
- •Кафедра биохимии
- •Лекция № 28 Тема: Биохимия нервной ткани
- •Химический состав нервной ткани
- •Химический состав серого и белого вещества головного мозга человека
- •1. Простые белки
- •2. Сложные белки
- •Белковый и липидный состав миелина, белого и серого вещества человека
- •Строение нервного волокна. Миелиновая оболочка
- •1. Безмиелиновое волокно
- •2. Миелиновое волокно
- •Обмен веществ и энергии в нервной ткани
- •1.Холинэргические синапсы
- •2.Адренэргические синапсы
- •Глутамат
- •Энкефалины и другие нейропептиды
- •Вещество р
- •Спиномозговая (цереброспинальная) жидкость – как диагностический показатель состояния нервной ткани
- •Химический состав спинномозговой жидкости
- •Классификация нервной системы
- •Клетки нервной ткани Нейрон
- •Глиальные клетки
- •Макроглия
- •Биохимические основы нервной деятельности
- •Химические основы боли
- •5.1. Болевые рецепторы
- •5.3. Привыкание к лекарствам и лекарственная зависимость.
- •VI.Нейрохимические механизмы пластичности и памяти.
Вещество р
Вещество Р – нейромедиатор пресинаптических окончаний С-волокон первичных сенсорных нейронов, образующих синапсы на сенсорных нейронов второго порядка в задних рогах спинного мозга. Он участвует в восприятии болевых сигналов.
Спиномозговая (цереброспинальная) жидкость – как диагностический показатель состояния нервной ткани
Общий объем спинномозговой жидкости (СМЖ) - ликвора – в норме у взрослого человека около 140 - 150 мл, который каждые 3 - 4 ч обновляется. Ликвор является ультрафильтратом плазмы, но за счет гематоэнцефалического барьера он отличается по составу от сыворотки крови.
Химический состав спинномозговой жидкости
Компоненты |
Содержание |
|
СМЖ |
Плазма крови |
|
Общий белок, г/л |
0.15-0.40 |
65-85 |
Альбумины/глобулины |
4/1 |
1,2-1,4 |
Остаточный азот, ммоль/л |
8,57-14,28 |
14, 7 - 28,5 |
Азот аминокислот, ммоль/л |
1,14-1,93 |
2,9-4,3 |
Азот мочевины, ммоль/л |
2,86-7,14 (1,0 -3,3) |
3,3-6,6 |
Глюкоза, ммоль/л |
2,50-4,16 |
3,6-5,5 |
Молочная кислота, ммоль/л |
1,5 -2,1 |
1,1-1,2 |
Холестерин, ммоль/л |
2,62-5,20 |
3,9-6,5 |
Триацилглицерины |
Следы |
1,2-2,8 |
Лецитин |
Следы |
|
Na+, ммоль/л |
146 |
132-150 |
K+, ммоль/л |
2,6 – 3,3 |
3,8-5,4 |
Ca , ммоль/л |
1,09 – 1,37 |
2,25-2,80 |
Си , мколь/л |
0,12 – 0, 37 |
|
В СМЖ:
вода составляет 99%, сухой остаток - около 1%.
почти нет белка и мало аминокислот. Некоторые аминокислоты, например глутаминовая кислота, почти не проникают через геметоэнцефалический барьер, а их амиды, в частности глутамин, легко преодолевает этот барьер.
меньше содержится глюкозы, холестерина и практически отсутствуют ТГ и фосфолипиды.
содержание натрия и калия близко к показателям в плазме, кальция же почти в 2 раза меньше.
Исследование ликвора имеет важное диагностическое значение:
1 Увеличение белка – сосудистые повреждения ЦНС
2.Увеличение глюкозы – гипергликемия, сахарный диабет, травма,
энцефалит,церебральные инфкуции
снижение глюкозы – гипогликемия, вирусный менингит, опухоли.
