ножаются (см. гл. 1). В соответствии с этим темп обновления гистонов очень незначителен. Среднестатистические сроки обновления половины молекул некоторых фракций гистонов измеряются десятками суток.

В головном мозге отсутствуют абсолютно инертные белки, а индивидуальные белки и белковые комплексы нейронов претерпевают непрерывную перестройку, связанную с их участием в функциональной деятельности нейронов и нейроглии. Помимо синтеза и распада целых белковых молекул происходят изменения в их структуре, происходящие, в частности, при ами-нировании и дезаминировании белков мозга. Их следует рассматривать как частичное обновление отдельных фрагментов белковой молекулы.

Выводы

L В нервной ткани обнаружены характерные только для нее нейроспецифические белки. По химической природе они могут быть кислыми или основными, простыми или сложными, часто они представляют собой гликопротеины или фосфопро-теины. Многие нейроспецифические белки имеют субъединичную структуру. Число открытых нейроспецифических белков уже превысило 200 и быстро возрастает.

2. Нейроспецифические белки прямо или косвенно участвуют в осуществлении всех функций нервной системы — генерации и проведении нервного импульса, процессах переработки и хранении информации, синаптической передаче, клеточном узнавании, рецепции и др.

3. По локализации в ткани нервной системы различают исключительно или преимущественно нейрональные и глиальные нейроспецифические белки. По субклеточной локализации они могут быть цитогтлазматическими, ядерными или мембрано-свя-занными. Особое значение имеют нейроспецифические белки, локализованные в мембранах синаптических образований.

' 4. Многие кислые кальций-связывающие нейроспецифические белки (например цитоплазматический глиальный бе-

94

лок S-100) участвуют в процессах транспорта ионов. Предполагается, что, в частности, они играют значительную роль в формировании памяти.

5. Особую группу нейроспецифических белков представляют сократительные белки нервной ткани (нейротубулин, нейростенин, актиноподобньге белки — кинезин и др.), которые обеспечивают ориентацию и подвижность цитоструктурных образований (микротрубочек и нейрофиламентов), активный транспорт ряда компонентов нейрона и участвуют в нейроме-диаторных процессах в синапсах.

6. К группе нейроспецифических белков, связанных с гуморальной регуляцией, осуществляемой головным мозгом, относятся некоторые гликопротеины гипоталамуса, а также нейрофизины и подобные им белки, являющиеся носителями пептидных регуляторов.

7. Разнообразные нейроспецифические гликопротеины участвуют в формировании миелина, в процессах клеточной адгезии, нейрорецепции и взаимном узнавании нейронов в онтогенезе и при регенерации.

8. Ряд нейроспецифических белков представляет собой мозговые изоэнзимы известных ферментов, например енолазы (белок 14-3-2), альдолазы, креатинкиназы и др.

9. Многие нейроспецифические белки весьма активно мета-болируют в головном мозге животных, причем интенсивность метаболизма различна в разных отделах мозга и зависит от функционального состояния нервной системы. В целом по интенсивности обновления белки мозга значительно превосходят белки других тканей и органов.

95

Глава 4

Липиды центральной нервной системы и структура клеточных мембран

С.Ю.Туманова

Липиды являются не только структурными компонентами ЦНС, но и важнейшими участниками функциональной активности. Головной мозг характеризуется высоким содержанием липидов (приблизительно 50% сухой массы). Мозг содержит уникальные мембранные структуры — миелиновые оболочки, которые имеют самое высокое содержание липидов (до 80%) по сравнению с другими тканями или субклеточными структурами, за исключением адипозной ткани. Для ЦНС характерно и наибольшее структурное разнообразие липидов по сравнению с мембранами других органов.

Липидный состав нервной ткани практически постоянен и остается неизменным даже под влиянием внешних факторов (диета, гормоны, фармакологические вещества, стрессы), которые меняют липидный состав висцеральных органов и плазмы. Это — следствие защищенности ЦНС от различных внешних воздействий. Изменение липидного состава нервной ткани рассматривается обычно как патология, хотя при этом следует помнить, что существенные изменения в липидном составе нервной системы происходят в период развития.

Вся сложнейшая деятельность нервной ткани опосредуется через мембраны, в формировании и функционировании которых липиды принимают непосредственное участие.

В клетках нервной системы представлено несколько типов высокоспециализированных мембран: соматические мембраны муль-ти- и униполярных нейронов, мембраны дендритов, миелинизи-рованных и немиелинизированных аксонов, аксонного холмика, где генерируется потенциал действия, мембраны рыхлого и компактного миелина, мембраны синаптических пузырьков, пре- и постсинаптические мембраны, мембраны макро- и микроглии. Возбудимость этих мембран колеблется в широких пределах от высоковозбудимых (синаптические, аксонного холмика) до относительно устойчивых мультимембранных структур миелина. В составе, строении и функционировании мембран нервной ткани еще очень много неясного. Для того чтобы раскрыть надмолекулярную организацию этих мембран, надо иметь достаточно пол-

96

ное представление об их липидном и белковом составе. Однако исследователи пока не владеют этими сведениями в полной мере , хотя ряд важных закономерностей уже намечен.

