Образование и обезвреживание nh3 в нервной ткани.

Основные источники NH₃ в мозге:

1. дезаминирование аминокислот;

2. дезаминирование пуриновых нуклеотидов при участии аденилатдезаминазы;

3. обезвреживание биогенных аминов (Е – моноаминооксидаза, кофермент – ФАД).

В физиологических концентрациях ионы аммония стимулируют поглощение кислорода, дыхание и аэробное образование лактата, ингибируют анаэробный гликолиз. NH⁺₄ активирует ФФК-I и предохраняет гексокиназу от действия ингибиторов, а также ингибируют глутаматдекарбоксилазу (катализирует образование ГАМК), косвенным образом усиливая возбуждение.

Ионы NH⁺₄ ингибируют транспорт аминокислот внутрь клетки (гистидина). Под действием NH⁺₄ освобождается ацетилхолин, однако ингибируется его синтез, но при увеличении концентрации NH₃ оказывает негативное действие на клетки нервной системы, например, при увеличении концентрации NH⁺₄ дыхание и окислительные процессы в митохондриях ингибируются.

Освободившийся NН₃ идѐт на синтез глутамина (из L-глутамата путѐм восстановительного аминирования, Е – глутаминсинтетаза с затратой 1 молекулы АТФ). Глутамин попадает из мозга с током крови в почки и печень. Небольшая часть L-глутамата идѐт на синтез глутатиона (рис. 1).

Цикл глутаминовой и аспарагиновой кислоты и обезвреживание NH₃

Пуриновые

основания

- NH₃ на синтез

NH₃

N-ацетиласпартат

Аспарагин

аминокислоты

ε аспарагин

синтетаза

Аспартат

(Асп. к-та)

ОАА

Аспартат

биогенные

амины

ε АсАТ В₆

трансаминирование

Ацетил–S-KoA

биосинтез

белка

восстановительное

аминирование

НАД⁺

НАДН +Н⁺

ОАА

NH₃

Н₂О

иминоглутаровая

кислота

L - глутамат

 КГ

сукцинат

ε-глутамат ДГ

В₆

ε - глутамат

декарбоскилаза

NH₃

Н₂О

2НАДН +Н⁺

NH₃

АТФ

амидирование

СО₂

НАД⁺

полуальдегид

янтарной

к-ты

NH₃

АДФ

NH₂

ГАМК

Н₂О

дезаминирование

ДГ

Превращение L – глутамата в ГАМК создает ГАМК-шунт в обход ЦТК

глутамин

глутатион (АОЗ)

печень

почки

глутаминовая

кислота

NH₂-CH-COOH

(CH₂)₂

ГАМК-шунт

COOH

CO₂

B₆

глут.

к-та

ГАМК

янтарная кислота

 КГ

Е-ДГ

янтарный

полуальдегид

NH₂-CH-H

CH₂-COOH

ТА

Е-ТА

НАДН +Н⁺

НАД⁺

CH₂-COOH

O=C – H

(CH₂)₂

Н₂О

COOH

(CH₂)₂

COOH

Потребление глицина в нервной ткани относительно велико. Поступление его из крови происходит медленно. Поэтому значительная часть глицина синтезируется в мозге de nоvо. Глицин образуется из следующих источников:

1. глюкозы, серина (он тоже может образовываться из глюкозы);

2. глиоксиловой кистоты (промежуточный продукт глиоксилатного цикла).

Глиоксилатный или дикарбоксилатный цикл – анаплеротический путь для образования из ацетил-S-КоА, ОАА, необходимого для возобновления цикла трикарбоновых кислот (рис. 2). Анаплероз – процесс, с помощью которого осуществляется восполнение недостающих промежуточных продуктов.

СО₂

Схема процеса:

гликолиз

глюкоза

СО₂

Ацетил-S-KoA

ПВК

цитрат

ОАА

малат

серин

изоцитрат

Mg²⁺

серин

фумарат

H₄-фолат

изоцитратлиаза

сукцинат

метилен

H₄-фолат

КГ

Е-глицин-аминотрансффераза

глиоксилат

глицин

L-глутамат

КГ

АцетилSKoA

СО₂+Н₂О

малат

синтаза

Н₂О

HSKoA

Глицин в нервной ткани используется для биосинтеза пуринов, порфиринов, креатина, этаноламина, холина и глутитиона. Глицин функционирует в качестве тормозного медиатора, преимущественно в спинном мозге.

Цистатион – является продуктом конденсации гомоцистеина (синтезируется из метионина и АТФ) и серина, при участии Е – цистатионсинтетаза. Цистатион является промежуточным продуктом в метаболизме таких серосодержащих аминокислот, как метионин, цистеин и таурин. Содержание цистатиона выше в белом веществе, чем в сером веществе головного мозга.

серин

цистатион

цистеин

гомоцистеин

цистин

АТФ

метионин

таурин

Дефект синтеза фермента цистатионсинтетазы ведѐт к болезни – гомоцистинурии. Характеристикой болезни является фиброз и утончение кровеносных сосудов. У детей развиваются эпизодические припадки, тяжелое физическое и умственное отставание.

Таурин образуется посредством окисления цистеина. Он подавляет нейрональную возбудимость, вызывая гиперполяризацию. Инактивация таурина в мозговых синапсах осуществляется с помощью обратного захвата. Таурин подавляет захват и освобождение Са²⁺ синаптосомами мозга.

Таурин является слабым β-адренергическим агонистом. Он активирует

К⁺-стимулированное высвобождение норадреналина рядом клеток коры мозга. Повышает синтез дофамина и норадреналина. Влияет на двигательную активность и регуляцию температуры. Таурин оказывает антиконвульсивное действие при эпилепсии, блокирует агрессивные реакции.

Клинически тауриновый дефицит может выражаться в эпилептических припадках, наследственной атаксии. Содержание таурина сложно корригировать, так как он плохо проникает через ГЭБ.

Белки нейронов очень гетерогенны. Геном нервных клеток непосредственно участвует в обеспечении её специфической деятельности и нервной системы в целом. В клетках нервной ткани транскрибируется более 10% уникальных последовательностей ДНК-генома, тогда как в любых других тканях всего 2-3%. Только в ткани мозга наблюдается постоянное увеличение транскрипции ДНК и её синтеза в нервных клетках, как при обучении, так и нахождении организма в условиях информационно-обогащённой среды. Белки нервной ткани бывают специфические и неспецифические.