3Увеличение кальция – гиперкальциемия
4.Увеличение меди – инсульт
5. Увеличение молочной кислоты –гипоксия, ишемия, гидроцефалия, абсцесс мозга,
травма
Уменьшение молочной кислоты –вирусные инфекции
5.Увеличение мочевины – уремия
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ
Магний.
Mg участвует в формировании каталитических центров и в стабилизации регуляторных сайтов в составе многочисленных ферментов нервной и глиальных тканей.
Энергетический обмен: гексокиназа (транспортирование глюкозы в клетки) синтез АТФ (фосфоенолпируваткиназа и др).
Пластические процессы - рибосомальный синтез нейроспецифических белков и липопротеидных комплексов в нервной ткани
Синтеза нейромедиаторов: норадреналина, тирозина, ацетилхолина, нейропептидов в головном мозге
Магний содержащие ферменты: глутаминсинтетаза (превращение глутамата в глутамин) γ-глутаминцистеинсинтетаза (контроль первой ступени синтеза глутатиона), холинэстераза
Уровень магния в периферической крови ниже 0,76 ммоль/л рассматривается как дополнительный фактор риска возникновения инсульта. |
При исследования уровня Mg в крови у 16 000 жителей Германии субоптимальный уровень (< 0,76 ммоль/л) обнаружен у 33,7 % обследованных, что превышало встречаемость дефицита Ca (23 %) и K (29 %) (Polderman, 2001).
"Оптимальная диета для профилактики инсульта" (2006) подчеркивает, что баланс Mg : Ca составляет основу профилактической работы по борьбе с инсультом, особенно у больных с артериальной гипертензией.
Дефицит Mg наряду с поступлением трансгенных жиров, твердых насыщенных жиров, хронического дефицита антиоксидантов, витаминов антигомоцистеинового блока (фолаты, пиридоксин, цианкобаламин) относится к большим диетическим факторам риска инсульта. Норма поступления Mg : Ca - 2 : 1; лучше 3 : 1 - 5 : 1. Это возможно при включении в рацион зеленолистных растений (свежей зелени), водорослей, морской рыбы, орехов, ортомолекулярных солей магния второго поколения (магния лактата, оротата, аспарагината, глицината, цитрата, пидолата, лучше в комплексе с универсальным переносчиком Mg - пиридоксином). |
Цинк.
Физиологические дозы пищевого цинка (5–15 мг/сут.) необходимы растущему мозгу, так как его адекватное поступление с пищей - обязательное условие для становления и функционирования всех звеньев иммунитета, формирования когнитивной функции и нормальной работы ЦНС.
Железо.
Известно, что и недостаток, и избыток железа в нервной ткани приводит к эскалации прооксидантных процессов. Существенно сниженный уровень железа (соответствующий железодефицитной анемии) и его повышенный уровень - предикторы усиления процессов СРО в мозге. Глубокий дефицит железа вызывает нарушение продукции нейромедиаторов (серотонина, дофамина, норадреналина), миелина, приводит к развитию энергетического кризиса и может сочетаться с повышенным риском инсульта.
Последние достижения молекулярной биологии и нейрохимии железа суммированы в аналитическом обзоре M.H. Selim и R.R. Ratan (2004) "Роль нейротоксичности железа при ишемическом инсульте".
