Аденинови нуклеотиди и креатин фосфат
Тема 15.
Лекция 22. Биохимия на нервната тъкан
Химичен състав на нервната тъкан. Енергиен метаболизъм в нервната тъкан.
Биохимия на произхода и провеждането на нервния импулс. Медиатори: ацетилхолин, катехоламини, серотонин, гама-аминомаслена киселина, глутаминова киселина, глицин, хистамин.
Нарушаване на обмена на биогенни амини при психични заболявания. Физиологично активни мозъчни пептиди: ендорфини и енкефалини.
Катерици
Протеинът представлява приблизително 40% от сухото тегло на мозъка. В момента са открити около 100 различни разтворими протеинови фракции. Нервната тъкан съдържа както прости, така и сложни протеини. Простите протеини са албумини (невроалбумини), глобулини (невроглобулини), катионни протеини (хистони и др.) и поддържащи протеини (невросклеропротеини). Количеството невроглобулини в мозъка е сравнително голямо - средно 5% спрямо всички разтворими протеини. Невроалбумините са основният протеинов компонент на фосфопротеините на нервната тъкан; те представляват по-голямата част от разтворимите протеини (89-90%).
Невросклеропротеинитемогат да се характеризират като структурни поддържащи протеини. Основните представители на тези протеини са невроколагени, невроеластини, невростромини и др. Те съставляват приблизително 8-10% от общия брой прости протеини на нервната тъкан и са локализирани главно в бялото вещество на мозъка и в периферната нервна система.
Сложните протеини на нервната тъкан са представени отнуклеопротеини,липопротеини,протеолипиди,фосфопротеини,гликопротеинии др. Мозъчната тъкан съдържа значително количество още по-сложни надмолекулни образувания, като напрлипонуклеопротеини, липогликопротеини и евентуално липогликонуклеопротеинови комплекси.
В нервната тъкан са открити редица специфични протеини, по-специално протеинът S-100 и протеинът 14-3-2. Протеинът S-100 или протеинът на Мур се нарича още киселинен протеин, тъй като съдържа голям брой остатъци от глутаминова и аспарагинова киселина. Този протеин е концентриран главно в невроглията (85-90%), в невроните е не повече от 10-15% от общото количество протеин в мозъка. Установено е, че концентрацията на протеина S-100 се увеличава по време на обучение (обучение) на животните. Протеинът 14-3-2 също е кисел протеин. За разлика от протеина S-100, той е локализиран главно в невроните.
Ензими
Мозъчната тъкан съдържа голям брой ензими, които катализират метаболизма на въглехидрати, липиди и протеини. Досега само няколко ензима, по-специално ацетилхолинестераза и креатин киназа, са изолирани в кристална форма от ЦНС на бозайници. Значително количество ензими в мозъчната тъкан са в няколко молекулни форми (изоензими): LDH, алдолаза, креатин киназа, хексокиназа, малат дехидрогеназа, глутамат дехидрогеназа, холинестераза, кисела фосфатаза, моноаминооксидаза и др.
Липиди
Мозъчната липидна група включва фосфоглицериди, холестерол, сфингомиелини, цереброзиди, ганглиозиди и много малко количество неутрална мазнина.
Въглехидрати
В мозъчната тъкан има и междинни продукти на въглехидратния метаболизъм: хексозни и триозни фосфати, млечна, пирогроздена и други киселини.
Аденинови нуклеотиди и креатин фосфат
В мозъчната тъкан адениновите нуклеотиди представляват около 84% от всички свободни нуклеотиди. Повечето от останалите нуклеотиди са гуанинови производни. Като цяло броятв нервната тъкан има малко високоенергийни съединения.
Минерали
Йоните Na +, K +, Cu 2+, Fe 3+, Ca 2+, Mg 2+ и Mn 2+ са разпределени в мозъка относително равномерно в сивото и бялото вещество.
Дишане
Мозъкът представлява 2-3% от телесното тегло. В същото време консумацията на кислород от мозъка в състояние на физическа почивка достига 20-25% от общата консумация на цялото тяло, а при деца под 4-годишна възраст мозъкът консумира дори 50% от кислорода, използван от цялото тяло.
Количеството потребление от мозъка от кръвта на различни вещества, включително кислород, може да се прецени по артериовенозната разлика. Установено е, че при преминаване през мозъка кръвта губи около 8 об.% кислород. За 1 мин на 100 г мозъчна тъкан има 53-54 мл кръв.
Следователно 100 g от мозъка консумират 3,7 ml кислород на минута, а целият мозък (1500 g) консумира 55,5 ml кислород. Газообменът на мозъка е много по-висок от газообмена на други тъкани, по-специално той надвишава газообмена на мускулната тъкан почти 20 пъти. Интензивността на дишане на бялото вещество е 2 пъти по-ниска от тази на сивото вещество.
Основният субстрат за дишането на мозъчната тъкан е глюкозата. За 1 минута 100 g мозъчна тъкан изразходват средно 5 mg глюкоза. Изчислено е, че повече от 90% от използваната глюкоза в мозъчната тъкан се окислява до CO2 и H2O с участието на цикъла на трикарбоксилната киселина. За 1 минута 75 mg глюкоза се окислява от мозъчната тъкан. Следователно количеството глюкоза, налично в мозъчната тъкан, може да бъде достатъчно само за 10 минути човешки живот. Наред с аеробния метаболизъм на въглехидратите, мозъчната тъкан е способна на доста интензивна анаеробна гликолиза.
Една от функциите на дикарбоксилните аминокиселини в мозъка е свързването на амоняка,освобождава се при възбуждане на нервните клетки.
Образуването на глутаминова киселина от α-кетоглутарова киселина и амоняк е важен механизъм за неутрализиране на амоняка в мозъчната тъкан, където пътят на елиминиране на амоняка чрез синтез на урея не играе съществена роля. В допълнение, глутаминовата киселина в нервната тъкан може да бъде декарбоксилирана, за да образува GABA.
Съдържанието на основните минерални компоненти в мозъчната тъкан и в човешката кръвна плазма