164. Биохимические изменения при мышечных дистрофиях и денервации мышц. Креатинурия.
Общими для большинства заболеваний мышц (прогрессирующие мышечные дистрофии, атрофия мышц в результате их денервации, тенотомия, полимиозит, некоторые авитаминозы и т.д.) являются резкое снижение в мышцах содержания миофибриллярных белков, возрастаниеконцентрациибелковстромы и некоторых саркоплазматическихбелков, в том числе миоальбумина. Наряду с изменениями фракционного составамышечных белковпри поражениях мышц наблюдается снижение уровняАТФи креатинфосфата. Например, через 12 дней после денервации содержаниеАТФв денервированной икроножной мышце кролика снижается более чем в 2 раза. Отмечаются также снижение АТФазнойактивностиконтрактиль-ныхбелков(миозина), уменьшение количества имидазолсодержащих дипептидов. При прогрессирующих мышечных дистрофиях и других заболеваниях, связанных с распадоммышечной ткани, часто отмечаются сдвиги в фосфолипидном составе мышц: значительно снижается уровень фосфатидилхолина ифосфатидилэтаноламина,концентрациясфингомиелинаи лизо-фосфатидилхолина повышается. Досихпор истинные механизмы изменения фосфолипидного составамышечной тканипри патологии не выяснены, неизвестна также роль этих сдвигов в патогенезе мышечных дистрофий. Для многих форм патологиимышечной тканихарактерны нарушениеметаболизмакреатина и его усиленное выделение смочой(креатинурия). Несмотря на многочисленные исследования и обилие фактического материала, вопрос о причинах креатинурии при заболеваниях мышц не может считаться окончательно решенным. Принято считать, что креатинурия у больных миопатией является результатом нарушения в скелетной мускулатуре процессов фиксации (удержания) креатина и егофосфорилирования. Если нарушен процесс синтезакреатинфосфата, то не образуется и креатинина; содержание последнего вмочерезко снижается. В результате креатинурии и нарушения синтеза креатинина резко повышается креатиновый показатель (креатин/креатинин)мочи. При патологиимышечной тканиможно наблюдать определенную закономерность в измененииактивности ферментовв мышцах: уменьшаетсяактивность ферментов, локализованных в саркоплазме; незначительно изменяетсяактивность ферментов, связанных смитохондриями; заметно возрастаетактивностьлизосомальныхферментов. Наконец, показано, что при многих заболеваниях мышечной системы наступают сдвиги в системецАМФ: снижается содержаниецАМФвмышечной ткани, повышаетсяактивностьфосфодиэстеразыи нарушается способностьаденилатциклазыактивироваться под влияниемадреналинаифторида натрия.
165. Химический состав нервной ткани. Миелиновые мембраны: особенности состава и структуры.
На долю белковприходится примерно 40% от сухой массы головного мозга. Мозговаятканьявляется трудным объектом для изучения белкового состава вследствие большого содержаниялипидови наличия белково-ли-пидных комплексов. А.Я. Данилевский впервые разделилбелкимозговойтканина растворимые вводеи солевыхрастворахбелкии нерастворимыебелки. Обширные исследования в этой области были проведены также А.В. Палладиным и сотр., которые разделилибелкинервной тканина 4 фракции: извлекаемыеводой, 4,5%растворомКСl, 0,1%растворомNaOH и нерастворимый остаток. Установлено, чтосероевеществобогачебелками, растворимыми вводе, чем белоевещество,– соответственно 30 и 19%. Белоевещество, напротив, содержит гораздо больше (22%) нерастворимого белкового остатка, чемсероевещество(5%). В дальнейшем было выделено 5–10 фракций растворимыхбелковмозга, различающихся по своей электрофоретической подвижности. В настоящее время, сочетаяметоды экстракциибуферными растворами,хроматографиина колонках с ДЭАЭ-целлюлозой и диск-электрофореза в полиакриламидномгеле, удалось выделить изтканимозга около 100 различных растворимых белковых фракций. Внервной тканисодержатся как простые, так и сложныебелки. Простыебелки– этоальбумины(нейроальбумины),глобулины(нейроглобулины), катионныебелки(гистоныи др.) и опорныебелки(нейросклеропротеины).Альбуминыиглобулиныпо своим физико-химическим свойствам несколько отличаются от аналогичныхбелковсыворотки крови, поэтому их называютнейроальбуминами инейроглобулинами. Количество нейрогло-булинов в головном мозге относительно велико – в среднем 5% по отношению ко всем растворимымбелкам. Нейроальбумины являются основным белковым компонентомфосфопротеиновнервной ткани, на их долю приходится основная масса растворимыхбелков(89–90%). В свободном состоянии нейроальбумины встречаются редко. В частности, они легко соединяются слипидами,нуклеиновыми кислотами,углеводамии другими небелковыми компонентами.Белки, которые в процессе электрофоретического разделения при рН 10,5–12,0 движутся ккатоду, получили название катионных. Главнейшими представителями этой группыбелковвнервной тканиявляютсягистоны, которые делятся на пять основных фракций в зависимости от содержания в их полипептидных цепях остатковлизина,аргининаиглицина.
