Биохимия нервной ткани Кафедра медицинской химии К.м.н. доц. И.В.Соловьёва

хранение информации
Формирование эмоций и поведения
Мышление

(аксонов и дендритов)
концевых пластинок

С помощью дендритов нейроны воспринимают,

а посредством аксонов передают возбуждение. На периферии аксоны покрыты шванновскими клетками, образующими миелиновую оболочку с высокими изолирующими свойствами.

O2 в покое от общего потребления его всем организмом;
наиболее

интенсивно расходуют O2 клетки коры мозга и мозжечка.

При прекращении доступа O2 мозг может «просуществовать» немногим более 6 минут за счёт резерва лабильных фосфатов.
АТФ и креатинфосфат имеют значительное постоянство в ГМ.
Фосфорные соединения часто обновляются в ГМ.

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА ГМ

аксоны.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТАВА СЕРОГО И БЕЛОГО В-В
H2O
в сером веществе

84%, в белом 70%. Белки
½ объёма в сером веществе, в белом 1/3.
Липиды
больше ½ от сухого остатка в белом веществе и 1/3 в сером.

головной мозг

спинной мозг

белков выявлено в ткани мозга.

Простые белки
Нейроальбумины (на них

90% от всех белков), нейроглобулины, нейросклеропротеины (в беловом веществе), нейроколлаген, нейроэластины, нейростромины.

Сложные белки
Нуклеопротеины, липопротеины, протеолипиды (липидный компонент преобладает над белковым, сосредоточены в миелине) фосфопротеины, гликопротеины.

В мозговой ткани содержатся в значительном количестве ещё более сложные надмолекулярные образования, такие как липонуклеопротеины, липогликопротеины, липогликонуклеопротеиновые комплексы

Белки мозга

креатинфосфокиназа. В ткани мозга присутствуют ЛДГ, альдолаза, МАО и др.

До 75% АМК мозга представлены глутаматом, аспартатом и их производными ( N-ацетиласпарогиновая, глутамин, глутатион, ГАМК), также в ГМ много таурина и цистатионина.

кислорода,
окисление тиолов,
ингибирование Na, K – АТФазы,
выход из синаптосом

ЛДГ.

Глутамин в ГМ:
быстро синтезируется в глиальных клетках и очень медленно в нейронах
нейроны могут захватывать глутамин, секретированный глиальными клетками
образование глутамина – основной путь обезвреживания NH3 в ткани мозга.
причины повреждающего (нейротоксического) эффекта глутамата:

в синапсе, в других зонах непосредственного межклеточного контакта
осуществляют дистантную

регуляцию.
клетки имеют рецепторы для регуляторных пептидов.
ничтожная концентрация регуляторных пептидов вызывает мощный эффект

Схема образования регуляторных пептидов из неактивного белка-предшественника про-опиомеланокортина (ПОМК).

Регуляторные пептиды

и реализации многих функций организма (вазопрессин, окситоцин, панкреатические пептиды,(глюкагон), нейротензины,

кинины, ангиотензины, кальцитонин).
КЛАССИФИКАЦИЯ:
нейропептиды, к которым относят опиоидные пептиды, или эндогенные опиаты (лей- и метэнкефалины, эндорфины, динорфин и др.), - это вещества, избирательно связывающиеся в структурах мозга и периферических тканях с рецепторами, специфическими для морфина, а также
многие вещества, не связывающиеся с рецепторами морфина, напр. вещество Р, пептид дельтасна, бомбезин;
гипоталамические нейрогормоны, регулирующие выброс в кровоток гипофизарных гормонов.
периферические пептиды - брадикинин, ангиотензины, вазоинтестинальный пептид (ВИП), Холецистокинин и др., пептидные гормоны окситоцин и вазопрессин. 

анальгетическим и эйфорическим эффектом
-Основное действующее начало опиума- морфин. Эффекты морфина:
Обезболивающие эффекты

морфина осуществляются через задние рога спинного мозга;
эйфорическое влияние – гипоталамус;
засыпание связано с общим торможением стволовых структур

Виды опиоидных пептидов:
1) эндоморфины (4 ак)
2) энкефалины (5 ак)
3) динорфины (8 и более ак)
4) эндорфины (10 и более ак):
-эндорфин – стимулятор эмоционального поведения и двигательной активности. Опиоидная активность мало выражена.
-эндорфин – опиоид, анальгезия, ретроградная амнезия.
-эндорфин – нейролептик, опиоидные свойства мало выражены.

Опиоидные пептиды влияют на 3 вида рецепторов(мю-, дельта-, каппа).