Обмен железа тесно связан с активностью двух ферментов: трансферрина и ферритина Около 75 % ТФ поступает в мозг извне, 25 % ТФ синтезируется глией мозга. В спинномозговой жидкости ТФ составляет около 7 % от общего белка. При неврологических заболеваниях, опухолях, у больных хроническими гепатитами, особенно алкогольной этиологии, могут секретироваться модифицированные или аномальные формы ТФ, в которых отсутствуют углеводные цепи, вследствие нарушения конъюгационной функции печени. С возрастом и при алкоголизме нейротоксичность железа возрастает. Fe-связывающие центры ТФ приобретают способность связывать не только Fe3+, но и Al3+, Ga3+, ионы лантаноидов и актиноидов.Свободные ионы Fe2+ вызывает активацию CРО и окисление нейромеланина в черном веществе мозга. роль В депонировании внутримозгового пула Fe3+ решающую роль играет ферритин. Этот белок образован из 24 субъединиц двух типов: тяжелых (H) и легких (L), с молекулярными массами 22–24 кДа и 20–22 кДа соответственно. Из 2 цепей ферритин образует полость, способную удерживать 4500 атомов Fe3+. Максимальная концентрация транспортера - в печени, селезенке, костном мозге, преимущественно в эндотелиоцитах. Запасание железа в окисленной форме препятствует его вовлечению в окислительные процессы и призвано спасти клетки нервной системы и эндотелия сосудов от избыточного СРО. В физиологических условиях ферритин всегда остается антиоксидантом (ловушкой свободных ионов Fe3+). Обнаружены аномальные формы ферритина. Мутации в его легкой цепи приводят к резкому возрастанию уровня железа и марганца в подкорковых ядрах. Неполное насыщение ТФ Fe3+ или его сниженный аффинитет к Fe3+ предрасполагает к связыванию иных металлов и их транспорту через ГЭБ, с чем может быть связан патогенез не только болезни Альцгеймера, но и постинсультной нейродегенерации, алкогольной деменции В целом дисбаланс железа в организме способствует совместному повышенному накоплению токсичных металлов в ЦНС (Mn, Cu, Co, Cd, Al, Sc и др).
Подтвержднна прямая корреляционная связь повышенного уровня ферритина с риском инсульта, а также негативный эффект препаратов железа, назначенных с "профилактической целью". Единственное показание для терапии железом - железодефицитная анемия, подтвержденная объективными данными (снижение сывороточного железа, ферритина и трансферрина в крови, и, возможно, гемоглобина). |
В эпидемиологическом исследовании у 11 471 женщины в постменопаузе от 49 до 70 лет высокий уровень ферритина, трансферрина, сывороточного железа в сыворотке крови соответствовал повышенному риску ишемичнского инсульта: уровень ферритина проявил наиболее высокую информативность. Поэтому предложено оценивать уровень ферритина в сыворотке крови как фактор риска инсульта; он может быть повышенным, при этом у женщин чаще, чем у мужчин, в отличие от мочевой кислоты, чаще повышенной у мужчин.
Литий стимулирует выработку фактора роста нервов
Селен. Физиологическое поступление ультрамикроэлемента селена (Se) признано защитным фактором в борьбе с инсультом. Изучение роли Se в мозге привело к ряду важных открытий. Ионы Se активируют окислительно-восстановительные ферменты митохондрий и микросом, глутатионредуктазу, цитохром р 450. Селен входит в состав глутатионпероксидазы - основного мембранного антиокислительного фермента - в виде остатка селеноцистеина (Se-Cys) и снижение ее активности - ранний признак недостаточной обеспеченности мозга селеном. Тиоредоксинредуктаза, содержащая селен, включая три цитозольные и две митохондриальные формы, максимально представлена в кислород-обогащенных органах (мозг, сердце, почки ). Для мозга не менее важна концентрация Se-содержащей йодтирониндейодиназы 2-го типа (мозг), 3-го типа (нейрон). Селен ., участвует в синтезе гликогена, АТФ, в передаче электронов от гемоглобина к кислороду, поддерживают обмен цистеина, потенцирует работу α-токоферола, является антидотом против тяжелых металлов в мозге (ртути, серебра, кадмия, в меньшей степени - свинца, никеля).
Недостаточный уровень Se в мозге потенцирует нарушения функции и структуры нейронов, индуцированные эндогенными и патогенными воздействиями, приводящими к апоптозу и гибели нейронов, к нейродегенерации. В 2005 году R.F. Burk, A. Burk, H. Hill впервые представили референтные значения биомаркеров, рекомендуемые для оценки обеспеченности организма селеном: Se плазмы - 122 ± 13 мкг/л, Se-протеин Р - 5,3 ± 0,9 мг/л, GPX - 159 ± 32 ЕД/л. |
Определяющим, если не единственным механизмом депонирования Se в ЦНС является экспрессия Se-протеина. Выделено более 50 подтипов Se-протеина.
