4. Вуглеводи

Відносний вміст вуглеводів в мозку досить низький. Оновна частина з них представлена глюкозою, глікогеном та продуктами їх катаболізму (тріозофосфати, лактат, піруват).

6. Мінеральні речовини

Іони натрію, калію, кальцію, міді, заліза, магнію, марганцю приблизно однаково розподілені між білою і сірою речовинами мозку. Фосфору більше в білій.

Особливості метаболічних процесів у мозку

1. Кисневе та енергетичне забезпечення нервової тканини.

Нервова тканина, яка складає лише 2 % від маси тіла людини, поглинає 20 % кисню, що потрапляє в організм (у дітей до 4 років близько 30-40 %). Газообмін в сірій речовині інтенсивніший, ніж у білій. Дихальний коефіцієнт (СО2/О2) дорівнює 1. Мозок винятково чутливий до кисневого голодування: відсутність кисню протягом 5 хв викликає незворотні зміни в мозку.

Основний шлях отримання енергії - аеробний розпад глюкози. Глюкоза є майже єдиним енергетичним субстратом, що поступає в нервову тканину. Проникнення глюкози в тканину мозку не залежить від дії інсуліну. Постійне і безперервне постачання глюкози з кровоносного русла є необхідною умовою енергетичного забезпечення нервових клітин, так як вміст глікогену в нервовій тканині невеликий (0,1 % від маси мозку) і не може забезпечити мозок енергією навіть на короткий час (лише до 10 хв). Альтернативним енергетичним паливом для мозку можуть бути кетонові тіла, так як в нервовій тканині є ферменти їх розпаду. Утилізація кетонових тіл починається лише на 3- 4 добу голодування.

2. Метаболізм вуглеводів

Крім енергії, глюкоза забезпечує субстратами процеси біосинтезу медіаторів, амінокислот, ліпідів, нуклеїнових кислот. Такими субстратами є проміжні продукти гліколізу, ацетил-КоА (продукт окисного декарбоксилування пірувату), α-кетокислоти циклу Кребса, метаболіти пентозофосфатного циклу (рибоза-5-фосфат і НАДФН2).

3. Метаболізм ліпідів

У нервовій тканині відбувається інтенсивний синтез жирних кислот, складних ліпідів (гліцерофосфоліпідів, сфінгомієліну, гліколіпідів), холестерину. Синтез цереброзидів і сульфатидів активніший в період мієлінації, а синтез гангліозидів – під час диференціації нейронів. Порушення процесів розпаду складних ліпідів призводить до їх накопичення в мозку та розвитку дегенеративних змін нервової тканини.

4. Метаболізм амінокислот і білків

В мозку інтенсивно проходить обмін амінокислот, концентрація їх в 5-10 разів вища ніж в крові. Зокрема досить високий вміст таких амінокислот як глутамату та глутаміну.

Функції глутамату в нервовій тканині

∙Енергетична.

∙Забезпечує тимчасове знешкодження аміаку, що інтенсивно утворюється в реакціях дезамінування.

∙Бере участь в синтезі нейромедіатору ГАМК та глутатіона - одного з

компонентів антиоксидантної системи організму.

Спино-мозкова рідина (СМР)

Загальний об’єм цереброспінальної рідини у дорослої людини складає 125-150 мл, кожні 3-4 години рідина оновлюється. Склад суттєво відрізняється від плазми крові, що пояснюється вибірковою проникністю гемато-лікворного бар’єру.

Особливості хімічного складу СМР

∙Вміст білка в СМР незначний (0,15-0,40 г/л), співвідношення А/Г = 4.

∙Порівняно з кров’ю у СМР ліпідів в сотні раз, а низькомолекулярних азотвмісних сполук в 2-3 рази менше, вільних амінокислот в декілька разів більше.

∙Рівень глюкози складає 2,5- 4,2 ммоль/л, але може змінюватись в залежності від рівня її в крові.

∙Концентрація іонів натрію і калію приблизно такаж як і в крові, кальцію вдвічі більше, хлору менше.

Зміна хімічного складу СМР при патологіях

∙При гострому гнійному менінгіті – різко підвищується рівень білка (до 20 г/л), знижується рівень глюкози (гіпоглікорахія) та хлору.

∙При енцефалітах та цукровому діабеті відмічається гіперглікорахія та зростання концентрації хлору

∙При інсультах, пухлинах, травмах мозку зростає активність ферментів АСТ, ЛДГ та ін.

Хімічні основи виникнення нервових імпульсів

1.Потенціал спокою. В нейронах у стані спокою на зовнішній і внутрішній поверхні плазматичної мембрани існує різниця зарядів, яка обумовлює розвиток потенціалу спокою (ПС=-80мВ).

Хімічні основи виникнення ПС.

В стані спокою внутрішня поверхня мембрани заряджена електронегативно відносно зовнішньої (заряджена позитивно). Пояснюється це роботою Na+- К+насосу, який викачує

зклітини іонів Na+, в кількості більшій ніж закачує в клітини іонів К+. Тобто в клітині виникає відносний дефіцит позитивних зарядів, а поза клітиною - їх надлишок.

2.Потенціал дії.

При збудженні в нейроні змінюється проникність плазматичної мембрани для іонів, що викликає розвиток потенціалу дії (ПД).

Хімічні основи виникнення ПД.

Фаза деполяризації – пов’язана переважно з входом іонів натрію в клітину через відповідні канали, що призводить до перезарядки мембрани.

Фаза реполяризації - обумовлена виходом іонів калію з клітини через відповідні канали і супроводжується зниженням потенціалу.

Фаза слідової деполяризації - відбувається подальший вхід натрію в клітину через натрієві канали.

Фаза слідової гіперполяризації - пов’язана з подальшим виходом калію з клітини через калієві канали. В кінці даної фази починає працювати Na+- К+ насос, який відновлює вихідні концентрації катіонів калію і натрію. Тепер клітина готова для отримання нового імпульсу збудження.

Хімічні основи проведення нервових імпульсів

1.В безмієлінових нервових волокнах

Іони натрію, що заходять в певній ділянці мембрани у клітину під час деполяризації, дифундують до сусідніх ділянок, де знижують ПС до порогового рівня. Це викликає відкриття в даних ділянках натрієвих каналів, вхід натрію і розвиток вже в цих ділянках деполяризації.

2.В безмієлінових нервових волокнах

ПД виникає лише в перетяжках Ранв’є, так як лише в цих місцях багато натрієвих каналів. Деполяризація однієї із перетяжки викликає зміну заряду в ній, у всіх інших перетяжках заряд залишається протилежним. Таким чином між даною перетяжкою та сусідньою виникає різниця зарядів, що сприяє виникненню іонних струмів, які направляються до сусідньої перетяжки і викликають розвиток в ній ПД.

Будова та функціонування синапсів

Синапс - це функціональний контакт спеціалізованих ділянок плазматичних мембран двох збудливих клітин.

Синапс складається з:

∙пресинаптичної мембрани (містить синаптичні пухирці з медіатором);

∙синаптичної щілини;

∙постинаптичної мембрани (містить рецептори для медіатора).