Нейросклеропротеины можно охарактеризовать как структурно-опорныебелки. Основные представители этихбелков– нейроколлагены, нейроэлас-тины, нейростромины и др. Они составляют примерно 8–10% от общего количества простыхбелковнервной ткании локализованы в основном в беломвеществеголовного мозга и в периферической нервной системе.
Сложные белкинервной тканипредставленынуклеопротеинами, липопротеинами, протеолипидами,фосфопротеинами,гликопротеинамии т.д. В мозговойтканисодержатся в значительном количестве еще более сложные надмолекулярные образования, такие, как липонуклеопротеины, липогликопротеины и, возможно, липогликонуклеопротеиновые комплексы.
Нуклеопротеины –белки, которые принадлежат либо к дезоксирибонук-леопротеинам, либо крибонуклеопротеинам. Часть этихбелковиз мозговойтканиизвлекаетсяводой, другая часть – солевыми средами, а третья – 0,1 Мрастворомщелочи.
Липопротеины составляют значительную часть водорастворимыхбелковмозговойткани. Их липидный компонент – это в основномфосфоглицеридыихолестерин.
Протеолипиды – это белково-липидные соединения, экстрагируемые органическимирастворителямиизтканимозга. Отличаются от водорастворимыхлипопротеиновтем, что они нерастворимы вводе, но растворимы в смеси хлороформ–метанол.Белки, освобожденные отлипидов, растворимы вводе, а также (благодаря высокому содержанию гидрофобныхаминокислот) в смеси хлороформ–метанол. Наибольшее количество про-теолипидов сосредоточено в миелине, в небольших количествах они входят в состав синаптическихмембрани синаптических пузырьков.
Фосфопротеины в головном мозге содержатся в большем количестве, чем в других органах итканях,– около 2% от общего количества всех сложныхбелковмозга.Фосфопротеиныобнаружены вмембранахразличных морфологических структурнервной ткани.
Гликопротеины представляют собой чрезвычайно гетерогенную группубелков. По количествубелкаиуглеводов, входящих в состав гликопро-теинов, их можно разделить на две основные группы. Первая группа – этогликопротеины, содержащие от 5 до 40%углеводови их производных; белковая часть состоит преимущественно изальбуминовиглобулинов. Вгликопротеинах, составляющих вторую группу, содержится 40–85%углеводов, часто обнаруживается липидный компонент; по своему составу они могут быть отнесены к гликолипопротеинам.
В нервной тканиобнаружен ряд специфическихбелков, в частностибелокS-100 ибелок14-3-2.БелокS-100, илибелокМура, называют также кислымбелком, так как он содержит большое количество остатков глутаминовой и аспарагиновойкислот. Этотбелоксосредоточен в основном в нейроглии (85-90%), внейронахего не более 10-15% от общего количествабелкав головном мозге. Установлено, чтоконцентрациябелкаS-100 возрастает при обучении (тренировках) животных. Пока нетоснованийсчитать, чтобелокS-100 непосредственно участвует в формировании и хранении памяти. Не исключено, что его участие в этих процессах опосредованно.Белок14-3-2 также относится к кислымбелкам. В отличие отбелкаS-100 он локализован в основном внейронах; в нейроглиальныхклеткахего содержание невелико. Пока неясна рольбелка14-3-2 в выполнении специфических функцийнервной ткани.
Ферменты. В мозговойтканисодержится большое количествоферментов, катализирующих обменуглеводов,липидовибелков. Досихпор в кристаллическом виде из ЦНС млекопитающих выделены лишь некоторыеферменты, в частностиацетилхолинэстеразаи креатинкиназа.
