Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
среднем 7-10% АТФ, образующейся в мозге за единицу времени.
В последние годы внимание нейрохимиков привлекает изучение аксонального и ретроградного транспорта. Показано, что по аксону переносятся различные белки, синтезированные в перикарионе, ряд аминокислот, некоторые углеводы - глюко-замины, сиаловые кислоты и др. Транспорт последних обусловливает специфические перестройки и функциональные модификации белков синаптических окончаний за счет включения в них углеводных компонентов. Представление о соединениях, транспортируемых по аксону с различной скоростью, дают сведения, приведенные в табл.5.9.
Таблица 5.9.
Характеристика аксонального транспорта (по A.Lasek, G.Brady, 1982)
Тип аксонального Скорость, Транспортируемый материал
транспорта мм/день
Прямой:
- быстрый I 200-400 Гликопротеиды, гликолипиды, бел
ки, медиаторы, ферменты, ионы Са2+
- промежуточный II 50 Митохондриальные белки
III 15 Миозиноподобные белки
IV 2-4 Актин, клатрин окаймленных
пузырьков, кальмодулин, ферменты
- медленный V 0,2-1,0 Белки нейрофиламентов, тубулин,
т -белки аксоплазмы
Обратный
- быстрый 100-200 Нейроростовые факторы,
лизосомальные ферменты,
трофические вещества, катаболиты
Несмотря на то что механизмы, обеспечивающие аксоплаз-матический ток, не вполне ясны, его зависимость от уровня макроэргических соединений доказана в экспериментах, где этот процесс ингибировался в присутствии 2,4-ДНФ, цианида или при ишемии. В возникновении перистальтических волн вдоль аксона определенную роль играют нейротубулярные структуры. Обязательным условием функционирования специфических сократительных белков нейротубул — тубулина, кинезина и
189
других являются конформационные перестройки после присоединения ГТФ, а также фосфорилирование с затратой АТФ или ГТФ под действием Са2^"-зависимых протеинкиназных систем. Учитывая весьма значительные размеры и протяженность аксонов, а также скорость аксонального транспорта, составляющую для “медленного” тока 1-5 мм, а для “быстрого” — от 40 до 500 мм в день, можно сделать вывод, что осуществление этой специфической функции нервной ткани требует определенных затрат богатых энергией соединений.
Поддержание определенного конформационного состояния белков важных структурных образований нейрональных отростков — нейрофиламентов — также требует энергетических затрат, поскольку конформационные переходы белков нейрофиламентов осуществляются за счет реакций фосфорилирования-дефосфорилирования. Преимущественная локализация нейрофиламентов в осевом цилиндре аксонов и дендритов обеспечивает определенную пространственную ориентацию нейрональных отростков. Это обстоятельство имеет необычайную важность для осуществления нейрональных контактов, для организации функциональных ансамблей нейронов, т.е. для осуществления интегративной деятельности мозга.
¦ Рассмотренные данные позволяют в некоторой степени конкретизировать общее положение об исключительно высоких энергетических потребностях нервной ткани и понять причину тесной зависимости между функциональной активностью мозга и интенсивностью энергетического обмена.
Выводы
1. Для мозга характерна высокая интенсивность энергетического метаболизма; мозг взрослого животного или человека потребляет до 20-25% кислорода, поступающего в организм, и до 70% свободной глюкозы, выделяемой из печени в артериальную кровь.
2. Наиболее интенсивно потребление кислорода и глюкозы осуществляется в филогенетически более молодых отделах мозга; максимальная скорость дыхания обнаружена в коре больших полушарий, минимальная — в спинном мозге и периферических нервах. Интенсивность дыхания нейронов, как правило, выше, чем нейроглиальных клеток.
3. Интенсивность энергетического метаболизма мозга заметно возрастает в ходе постнатального онтогенеза, достигая максимальных значений к периоду окончания миелинизации и за-190
вершения процессов дифференцировки.
4. Основным энергетическим субстратом мозга служит глюкоза, за счет окисления которой обеспечивается 85-90% энергетических потребностей ткани. Относительно низкое содержание глюкозы в мозге и высокая скорость ее окисления объясняют исключительно тесную зависимость энергетического метаболизма нервной ткани от поступления глюкозы из крови.
5. В качестве дополнительных энергетических субстратов нейрональные и глиальные клетки могут использовать аминокислоты, в первую очередь — глутамат и аспартат. Окисление свободных жирных кислот и кетоновых тел в мозге возможно главным образом в ранний постнатальный период. Степень использования в мозге дополнительных энергетических субстратов во многом определяется проницаемостью для них гематоэнцефа-лического барьера, а также активностью ферментов их метаболизма. Интенсивность окисления глюкозы и дополнительных энергетических субстратов различна в “большом” и “малом” энергетических компартментах мозга.
