Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_3 (1123311), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Неврологические признаки недостатка тиамина (гл. 50) являются, как полагают, следствием неадекватного превращения пирувата в ацетил-СоА. Способность клеток мозга к гликолизу превышает их способность к окислительпому метаболизму; лимитирующим фактором последнего является, по-видимому, активность изоцитратдегидрогеназы (она максимальна при нормальном уровне утилизации глюкозы в состоянии покоя). Активность гексокииазы в мозге может быть в 20 раз более высокой, чем в других тканях млекопитающих. Находящийся в мозге изофермент прочно связывается с митохондриями; по сравнению с изоферментами гсксокиназы печени и мышц Он характеризуется более низкой величиной К н более высоким значением У!АА .
Фосфофруктокиназа выполняет в мозге, так же как и в других тканях, важную роль в регуляции утилизации глюкозы (равд. 14.4.2.1). Фермент ингибируется его субстратом, АТР, а также цитратом и активируется фруктово-б-фосфатом, АМР, АПР и Р!. Вызываемые этими веществами изменения активности фермента позволяют осуществлять регуляцию расходовании глюкозы в соответствии с метаболнческими потребностями клетки, Глико.литические ферменты локализуются не только в теле клетки, нс м.
неРВИАя тклнь также и в нервных окончаниях, т. е. на значительном расстоянии от тела клетки. Протекающий в пресинаптических нервных окончаниях гликолиз обеспечивает энергией функционирование сннапса. Фосфоглюконатвый окислительный путь функционирует во всех клетках мозга; генерируя МАОРИ, он, по-видимому, обеспечивает синтез жирных кислот и стероидов. Содержание гликогена в мозге составляет примерно 0,1%", следовательно, метаболизм мозга не может долго поддерживаться за счет резерва углеводов. Это обстоятельство может быть причиной комы, наступающей при гипогликемии, вызываемой введением инсулина.
При нормальной концентрации глюкозы в артериальной крови (около 80 мг/100 мл) мозг потребляет 3,4 мл От на 100 г в минуту. При инсулиновой коме, когда уровень глюкозы в крови снижается примерно до 8 мг(100 мл, потребление От может составить лишь 1,9 мл/мин. При таком низком потреблении Оз образование АТР в результате окислительного фосфорилирования оказывается, вероятно, недостаточным для нормальной деятельности мозга. Кома и необратимые нарушения возникают даже после кратковременной гипоксии. Инсулин не оказывает прямого влияния на метаболизм углеводов в мозге, поскольку он не проходит через гематоэнцефалический барьер.
Однако на метаболизм глюкозы в периферических нервах он может оказывать непосредственное влияние. Миоинозит, синтсзирующнйся из глюкозы, является предшественником различных пнозитсодержащих веществ мозга, особенно фосфатидилиновита. 37.3.2. Метаболизм аминокислот и белков Поступление аминокислот в мозговую ткань и выход из нее, в также использование глюкозы крови для синтеза аминокислот нейронов и глин в клетках разных типов (а также в разных отделах мозга) различны.
Эти различия в существенной мере обусловлены наличием гематоэнцефалического барьера, который следует рассматривать конкретно для каждого вещества или класса веществ. Гематоэнцефалическнй барьер не следует представлять как единое структурное образование, созданяпее преграду для транспорта; различие относительных скоростей поступления веществ в разные отделы мозга может быть обусловлено особенностями эпителия сосудов, базальной мембраны илн расположения прилегающих отростков глиальных клеток. Мозг интактного животного способен концентрировать аминокислоты лишь в незначительной степени, однако введенные в кровь аминокислоты могут быстро обмениваться со свободными аминокислотами мозга.
В условиях же (п ч11го (в отсутствие барьера) многие аминокислоты накапливаются в клетках мозга за счет активного транспорта, в котором дС3 ° пк жидккя сРедА ОРГАнизмА участвуют несколько самостоятельных (т(а+-зависимых транспортных систем. В мозге, по-видимому, имеются две системы переносчиков для нейтральных аминокислот (тогда как в кишечнике, ночках, семенниках и селезенке функционирует одна соответствующая система; см. равд.
21.1.2), а также отдельные системы для транспорта аминокислот с кислыми и основными свойствами. Кроме того, самостоятельная система транспорта цт-аминокислот (см. ниже) имеется, вероятно, только в мозге. Характер распределения введенных аминокислот свидетельствует о компартментализации различных свободных аминокислот в нейронах и глиальных клетках, а также в субклеточных структурах нейрона. Последующее обсуждение касается метаболизма только тех аминокислот, которые либо играют центральную роль в метаболизме мозга, либо участвуют в образовании возбуждающвх нли тормозных медиаторов.
Большинство этих процессов происходит в телах нервных клеток. Приблизительно 75о(~ свободных аминокислот мозга составляют аспарагиновая„глутаминовая кислоты и их производные (Ы-ацетиласпарагиновая кислота, глутамин, глутатион) и ГАМК. В мозге в более высокой концентрации, чем в других тканях„найдены также таурин (для него имеется система транспорта, характеризующаяся высоким сродством; см.