Значительное количество ферментовв мозговойтканинаходится в нескольких молекулярных формах (изоферменты): ЛДГ,альдолаза, креатинкиназа,гексокиназа,малатдегидрогеназа,глутаматдегидрогеназа, холинэстераза,кислая фосфатаза,моноаминоксидазаи др.
Среди химических компонентов головного мозга особое место занимают липиды, высокое содержание и специфическая природа которых придают мозговойтканихарактерные особенности. В группулипидовголовного мозга входятфосфоглицериды,холестерин,сфингомиелины,цереброзиды,ганглиозидыи очень небольшое количествонейтрального жира. Многиелипидынервной тканинаходятся в тесной взаимосвязи сбелками, образуя сложные системы типа протеолипидов.
В серомвеществеголовного мозгафосфоглицеридысоставляют более 60% от всехлипидов, а в беломвеществе– около 40%. Напротив, в беломвеществесодержаниехолестерина,сфингомиелинови особенно церебрози-дов больше, чем всеромвеществе.
В мозговой тканиимеютсягликогениглюкоза, но по сравнению с другимитканямитканьмозга беднауглеводами. Общее содержаниеглюкозыв головном мозге разных животных составляет в среднем 1–4 мкмоль на 1 гткани, агликогена– 2,5–4,5 мкмоль на 1 гткани. Интересно отметить, что общее содержаниегликогенав мозге эмбрионов и новорожденных животных значительно выше, чем в мозге взрослых. Например, у новорожденных мышей в отличие от взрослых особей уровеньгликогенав 3 раза выше. По мере роста и дифференцировки мозгаконцентрациягликогенабыстро снижается и остается относительно постоянной у взрослого животного.
В мозговой тканиимеются также промежуточные продукты обменауглеводов: гексозо- и триозофосфаты, молочная, пировиноградная и другиекислоты.
В мозговой тканина долюадениновых нуклеотидовприходится около 84% от всех свободныхнуклеотидов. Большую часть оставшихсянуклеотидовсоставляют производныегуанина. В целом количество высокоэргических соединений внервной тканиневелико. Содержаниенуклеотидови креатин-фосфата в головном мозге крыс составляет в среднем (в мкмоль на 1 г сырой массы):АТФ– 2,30–2,90;АДФ– 0,30–0,50;АМФ– 0,03–0,05; ГТФ – 0,20–0,30; ГДФ – 0,15–0,20; УТФ – 0,17–0,25;креатинфосфат– 3 , 5 0 – 4,75. Распределение основных макроэргических соединений примерно одинаково во всех отделах мозга. Содержание циклическихнуклеотидов(цАМФи цГМФ) в головном мозге значительно выше, чем во многих другихтканях. УровеньцАМФв мозге в среднем 1–2, а цГМФ – до 0,2 нмоль на 1 гткани. Для мозга характерна также высокаяактивность ферментовметаболизмациклическихнуклеотидов. Большинство исследователей считают, что циклическиенуклеотидыучаствуют в синаптической передаче нервного импульса.
ИоныNa+, K+, Cu2+, Fe3+, Ca2+, Mg2+и Мn2+распределены в головном мозге относительно равномерно всероми беломвеществе. Содержаниефосфатовв беломвеществевыше, чем всером. Количественное соотношение неорганическиханионовикатионовв мозговойтканисвидетельствует о дефицитеанионов. Расчет показывает, что для покрытия дефицитаанионовпотребовалось бы в 2 раза большебелков, чем их имеется в мозговойткани. Принято считать, что остающийся дефицитанионовпокрывается за счетлипидов. Вполне возможно, что участиелипидовв ионном балансе – одна из функций головного мозга.
Миелиновое вещество– понятие морфологическое. По сути миелин – это система, образованная многократно наслаивающимисямембранамиклетокнейроглии вокруг нервных отростков (в периферических нервных стволах нейроглия представлена леммоцитами, или шванновскимиклетками, а в беломвеществеЦНС – астроцитами).
По химическому составу миелиновое веществоявляется сложным белково-липидным комплексом.
На долю липидовприходится до 80% плотного осадка; 90% всехлипидовмиелина представленохолестерином,фосфолипидамии церебро-зидами. Считают, что в липоидных слоях миелиновых оболочекмолекулыразличныхлипидовимеют строго определенное расположение.