Биологический каталог




Нейрохимия: Учебник для биологических и медицинских вузов

Автор И.П.Ашмарин, А.Е.Антипенко, В.В.Ашапкин, Г.Г.Вольский, С.А.Дамбинова и

ции катионный и протеолипидный белки активнее вступают в миелин, чем высокомолекулярные белки.

Зрелый миелин — не инертная структура, он биохимически активен, включает экзогенный материал, обменивает свои компоненты с другими мембранами. Миелин не обменивается как единое целое, поскольку различные белки и липиды покидают миелин и появляются в нем с различной скоростью. Наблюдаемая метаболическая стабильность компонентов миелина частично объясняется топографическими особенностями миели-новой оболочки. Одна глиальная клетка одновременно "одевает" миелином 30-50 сегментов аксонов и создает мембрану, которая в 620 раз больше ее собственной. Метаболизм этой обширнейшей мембраны поддерживается цитоплазмой всего одной клетки.

Для нормального функционирования необходимы определенные соотношения и взаимодействия аксона, миелиновой оболочки и глии. Любое повреждение одного из этих элементов нарушает всю систему. Так, например, метахроматическая лейкодистро-фия характеризуется почти полным отсутствием фермента суль-фатазы, что приводит к резкому накоплению сульфатидов и сопровождается недостатком миелина.

Глобоидно-клеточная лейкодистрофия сопровождается дефек-

120

том фермента fi-галактозидазы. Избыток цереброзидов накапливается в многоядерных глобоидных клетках, обычное отношение цереброзидов к сульфатидам 4:1 трансформируется в 10:1. Наблюдается резкое изменение белого вещества, недостаточность миелина и олигодендроглии.

Болезнь Рефсума характеризуется недостаточностью а-гидро-ксилазы фитановой кислоты. Накапливающаяся фитановая кислота эстерифицирует лецитин миелина и составляет 5-8% от всех жирных кислот миелина.

Общей чертой вышеприведенных заболеваний является искажение структуры миелина, уменьшение отношения липидов к белку, снижение количества холестерина, плазмалогенов, га-лактолипидов, увеличение количества воды и постепенная замена миелина астроцитами, макрофагами и межклеточной жидкостью.

Важным путем в изучении процесса демиелинизации является исследование мутантов с нарушенным или ограниченным образованием миелина.

Jumpy-мутанты — это аугосомалъное рецессивное заболевание мышей, характеризующееся почти полным отсутствием миелина.

Quaking-мушпы - рецессивное заболевание мышей, сцепленное с полом, характеризующееся некомпактностью миелина и нарушением дифференциация олигодендроглии. У этого вида мышей резко уменьшен уровень основных липидов миелина, особенно трифосфоинозитидов, изменен жирнокислотный состав.

4.8. ЛИПИДЫ ВНЕШНЕЙ ЗОНЫ МЕМБРАН МОЗГА

В последние десятилетия для выяснения природы возбудимости мембран нейрона обратили внимание на экстраклеточную зону. Эта зона, так называемый гликокаликс или экстраклеточный матрикс, занимающий слой толщиной от 10 до 50 нм, влияет на многие макромолекулярные процессы: ионный обмен, проницаемость, эндо- и экзоцитоз, межклеточные контакты, морфогенетическую и тканеспецифическую агрегацию клеток.

Поверхностный матрикс содержит внешние компоненты рецепторов гормонов, медиаторов, ростовых факторов, нейро-пептидов, антигенов и других факторов. Экстраклеточный матрикс — комплексная, динамичная интегративная система, в которой изменение взаимодействия отдельных компонентов приводит к глубоким изменениям матрикса в целом.

Специфичность экстраклеточного матрикса определяется: 1) первичной структурой олигосахаридной части гликопро-теинов, гликолипидов, гликозаминогликанов;

121

2) их конформацией и положением на плоскости мембраны;

3) "удельной" площадью, занимаемой гликопротеинами и гликолипидами.

Состав, структура и динамизм поверхностных гликозилиро-ванных молекул влияют на функции деления, роста, дифференциацию и гибель клетки. Особая роль принадлежит при этом гликолипидам и в особенности кислым гликолипидам — ганг-лиозидам.-

4.8Л, Ганглиозиды — специфические липиды

экстраклеточного матрикса мембран мозга

Кислые гликолипиды — ганглиозиды находятся в нервной ткани в высоких концентрациях (табл.4.7) и обогащают поверхность наиболее возбудимых мембран.

Термин ганглиозиды — общее название гликосфинголипи-дов, содержащих сиаловую кислоту, был впервые предложен Е. Кленком в 1941 г. Они содержат гидрофобную церамидную часть и гидрофильную, богатую заряженными группами олиго-сахаридную часть. Ниже приводится структура моносиалоганг-лиозида головного мозга:

Гидрофобная часть ганглиозидов включает две длинные углеводородные цепочки — сфингозин и жирную кислоту, которая связана с аминогруппой сфингозина пептидной связью. Обращает на себя внимание почти полное отсутствие в ганглиозидах мозга гидроксикислот, кетокислот и разветвленных жирных кислот. Состав сфингозиновых оснований ганглиозидов головного мозга не отличается большим разнообразием. Структура и недавно принятая номенклатура сфингозиновых оснований ганглиозидов представлены в табл.4.8. 122

Таблица 4.7 Содержание ганглиозидов в тканях человека (R.Ledeen, 1983)* Концентрация выражена в нмолях липидос-вязанной сиаловой кислоты — характерного компонента ганглиозидов — на 1 г свежей ткани

Ткани Концентрация*

Серое вещество мозга 2850-3530

Белое вещество мозга 900-1570

Серое вещество спинного мозга 751

Белое вещество спинного мозга 450

Сетчатка 366

Седалищный нерв 259

Надпочечники 407-757

Печень 214

Мышцы 52

Плазма п,з

Спинномозговая жидкость 0,841

Таблица 4.8.

