- •Биохимия нервной ткани, особенности химического состава, энергетический обмен. Биохимия возникновения и проведения нервного
- •Основные вопросы лекции:
- •По соcтаву и процессам метаболизма нервная ткань значительно отличается от других тканей.
- •Состав нервной ткани
- •Нейрон - структурно-функциональная единица нервной ткани.
- •Миелиновая оболочка — электроизолирующая оболочка, многократно оборачивает аксон подобно изоляционной ленте.
- •Нейроглия
- •ГЭБ определяет специфику и особенности метаболизма нервной ткани.
- •Химический состав нервной ткани
- •Метаболизм липидов в нервной ткани
- •Особенность липидного состава нервной ткани.
- •В нервной ткани нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение и передачу генетической информации и
- •Энергетический обмен нервной ткани
- •Энергетический обмен в нервной ткани
- •Особенности обмена углеводов в нервной ткани.
- •Бери-бери — заболевание, возникающее вследствие недостатка в пище витамина В1 (тиамина).
- •Энергия АТФ в нервной ткани используется неравномерно во времени.
- •Энергия гидролиза АТФ необходима:
- •Метаболизм белков и аминокислот в нервной ткани
- •Нейроспецифические белки.
- •Нервная ткань способна синтезировать заменимые аминокислоты. Содержание аминокислот в нервной ткани
- •Метаболизм глутаминовой кислоты (ГЛУ) занимает центральное место в обмене аминокислот в мозге
- •Химические основы проведения нервного импульса
- •Формирование потенциала покоя:
- •Потенциал покоя
- •Формирование потенциала действия
- •Потенциал действия
- •5)Волна возбуждения проходит весь аксон и достигает воспринимающую клетку.
- •Ингибиторы развития потенциала действия - вещества, блокирующие ионные каналы.
- •Механизм передачи нервного импульса
- •Синапс - это функциональный контакт специализированных участков плазматических мембран двух возбудимых клеток.
- •Нейромедиаторы - это вещества, которые характеризуются следующими признаками:
- •Механизм действия нейромедиатора
- •Избыток медиатора в синаптической щели инактивируется путем:
- •Холинэргические синапсы - это группа различных синапсов, использующих ацетилхолин в качестве
- •Различают 2 типа холинэргических синапсов (по действию агонистов)
- •Ацетилхолинэстераза (АХЭ).
- •Ингибиторы замедляют активность АХЭ и тем самым повышают уровень ацетилхолина в синапсе.
- •Адренэргические синапсы используют в качестве медиаторов катехоламины –
- •Норадреналин - медиатор в постганглионарных волокнах симпатической нервной системы и в различных
- •Дофамин
- •При нарушении дофаминэргической передачи возникает заболевание паркинсонизм.
- •Серотонин (5-гидрокситриптамин, 5-НТ) — один из основных нейромедиаторов.
- •Синтез серотонина
- •Серотонинэргические синапсы имеются в различных отделах головного мозга.
- •Аминокислотные медиаторы подразделяются на 2 группы:
- •γ- аминомасляная кислота (ГАМК) - тормозной медиатор.
- •Нейропептиды были открыты в 1975 г.
- •Эндорфины и энкефалины образуются путем реакций ограниченного протеолиза белков-предшественников.
- •Механизм действия опиатных пептидов состоит в их связывании со специфическими рецепторами на
- •Эндорфины действуют на опиоидные рецепторы, чувствительные к морфину, обладают анальгетическим
- •Энкефалины и эндорфины участвуют в регуляции многих процессов организма.
- ••Кроме того, нейромедиаторная (нейромодуляторная) роль показана
- •Благодарю за внимание!
Особенность липидного состава нервной ткани.
.
Липиды постоянно обновляются, скорость их обновления различна, но в целом низкая. Присутствуют:
фосфолипиды (ФЛ), гликолипиды (ГЛ), холестерин (ХС), цереброзиды и ганглиозиды.
Эфиры ХС можно встретить только в участках активной миелинизации. ХС синтезируется интенсивно только в развивающемся мозге (низкая активность ОМГ–КоА-редуктазы- ключевого фермента синтеза ХС) Содержание свободных жирных кислот очень низкое.
ТАГ (нейтральных жиров) нет.
В нервной ткани нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение и передачу генетической информации и
ее реализацию при синтезе клеточных белков.
Нервные клетки не делятся, синтез ДНК не происходит. Содержание РНК в них самое высокое по сравнению с клетками остальных тканей организма (характерен интенсивный синтез РНК).
В клетках нервной ткани не могут синтезироваться пиримидины. Пиримидины поступают из крови (ГЭБ
для них проницаем).
Сильные раздражители (громкие звуки, зрительные стимулы
иэмоции) приводят к повышению скорости синтеза РНК и белка
вопределенных участках мозга. Это указывает на то, что изменения в ЦНС кодируются в виде синтезированных макромолекул.