могут привести к полному обезболиванию, но анальгетический эффект носит временный

характер, т.к. проводящий боль нейрон быстро «нарабатывает» дополнительное количество аденилатциклазы. С каждым разом активность аденилацитклазы растет, что требует увеличения вводимой для достижения анальгезии (привыкание)
- При попытке отказа от морфина кол-во цАМФ в пресинаптическом окончании может оказаться выше нормы. Это приводит к более интенсивной передачи боли. В таком случае можно говорить о зависимости, которая проявляется в абстинентном синдроме (депрессия, боли) чтоб снять боль надо вводить морфин, возникает замкнутый круг. Привыкание формируется очень быстро (3-5 применений).

Функции опиоидных пептидов:
1) Блокировка сигналов о боли
2) Общее тормозное действие на ЦНС
3) Эйфорические состояния
4) Контролируют функции всех систем органов (дыхательная, сердечно-сосудистая, пищеварительная, половая, иммунная, выделительная)
5) Снимают тревожность

мало:
1. резервные углеводы - гликоген (0,1 %)
2. глюкоза (1 -4мкмоль/л)
3.

гексозофосфаты
4. триозофосфаты
5. ПВК
6. молочная кислота.

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА:
-ткань мозга бедна углеводами (гликоген, глюкоза)
-100-120 гр. глюкозы в сутки используется в ткани мозга.
90% глюкозы в ткани мозга окисляется до CO2, H2O, энергии.
есть пентозный цикл и гликолиз.
распад гликогена идёт путём фосфоролиза с участием цАМФ.

Кетоновые тела как энергетический субстрат используются мозгом лишь при голодании и длительной работе. Метаболизм мозга за счёт резерва углеводов долго продержаться не может, так как содержание гликогена здесь невелико (0,1%). С этим связано развитие комы при избыточном введении инсулина. В ткани мозга активны ГК, ФФК.

50%.
Классы липидов нервной ткани:
1. ФОСФОЛИПИДЫ (до 50%) - ЛЕЦИТИН.
2. ГЛИКОЛИПИДЫ

- ЦЕРЕБРОЗИДЫ, ГАНГЛИОЗИДЫ.
3. ВЖК - в основном непредельные, содержащие по 4 - 5 двойных связей.
4. Холестерин (25%) в свободном виде. Мозг даже называют депо холестерина.
5. Нейтральные жиры - в незначительном количестве в ГМ, но в большом количестве в периферических нервах.
Находятся в клеточных и субклеточных мембранах нейронов и в миелиновых оболочках.
На фосфоглицериды приходится 60% от всех липидов в сером веществе и 40% в белом веществе. В белом веществе холистерина, сфингомиелинов, цереброзидов больше, чем в сером веществе.
В мозговой ткани обнаружены ганглиозиды и немного нейрального жира. В миелиновой оболочке 70-80% липидов и 20-30% белков.
Основной фосфоглицерид - фосфатидилэтаноламины. Основной галактолипид – цереброзиды. Содержание сфингомиелинов невелико в ГМ и выше в миелине периферических нервов. Скорость обновления липидов низкое, медленно протекает механизм холистерина, цереброзидов, фосфатидилэтаноламинов, сфингомиелинов.

новорождённого. Холестерин синтезируется в период роста, скорость процесса с возрастом

падает. Основная масса холестерина у взрослых неэстерифицирована, эфиры обнаруживаются лишь в участках активной миелинизации. Быстро обновляются фосфатидилхолин и фосфатидилинозитиды. Они синтезируются в мозге из жирных кислот и глюкозы. Синтез цереброзидов и сульфатидов протекает в развивающемся мозге наиболее интенсивно в период миелинизации. До 90% цереброзидов находится в миелиновых оболочках, ганглиозиды – компоненты нейронов. В нейронах много фосфоглицеридов в миелиновых оболочках сфингомиелина. Отсутствие тимусных гормонов приводит к значительным сдвигам количества и спектра липидов головного мозга, при этом повышается ПОЛ.

Если блокировать этот белок то воспалительный процесс в мозге, демиелинизация

и паралич конечностей.
Протеолипидная белковая фракция.
Кислый протеолипид. В миелине обнаруживается цАМФ-зависимая киназа, которая фосфорилирует белок миелина, и фосфодиэстераза, гидролизующая цАМФ. Период полужизни миелина – 1 месяц.
Миелин – изолятор, обеспечивает в 6-ть раз более быстрый перенос нервного импульса, чем в немиелинизированных волокнах. В миелиновой оболочке отношение холестерин : фосфоглицериды : галактолипиды составляет 4 : 3 : 2.

и цГМФ в головном мозге.




Минеральные вещества
Фосфора в белом веществе

больше, чем в сером. В ткани мозга дефицит анионов. Он покрывается за счёт липидов. Участие липидов в ионном балансе одна из их функций в деятельности головного мозга.

