукцинат (акцептор) — оксидо-редуктаза, 1.3.99.1], фумаразы (L-малатгидролиаза, 4.2.1.2), ма-
177
латдегидрогеназы ( L-малат: НАД-оксидоредуктаза, 1.1.1.37) в мозге, как и в других тканях, превышает активность ферментов начальных стадий цикла и, следовательно, не ограничивает общую скорость цикла. Расчеты, выполненные на аналоговых вычислительных машинах, показывают, например, что на поддержание средней скорости потока метаболитов через ЦТК расходуется лишь 2-5% максимальной активности малатдегидроге-назы и около 15-20% активности сукцинатдегидрогеназы. Напротив, скорость потока метаболитов через ЦТК требует почти максимальной активности цитратсинтазы и НАД-изоцитратде-гидрогеназы.
Заканчивая рассмотрение реакций ЦТК и особенностей их регуляции в головном мозге, следует кратко остановиться на значении сукцинатдегидрогеназной реакции. В отличие от других дегидрогеназ ЦТК сукцинатдегидрогеназа относится к флавин-зависимым ферментам. Она играет особую роль в энергетическом метаболизме при экстремальных состояниях, прежде всего таких, которые сопровождаются нарушениями на пиридин-нуклеотидном участке дыхательной цепи, например при облучении. При гипоксии, когда нарушается отношение между окисленными и восстановленными формами пиридиннуклеотидов, и в силу накопления НАДН возможно обращение конечных этапов ЦТК (от щавелевоуксусной кислоты до сукцината), окисление янтарной кислоты под действием сукцинатдегидрогеназы также приобретает большое значение для поддержания энергетического баланса ткани.
¦ Из приведенных в настоящем разделе данных можно сделать вывод о следующих характерных для головного мозга особенностях в функционировании и регуляции ЦТК:
1) активность ферментов, катализирующих наиболее медленные этапы ЦТК — цитратсинтазы и НАД-изоцитратдегидроге-назы, в мозге значительно выше, чем во многих других тканях;
2) в головном мозге доминирующим механизмом регуляции скорости окисления изоцитрата является адениннуклеотидный контроль, что связано с преобладанием в митохондриях мозга НАД-зависимого пути окисления этого субстрата;
3) в головном мозге существует единый функциональный комплекс из двух ферментов — цитратсинтазы и НАД-изоцит-ратдегидрогеназы, обеспечивающий однонаправленное и синхронное изменение скорости наиболее медленных реакций ЦТК в зависимости от энергетических потребностей ткани, в первую очередь — от соотношения компонентов адениннуклеотидной системы;
178
4) на участке а-кетоглутарат—сукцинат наряду с универсальной для всех тканей последовательностью реакций в мозге возможно шунтирование (ГАМК-шунт) с образованием в качестве промежуточного продукта биологически активной у-аминомас-ляной кислоты.
5.6 КОМПОНЕНТЫ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ МИТОХОНДРИЙ И ИХ СООТНОШЕНИЕ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ
Созревание и окончательная дифференцировка головного мозга животных сопровождается значительной интенсификацией окислительных реакций, при этом происходят интенсивные процессы образования митохондрий. Число митохондрий в расчете на клетку у взрослых крыс вдвое больше, чем у новорожденных. Подсчитано, что нейроны мозга взрослых крыс могут воспроизводить до 2000 митохондрий в день в расчете на клетку, что свидетельствует о быстром обновлении этих важных субклеточных структур.
С возрастом меняется не только общее количество митохондрий, но и локализация их в нервных клетках; больше митохондрий сосредоточивается в областях синаптических окончаний. Анализ ультраструктуры митохондрий с помощью электронного микроскопа показывает, что в зрелом мозге присутствует большее число относительно небольших по диаметру, но удлиненных митохондрий, чем в мозге новорожденных животных. Появление таких митохондрий приурочено к развитию дендритных сплетений.
Наряду с увеличением количества митохондрий в головном мозге с возрастом примерно вдвое повышается содержание основных компонентовдыхательной цепи митохондрий: щггохро-мов и флавопротеидов (табл. 5.6).
Накопление компонентов дыхательной цепи митохондрий мозга идет неравномерно: показано медленное нарастание уровня цитохромов в первые 15 дней постнатального развития и более интенсивное в интервале между 15-м и 36-м днями; к концу последнего периода содержание основных переносчиков дыхательной цепи митохондрий близко к уровню., характерному для взрослых животных. Именно период 2-й — 4-й недели развития для крыс связан с интенсивной миелинизацией, завершением развития нейронов, появлением электрической активности коры больших полушарий и двигательных реакций при электростимуляции мозга.
Одним из наиболее важных этапов в функционировании ды-
179