Энергетический обмен нервной ткани
Для мозга характерна высокая интенсивность
энергетического |
обмена с преобладанием |
|
аэробных процессов. |
|
|
При массе 1400г (2% массы тела), |
мозг |
|
получает ~ 20% крови, |
|
выбрасываемой |
сердцем и ~30% О2 .
Головной мозг не располагает запасами О2. Резервный О2
мозга расходуется |
в течение 10-12 сек, что |
объясняет |
высокую чувствительность ЦНС к |
гипоксии. |
|
Постоянный и непрерывный приток глюкозы и О2 - необходимое условие
энергетического обеспечения нервных клеток!
В нижней части рисунка указана доля потребления компонентов в мозге: верхняя строка — в пассивном состоянии, нижняя — во время напряженной работы.
Энергетический обмен в нервной ткани
1.Основным энергетическим субстратом является глюкоза, аэробное окисление которой обеспечивает 85 - 90% энергии.
2.Содержание гликогена в нервной ткани ничтожно (0,1 % от массы).
3.Проникновение глюкозы из крови в ткань мозга осуществляется по градиенту концентрации (3,5 - 5,5 ммоль/л) и не зависит от
инсулина.
4.В качестве дополнительных субстратов нейроны и глиальные клетки могут использовать аминокислоты (ГЛУ и АСП).
5.В экстремальных состояниях (голодание) нервная ткань переключается на окисление кетоновых тел (до 50% всей энергии).
6.Окисления других субстратов с целью получения энергии не происходит!
При гипогликемии в нервной ткани образуется мало АТФ. Следствием этого является быстрое наступление необратимых изменений в ткани мозга (коматозное состояние).
Особенности обмена углеводов в нервной ткани.
Обмен глюкозы в нервной ткани
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90% Аэробное окисление |
10% Пентозофосфатный цикл |
||||
НАДФН2 |
→ синтез липидов |
||||
СО2, Н2О, 38 АТФ |
|||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анаэробный гликолиз в нервной ткани возможен, но мало эффективен! Для метаболизма глюкозы в мозге необходим витамин В1 (окисление ПВК до ацетил~КоА, неокислительная стадия ПФЦ).
Бери-бери — заболевание, возникающее вследствие недостатка в пище витамина В1 (тиамина).
Характеризуется распространенным поражением периферических
нервов (полиневрит) конечностей, наблюдаются резкое общее истощение, отмечается жировая и водяночная дистрофия миокарда; дегенеративные изменения в периферической нервной системе — распад аксонов нервных волокон и их миелиновых оболочек.
Бери-бери преимущественно распространена в странах Юго-Восточной Азии, Африки.
Энергия АТФ в нервной ткани используется неравномерно во времени.
Функционирование нервной ткани сопровождается резкими перепадами
впотреблении энергии. Резкое повышение энергозатрат происходит при быстром переходе от сна к бодрствованию.
Креатинфосфатная система в ЦНС отличается быстрым ресинтезом АТФ из АДФ (эффективна только в течение очень короткого времени!)
Реакция обратима и катализируется креатинфосфокиназой (КФК).
Энергия гидролиза АТФ необходима:
для создание мембранного потенциала, который используется для проведения нервных импульсов и активного транспорта;
для работы цитоскелета, обеспечивающего аксональный транспорт, выделение нейромедиаторов, пространственную ориентацию структурных единиц нейрона;
для синтеза новых веществ
(нейромедиаторов, нейропептидов, РНК, белков, липидов);
для обезвреживания аммиака.
Метаболизм белков и аминокислот в нервной ткани
Функции белков
Структурно- |
Обеспечение |
Специфические |
|
опорная |
метаболизма |
||
|
Нейроальбумин, Нейроглобулин Нейросклеропротеин Нуклеопротеины,Липопротеины
ЛДГ, АСТ, Альдолаза |
Белок S-100 и др. |
креатинкиназа (ВВ) |
|
Белки в ЦНС находятся в состоянии активного обновления. Синтез снижается при гипогликемии и гипоксии (дефицит АТФ!).
Нейроспецифические белки.
Участвуют в осуществлении всех функций нервной системы: генерации и проведении нервного импульса, процессах переработки и хранении информации, синаптической передаче, рецепции и др.
Белок S -100 - Са-связывающий белок. Содержит много ГЛУ и АСП, 85 - 90% белка сосредоточено в нейроглии, 10 - 15% - в нейронах. Участвует в развитии нервной системы и ее пластичности. Концентрация возрастает при обучении!
Патологическое повышения концентрации S-100 в крови обусловлено массивной гибелью клеток нервной ткани и выходу из них белка S-100 в кровоток (диагностика заболеваний ЦНС, т.к. инсульт и др.).
Белок 14-3-2 - кислый белок, который преимущественно локализован
в нейронах ЦНС.
Белок Р- 400 находится в мозжечке мышей, возможно отвечает за двигательный контроль.