Структура и номенклатура сфингозиновых оснований ганглиозидов

Тривиальное название Структура Новое название

Сфингозин СНэ-(СН2)12-СН=СН-СН-СН-СНгОН ОН NH2 4-Сфингенин

Дигидросфингозин СН3-(СНг)12-СН2-СНа-СН-СН-СН2ОН ОН NH2 Сфинганин

См-Сфингозин СНэ-(СН2)14-СН=СН-СН-СН-СН2ОН ОН NH2 4-Эйкозасфинге-нин

С^-Дигидросфин -гозин СН,-(СН2)14-СНг-СН2-СН-СН-СН2ОН ОН NH2 Эйкозасфинганин

123

Таким образом, гидрофобная часть ганглиозидов мозга млекопитающих достаточно консервативна по длине, числу и месту двойных связей, присутствию метильных групп. Й хотя ганглиозиды из различных источников отличаются по составу церамид-ной части, но эти различия никогда не рассматриваются как характерная особенность для классификации ганглиозидов.

Разветвленная олигосахаридная часть присоединена $-связью к ОН-группе первого атома углерода сфингозина. Большинство ганглиозидов мозга имеют общую нейтральную углеводную часть, содержащую глюкозу, две молекулы галактозы, ацетилирован-ный галактозамин и различное число молекул сиаловой кислоты, прикрепленных либо к интернальной, либо к терминальной галактозе.

Олигосахаридная часть является доминирующей в проявлении физических, химических и иммунологических свойств молекул ганглиозидов. Различие в строении олигосахаридной части порождает исключительную гетерогенность этих соединений, которых к настоящему времени в нервной ткани млекопитающих охарактеризовано свыше 50, причем число это быстро возрастает.

Особенности строения олигосахаридной части индивидуальных ганглиозидов — важнейшая характеристика, которая дает основу для существующей номенклатуры ганглиозидов. Единства в системе обозначений индивидуальных ганглиозидов среди исследователей нет, но все же чаще всего используется и наиболее удобна номенклатура, предложенная Свеннерхольмом. Согласно ей, все индивидуальные ганглиозиды делятся на моно-, ди-, три-, тетра- и пентасиалоганглиозиды по числу молекул N-ацетилнейраминовой кислоты (NAHK), приходящихся на цера-мидный остаток.

Свеннерхольм предложил буквой G обозначать ганглиозиды; подстрочными буквами М, D, Т, Q и Р — число молекул NAHK; цифрой 1 — основную нейтральную тетрасахаридную цепочку (гaлaктoзa-N-aцeтилгaлaктoзaмин-гaлaктoзa-глюкoзa); цифрой 2 — олигосахаридную последовательность без терминальной галактозы; цифрой 3 — цепочку, не имеющую терминальной галактозы и N-ацетилгалактозамина; цифрой 4 — цепочку с единственным углеводов; а буквами "а", "в" и "с" — разное число молекул NAHK, связанных с интернальной галактозой.

Предложенная Свеннерхольмом номенклатура не охватывает, однако, всех открытых в последнее десятилетие индивидуальных ганглиозидов с очень разнообразной структурой олигосахаридной цепочки. Недавно описаны гекса- и декасиалоганг-лиозиды, имеющие, соответственно, от 6 до 10 сиаловых кислот на церамидный остаток.

124

В настоящее время Международной комиссией по номенклатуре предложена новая система обозначения индивидуальных ганглиозидов, в которой учитывается структура олигосахарид-ной части, число молекул N-ацетил- или гликолилнейрамино-вых кислот, место и способ их присоединения к олигосахариду. В этой номенклатуре N-ацетилнейраминовая кислота получает обозначение NeuAc, гликолилнейраминовая — NeuGc, римские цифры I, II, III и IV — указывают номер сахарного остатка от церамида, к которому присоединена нейраминовая кислота, арабская цифра вверху обозначает атом углерода сахарного остатка, к которому присоединена нейраминовая кислота кетозидной связью. Структура трисахарида обозначается как GgOse3, структура тетрасахарида — GgOse4. Тогда, например, структура моно-сиалоганглиозида будет записана как II3NeuAc-GgOse4Cer.

В силу большей, чем у фосфолипидов, гидрофобное™ углеводородных цепочек ганглиозиды увеличивают жесткость би-липидного слоя и гидрофобно взаимодействуют с фосфолипидами и интегральными белками мембраны.

¦ Увеличение числа углеводородных атомов и ненасыщенности сфингозина, изменение природы жирной кислоты ганглиозидов вызывают конформационные изменения в близлежащих белках. Церамидная часть участвует в обеспечении определенного состава фосфолипидно-холестерин-белкового окружения индивидуальных ганглиозидов.

4.8.2. Локализация ганглиозидов в головном мозге

Ганглиозиды обнаружены фактически в каждом типе клеток и большинстве субклеточных образований ЦНС

На долю собственно митохондрий приходится менее 5% ганглиозидов, на долю миелина — 28,5, а на нервные окончания — более 67%. Основным местом локализации ганглиозидов являются синаптические мембраны, которые составляют примерно 6% сухой массы мозга, причем обнаружена корреляция между накоплением ганглиозидов и синаптоге

страница 25
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95

Скачать книгу "Нейрохимия: Учебник для биологических и медицинских вузов" (21.4Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(24.10.2019)