Нервная ткань

Нервная система представляет собой уникальную биологическую структуру, роль которой заключается в управлении всеми функциями организма. В этой связи познание биохимических механизмов деятельности мозга является важнейшей биологической задачей. По сравнению с другими тканями человека и животных нервная ткань представляет собой наиболее сложную и гетерогенную организацию структурных элементов.

Аминокислоты нервной ткани (аминокислотный пул) являются не только источниками для синтеза белков, пептидов, гормонов, но они сами либо их производные участвуют в синоптической передаче, в осуществлении межнейрональных связей в качестве нейромедиаторов и нейромодуляторов. Кроме того, именно для нервной ткани особую значимость имеет энергетическая функция аминокислот, в частности, глутамата.

Для аминокислотного состава нервной ткани характерны высокие концентрации глутамата, глутамина, аспартата, N-ацетиласпартата, ГАМК, а также их интенсивный метаболизм. Эти пять соединений составляют 75% фонда всех свободных аминокислот головного мозга, причем ГАМК иN-ацетиласпартат локализованы исключительно в нервной ткани.N-ацетиласпартат является резервуаром ацетильных групп в головном мозге, которые используются в развивающемся мозге для синтеза жирных кислот.

Задание № 1

Какой медиатор образуется при обмене тирозина?

А. Серотонин

Б. Дофамин

В. Энкефалин

Г. Гистамин

Д. ГАМК

Задание № 2

Какие аминокислоты относятся к «возбуждающим» нейромедиаторам?

А. Гистидин, лизин

Б. ГАМК, глицин

В. Пролин, серин

Г. Глутамат, аспартат

Д. Глутамин, аспарагин

Задание № 3

Какие аминокислоты относятся к «тормозным» нейромедиаторам?

А. Гистидин, тирозин

Б. Глутамат, глутамин

В. Аспартат, аспарагин

Г. Пролин, лизин

Д. ГАМК, глицин

Задание № 4

Какие биогенные амины являются нейромедиаторами?

А. Норадреналин, серотонин

Б. Эндорфины, энкефалины

В. Глицин, пролин

Г. Глутамат, аспартат

Д. Ацетилхолин, холин

В результате какой реакции и из каких предшественников образуются выбранные Вами соединения? Какой фермент катализирует эту реакцию? Какой у него кофермент? При участии какого фермента происходит их инактивация?

Одним из главных компонентов пула свободных аминокислот головного мозга является ГАМК. Из какого предшественника и в какой реакции он образуется?

Цикл превращений ГАМК в мозге включает три сопряженные реакции, получившие название ГАМК-шунта. Этот путь характерен только для нервной ткани, и его физиологическая роль заключается в образовании нейромедиатора – ГАМК.

Задание № 5

Ознакомьтесь со схемой ГАМК-шунта и расположите три ключевых фермента этого пути. На каком участке цикла трикарбоновых кислот возникает данное ответвление?

Альфа-кетоглутарат → Глутамат → ГАМК → Янтарный полуальдегид → Сукцинат

Ферменты: ГАМК-трансаминаза; глутаматдекарбоксилаза; дегидрогеназа янтарного

полуальдегида

Составьте общую схему цикла трикарбоновых кислот и ГАМК-шунта.

Задание № 6

Метаболизм глутамата в головном мозге чрезвычайно интенсивен. Эта аминокислота используется в обезвреживании аммиака в мозге.

Завершите схемы реакций, укажите названия ферментов и коферментов:

А + аммиак → Б

Б + аммиак → Глутамин

Значительная часть белков нервной системы идентична белкам других тканей и органов. Однако существует большая группа нейроспецифических белков (НСБ), количество которых превысило 200. Специфичность белков для нервной ткани определяется следующими критериями:

а) существенное количественное превышение этих белков только для нервной ткани;

б) участие этих белков в реализации специфических функций нервной системы, таких как генерация и проведение нервного импульса, установление межклеточных контактов в нервной ткани, в механизмах обучения и формирования памяти;

в) тесной взаимосвязью между биологической активностью этих белков и функциональным состоянием нервной системы.

По локализации в нервной ткани различаются нейрональные или глиальные нейроспецифические белки. Особую группу НСБ представляют сократительные белки нервной ткани, которые обеспечивают подвижность и ориентацию микротрубочек, нейрофиламентов, активный транспорт и участвуют в синоптической передаче нервного импульса.

Большое внимание в деятельности нервной системы принадлежит опиоидным пептидам:эндорфинам, энкефалинам, с которыми связывают патогенез и развитие нервно-психических и нейроэндокринных нарушений.

Липиды являются не только структурными компонентами нервной ткани, но и важнейшими участниками функциональной активности. В головном мозге содержится 50% липидов (от сухой массы). Кроме того, для нервной ткани установлено большое разнообразие и наличие специфических только для мозга липидов.

Фосфолипиды нервной ткани составляют до 70% от суммарного содержания липидов в сером веществе и 45 – 50% - в белом веществе мозга. Характерна высокая гетерогенность фосфолипидов мозга по сравнению с внутренними органами.

Значительная часть сфинголипидов мозга представлена галактозидцереброзидами, галактозидсульфатидами. Они преобладают в белом веществе.

В мембранах нервных окончаний содержится большое количество ганглиозидов, которые участвуют в процессах адгезии, в связывании различных катионов.

Мозг содержит уникальные мембранные структуры – миелиновые оболочки, которые имеют самое высокое (80%) содержание липидов по сравнению с другими тканями, кроме жировой. Специфическими липидными компонентами миелина являются цереброзиды и цереброзидсульфатиды. Также для миелина характерны высокое содержание холестерола, полифосфоинозитидов.

Липидный состав нервной ткани постоянен. Содержание и соотношение отдельных классов липидов меняется в ходе развития и дифференцировки мозга.

Задание № 7

Составьте таблицу «Некоторые липиды нервной ткани»

Липиды	Структурные компоненты
Цереброзиды	Сфингозин+жирная кислота (ЖК)+гексоза
Цереброзидсульфатиды
Ганглиозиды	Сфингозин+ЖК+гексоза+N-ацетилнейра-миновая кислота (не менее 1 остатка)
Фосфатиды
Церамиды
Сфингомиелины

Интенсивность энергетического обмена мозгаявляется одним из главных факторов, лимитирующих его деятельность. Для мозга характерна высокая интенсивность энергетического метаболизма. Мозг взрослого человека потребляет до 20 – 25% кислорода, поступающего в организм, и до 70% свободной глюкозы, поступающей из печени в артериальную кровь.

Наиболее интенсивно потребление кислорода и глюкозы осуществляется в филогенетически молодых отделах мозга. Оно минимально в спинном мозге и периферических нервах. Интенсивность дыхания в нейронах выше, чем в глиальных клетках.

Задание № 8

Известно, что гликоген является формой депонирования глюкозы. Однако в нервной ткани, в отличие от печени и скелетных мышц, отсутствуют столь значительные количества депонированного гликогена. Почему гликоген не откладывается в головном мозге в больших количествах?