Уменьшение активности Se-BP1, или SELENBP1 (selenium-binding protein 1), патогмонично для шизофрении, при обострении снижается до критических цифр, при восполнении наблюдается улучшение состояния
С возрастом развивается дефицит селена у большинства людей. Это особенно проявляется у лиц пожилого возраста. Умеренный дефицит селена, который имеет некоторый уровень корреляции со снижением когнитивных параметров (данные 4-летнего исследования на 1166 добровольцах - EVA), отмечен у подавляющего числа пожилых обследованных (Berr с соавт., 1999). С момента рождения имеет место угнетение метаболизма селена
Назначение селена вызывает нормализацию метаболизма дофамина и предотвращает эффект токсических веществ, вызывающих паркинсонизм (Chen & Berry, 2003). Полиморфизм генов Se-глутатионпероксидазы (особенно дефекты генов, ответственных за синтез GPX-1, тRNK) для Se при эстрогензависимом раке груди является прямым маркером опухолевых заболеваний (рак груди 1-го типа (peast cancer gene 1): полиморфизмы 185 delAG, C61G, T181G T>G, 4153 delA, 5382insC - маркеры при нейродегенеративных и цереброваскулярных заболеваниях. Это значит, что. В будущем актуальна ранняя профилактическая индивидуально подобранная работа по борьбе с инсультом в зависимости от вариантов генотипа. Исследование SELECT на 32 800 людях с назначением селена (продолжительность исследования - 7–12 лет) ставит задачей изучить эффект комбинированного назначения витамина Е и селена на долговременные параметры здоровья и риск развития болезни Альцгеймера (результаты еще не опубликованы). Однако уже сейчас завершено исследование S. Stranges с соавт. (2006), обнародованы результаты 7,6-летнего плацебо-контролируемого наблюдения за 1004 пациентами. Установлен высокий индекс корреляции (ИК) смерности у больных с инфарктом миокарда, получавших плацебо и получавших 200 мкг/сут. Se (ИК = 0,61 : 1,44), и ишемическим инсультом, получавших плацебо и получавших 200 мкг/сут. Se (ИК = 0,76 : 1,95).
Потенцируют усвоение селена в мозге жирорастворимые витамеры каротиноидов (ликопин, бета-каротин и др.). В исследовании A.L. Ray (2006) у 632 женщин 70–79 лет штата Балтимор смерность от инсульта была выше в группе с низкой обеспеченностью селеном и бета-каротином. Оптимальная доза селена для профилактики ИИ и снижения смертности от церебро- и кардиоваскулярных заболеваний не должна превышать 200 мкг/сут. Дозы селена, превышающие максимально допустимый порог потребления (более 400 мкг/сут.), при длительном приеме могут стимулировать меланозависимый рак кожи.
.
Жировой обмен и состав рациона. Доказано позитивное значение обеспеченности полиненасыщенными жирными кислотами особенно омега-3, для профилактики кардиоэмболических инсультов. Риск ИИ начинает снижаться уже при употреблении рыбы 1–3 раза в месяц. Потребление людьми старше 55 лет жирных сортов рыбы, особенно холодноводных, содержащих легкоусвояемые формы Se, 2 раза в неделю снижает риск ИИ в 4 раза.
На сегодняшний день уже установлено, что дотация повышенных доз фолатов (в активных витамерах, до 800–2500 мкг/сут.), пиридоксина (25 мг/сут.), магния (350 мг/сут.) и цианкобаламина (15 мг/сут.), содержащего 4 % кобальта, может отключить программу полиморфизмов в гене MTHFR, восстанавливать метилирование, снизить уровень гомоцистеина и предотвратить зависимую цереброваскулярную патологию.
Лекция составлена доц. Гаврилов И.В.
доц. Каминская Л.А.
ПРИЛОЖЕНИЕ