Липидный состав серого и белого вещества мозга человека представлен в табл. 4.1, а различных клеток мозга — в табл. 4.2. Видно, что липидный состав белого вещества ближе к миелину, а серое вещество содержит меньше типичных миелиновых липидов (цереброзидов, сульфатидов, фосфатидилэтаноламина), но относительно больше ганглиозидов.

Сравнивая молярное содержание основных классов липидов в специализированных клетках мозга, можно видеть, что оли-годендроглия и миелин наиболее обогащены цереброзидами, а нейроны и астроглия имеют более высокое содержание фосфо-липидов. Это лишний раз подтверждает, что плазматические мембраны совершенно отличны от миелина.

Состав фосфолипидов обогащенных фракций нейронов и нейроглии коры мозга крысы представлен в табл. 4.3.

Чем более анатомически дифференцированно подходить к нервной ткани, тем больше различий обнаруживается в липидном составе, поскольку функционально различные нейрональ-ные и глиальные клетки имеют своеобразный липидный состав.

В состав большинства липидов входят жирные кислоты. В мозге они гораздо разнообразнее, чем в других тканях. Это намного увеличивает число индивидуальных липидов мозга. Содержание жирных кислот в головном мозге гораздо выше, чем в других органах, и составляет примерно 20-25% в расчете на сухую массу ткани. Разнообразие жирных кислот в этом органе поразительно. Применение газожидкостной хроматографии позволило продемонстрировать наличие в головном мозге более 50 жирных кислот с длиной цепи от 12 до 26 углеродных атомов, среди которых найдены насыщенные, ненасыщенные, нормальные, гидроксизамещенные, нечетные и др. Ненасыщенные кислоты мозга могут содержать от 1 до 6 двойных связей. Особенностью, липидов мозга является относительно большое содержание длинноцепочечных полиеновых кислот 20:4, 22: 5, 22:6.

Отдельные классы и фракции липидов мозга характеризуются своим набором жирных кислот. Имеет место также определенная специфичность жирнокислотного состава в лип идах разных отделов мозга, разных типов его клеток, субклеточных структур. Иллюстрацией этого могут служить данные табл.4.4, где приведен жирнокислотный состав фосфолипидов синаптосом и миелина — двух разных типов мембранных структур ЦНС,

97

чо ос

Состав липидов белого и серого вещества мозга человека

Таблица 4.L

Липиды

Белое вещество

мг/100 мг

сухой массы

мкмоль/ 100 мг

мкмоль/ 100 мг сырой массы

Серое вещество

мг/100 мг

сухой массы

мкмоль/ 100 мг

мкмоль/ 100 мг сырой массы

Общие липиды

54,9

95,4

32,7

53,9

Холестерин

15,1

39,1

9,40

7Л8

18,6

2,38

Общие галактолипиды

14,5

15,9

2,38

2,25

Цереброзиды

10,9

12,7

4,66

1,77

2.07

0,38

Сульфатиды

2,96

3,16

0,77

0,56

0,18

0Д8

Общие фосфолипиды

25,2

32,5

9,70

22,7

29,3

4,31

Фосфатидилэтаноламин

8,18

10,6

4,16

7,40

9,55

2,01

Фосфатидилхолин

7,03

9,07

2,36

8,73

11,3

1,66

Сфингомиелин

4,23

5,46

1,68

2,26

2,92

0,38

Фосфатидилсерин

4,34

5,60

1,94

2,84

3,66

0,66

Фосфатидилинозит

0,50

0,64

0,27

0,89

1,14

0,19

Плазмалогены

6Л5

7,94

4,01

2,88

3,72

0,78

Содержание воды, %

Для расчетов использовали следующие мо! фосфолипиды-775.

71,6

81,9

лекулярные массы: холестерин-386, цереброзиды-858, сульфатиды-937

Таблица 4.2.

Состав липидов основных типов нервных клеток мозга крысы (мкмоль/мг сухой массы)

Лип иды Нейроны Астроглия Олигоден-дроглия Миелин

Холестерин 6,610 14,100 10,800 54,900

Цереброзиды 0,513 0,689 2,610 22,000

Сульфатиды 0,090 0,142 0,472 2,890

Общие фосфолипиды 22,400 35,600 23,400 41,800

Ганглиозиды 0,223 0,582 0,239 0,0453

Молярное отношение: холестерин- цереброзиды-фосфолипиды 1:0,075:3,5 1:0,05:2,5 1:0,25:2,2 1:0,40:0,76

Таблица 4.3. Содержание индивидуальных фосфолипидов в коре мозга крысы

Фосфолипиды Нейроны Нейроглия

Лизофосфатидилхолин 3,9 1,9

Фосфатидилхолин 46,1 46,9

Сфингомиелин 6,7 9,5

Фосфатидилсерин 9,1 7,1

Фосфатидилинозит 7,7 5,9

Фосфатидилэтанол а мин 25,1 24,9

Фосфатидная кислота 1,8 3,6

резко различающихся по своему происхождению и функциям.

В синаптосомах велико содержание жирных кислот — С 22:6, а в миелине высок процент моноеновьгх кислот — 18:1. Возможно, что высокое содержание докозагексаеновой кислоты в синаптосомах необходимо для активного транспорта ионов, так как активность Na+, К+-АТФазы в них зависит от присутствия полиеновых кислот в фосфолипидах. В мозге имеются регуля-торные механизмы, п