равд. 23.2.7) н цистатноннн (равд. 2!.4,2.3). Преобладающей (по количеству) аминокислотой является глутамат, концентрация его составляет 10 мМ. На рис. 37.9 показаны некоторые метаболические реакции, протекающие в мозге, в которых участвуют дикарбоновыс аминокислоты и их производные. ГАМК, которая образуется путем декарбоксилировання глутамата, находится в головном и спинном мозге аспарагиноавя еиетипеспарагнноввя кнслопа ниспопа 11 щавепевочгсзсгая полочная киспсяпа кистина ! 1 т сс-кетоглртаравая у-гзвннвомвсля пискова кислота 3 гпутаминсвая у-аминомвспянвя кислина пискове $ попзатаегкр янтврнсн унцннип-Сел кнспопа Рис. Зтеь Некоторые реакции метаболизма аминокислот а мозге.
146! Зх негвиаи ткАнь а.аамесаама1мм гкайааааа КАо МАОН Рис. 37.10, Обрааовакае аммиака в ткани мозга. га высокой концентрации, в то время как в других тканях млекопитающих ее концентрация весьма незначительна. ГАМК может вступать в реакцию переаминирования с а-кетоглутаратом; в результате образуются янтарный полуальдегид и глутамат. Янтарный полуальдегид окисляется затем до сукцииата, а последний включается в цикл трикарбоновых кислот По этому альтернативному (по отношению к превращениям а-кетоглутарата в цикле трикарбоновых кислот) пути (ГАММ-шунг) может превращаться 10 — 20то и-кетоглутарата. Центральная роль глутамата в метаболизме мозга частично обьясняется большим числом реакций, связывающих его с соединениями цикла трикарбоновых кислот. После введения ап ч(чо мС-глюкозы приблизительно 807о радиоактивности, обнаруживаемой в свободных аминокислотах мозга, приходится на аспартат, Ы-ацетиласпартат, глутамат в глутамин, а также ГАЧК.
Так же как для других тканей, для мозга характерна компартментализация метаболизма. Тагч после введения меченых глутамата, ацетата или ионов аммония в глутамине появляется больше метки, чем в глутаматс, тогда как после введения радиоактивных глюкозы или глицерина в глутамате оказывается больше метки, чем в глутамине. Эти и другие данные указывают на существование небольшого (независимого от главного) пула глутамата, который преиращается в глутамин. Мозг поглощает из плазмы этаноламии и использует его для синтеза фосфатидилэтаноламина, последний подвергается метилированию с образованием фосфатидилхолина; по этому пути синтез холина происходит со скоростью, примерно в два раза превышающей скорость образования ацетилхолина. Другие пути метаболизма аминокислот в мозге сходны с теми, которые рассматривались ранее (гл.
21 — 24). Как ии удивительно, мозг содержит все ферменты цикла образования мочевины (равд. 21.4.4), кроме карбамоилфосфатсинтетазы. Несмотря на наличие аргиназы, синтез мочевииы, по-видимому, не происходит. ис жидкля сведя огглнизмл В ходе метаболизма ЫНз образуется главным образом в результате действия аденилатдезаминазы (равд. 24.2.1.2). В цикле, схема которого представлена ма рис. 37.10, атом азота аминокислоты через систему глутамат — аспартат попадает в аденилат, который подвергается дезаминированию.
Ббльшая часть ЫНз используется для синтеза глутамина, и избыток азота удаляется из мозга именно в составе глутамина. Аминокислоты, которые поступают в мозг или образуются и нем, быстро включаются в белки. Синтез белка происходит главным образом в цитоплазматических рибосомах тела клетки и в митохондриях. Белки нервных окончаний постоянно обновляются, при этом поступление исходных вешсств обеспечивается аксональиым транспортом. Действительно, тубулин и холин-ацетилтрансфераза должны постоянно синтезироваться, поскольку период полужизни первого составляет около 4 сут, а второго — около 5 сут Скорость белкового синтеза достигает максимума в период развития и значительно снижается, когда организм достигает зрелого состояния.
Хотя механизм синтеза белка в мозге принципиально сходен с таковым в других тканях, нестабильность комплексов информационной РНК с рибосомами в мозге обусловливает некоторые особенности. Бесклеточные препараты мозговой ткани содержат относительно малые количества полирпбосом; кроме того, в период инкубации в системе включения аминокислот полирибосомы из мозга легче подвергаются дезагрегации, чем полирибосомы из печени. Такая неустойчивость обусловлена либо необычными свойствами самих рибосом, либо характером связывания информационной РНК с рибосомами. 37.3.3. Метаболизм нуклеиновых кислот По сравнению с другими соматическими клетками организма крупные нервные клетки характеризуются самым высоким содержанием РНК и, вероятно, наиболее высокой скоростью образования этих нуклеиновых кислот в организме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