нуклеотиды поступают из крови через гематоэнцефалический барьер
Пуриновые нуклеотиды синтезируются в

нервной ткани
Циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ) содержатся в нервной ткани в большом количестве

АТФ может быть активирована лишь в очень небольшой степени, поскольку

активность изоцитатратдегидрогеназы в базальных условиях близка к максимуму
Жирные кислоты не проникают через гематоэнцефалический барьер
Анаэробный гликолиз практически не способен к активации
Аминокислоты не могут служить источником энергии для синтеза АТФ (АТР), поскольку в нейронах отсутствует глюконеогенез.
Даже непродолжительная гипоксия вызывает необратимые нарушения в нейронах

В клетках головного мозга практически единственным источником энергии, который должен поступать постоянно, является глюкоза. Только при продолжительном голодании клетки начинают использовать дополнительный источник энергии — кетоновые тела.

Km и оченьы высокое – Vmax.

Резерв углеводов
Содержание гликогена около 0,1%

от массы сухого вещества

Гормональная регуляция обмена углеводов
В ЦНС не регулируется инсулином, потому что инсулин не проникает через гематоэнцефалический барьер
Все глюкозные транспортеры в клетках ЦНС – инсулин-независимые
Инсулин может непосредственно влиять на обмен веществ в периферических нервах

сигнальных веществ, нейромедиаторов и нейрогормонов.
Нейромедиаторы — короткоживущие вещества

локального действия; они выделяются в синаптическую щель и передают сигнал соседним клеткам.
Нейрогормоны — долгоживущие вещества дальнего действия, поступающие в кровь. Однако граница между двумя группами достаточно условная, поскольку большинство медиаторов одновременно действует как гормоны.

волокнах есть ферменты, необходимые для синтеза медиатора
При раздражении нерва вещество

должно выделяться и реагировать со специальным рецептором и вызывать биологическую реакцию.
Должны существовать механизмы, прекращающие действие медиатора.

таблице на схеме приведены наиболее важные представители нейромедиаторов — более

чем 50 соединений.

Наиболее известным и часто встречающимся нейромедиатором является ацетилхолин, сложный эфир холина и уксусной кислоты. К нейромедиаторам относятся некоторые аминокислоты, а также биогенные амины, образующиеся при декарбоксилировании аминокислот. Известные нейромедиаторы пуринового ряда — производные аденина. Самую большую группу образуют пептиды и белки. Небольшие пептиды часто несут на N-конце остаток глутаминовой кислоты в виде циклического пироглутамата (5-оксопролин; однобуквенный код:

синаптических окончаний вызывает быстрый ток ионов кальция в клетку. Для

выброса содержимого одного пузыря надо 4 иона Ca2+. Ацетилхолин взаимодействует с белком-хеморецептором постсинаптической мембраны.
Изменяется проницаемость мембраны – увеличивается её пропускная способность для ионов натрия.
Инактивация ацетилхолина в холинэргических синапсах:

ацетилхолин
ацетилхолин эстераза холин + уксусная кислота

Активный транспорт ацетилхолина в нейрон, где он накапливается для последующего повторного использования.

фосфорилированию белков постсинаптической мембраны
Ферменты синтеза катехоламинов

образуются в теле нейронов и с аксоплазматическим током транспортируются в окончания нервов.

Инактивация
МАО инактивирует норадреналин, дофамин, серотонин в пресинаптической мембране.
Норадреналин вторично поглощается симпатическими нервами

обмена серотонина может быть причиной возникновения психических заболеваний. Острый стресс приводит к снижению серотонина в синаптической щели. При болезни Паркинсона в полосатом теле мозга снижено содержание дофамина.

ГАМК – медиатор торможения. При недостатке ГАМК у детей после рождения возникают судороги.
Резерпин ингибирует депонирование катехоламинов в синаптических пузырьках. Применяется для снижения артериального давления, при лечении шизофрении.

Аминазин и галоперидол блокируют дофаминовые рецепторы. При шизофрении усилена дофаминэргическая импульсация и эти лекарства целесообразны.

мозга. Стрихнин, апамин (компонент пчелиного яда) связываются с глициновыми рецепторами,

вытесняя глицин. При передозировке стрихнина судороги.
НАД нейротропен, применяется при лечении психозов. НАД специфически взаимодействует с ГАМК – бензодиазепиновым рецепторным комплексом синаптических мембран.
Нейротрубочки и нейрофиламенты – основные цитоплазматические органеллы аксона. Нейротрубочки состоят из глобулярного гликопротеида тубулина. ГТФ инициирует активацию белка. Микрофиламенты – тонкие цитоплазматические белковые нити. Особенность химического состава и мозга – присутствие в нём 2-х сильнокислых белков: S-100 содержится в глие изменение его свойств нарушает структуру нейронов и проведение нервных импульсов. Белок 14-3-2 в сером веществе содержится, перемещается из тела клетки системой медленного транспорта.