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

новь превращается в глутамат, но и декарбоксилируется, превращаясь в ГАМК. Последняя, опять-таки при прохождении импульса, выходит в синап-тическую щель, и часть ее поступает в глию, где участвует в процессах ресинтеза глутамина. Понятны и важны в этом плане данные о способности нейроглиальных клеток очень активно поглощать аминокислоты из инкубационной среди против градиента концентрации на фоне очень слабой аккумуляции аминокислот нейронами. Наиболее активно глиальные клетки поглощают ГАМК и глутамат. Отношение содержания ГАМК в клетках нейроглии к ее содержанию в инкубационной среде достигает 100, в то время как для нейронов эта величина колеблется в пределах 10. Процесс поглощения ГАМК глиальными клетками зависит от таких факторов, как температура инкубационной среды и наличие ионов К+, Na+ и Mg2+. Ионы К+ стимулируют высвобождение ГАМК из нейронов. Пикротоксин и стрихнин не влияют на захват ГАМК нейронами, тогда как в глии наблюдается усиление поступления ГАМК при действии этих фармакологических веществ; аминазин, напротив, неконкурентно ингибирует процесс поглощенная ГАМК глией.

Глиальные клетки наряду с активным потреблением ГАМК из окружающей среды могут активно ее синтезировать. При инкубации обогащенных клеточных фракций с 14С-глутаматом радиоактивность ГАМК в нейроглии была в среднем в 40 раз выше, чем в нейронах, при практически одинаковой активности глутаматдекарбоксилазы в нейронах и нейроглии.

Чтобы еше яснее оценить особую роль глии в отношении обмена глутамата и ГАМК, укажем, что по способности аккумулировать другие нейромедиаторы, такие как норадреналин, серотонин, дофамин, нейрональные и нейроглиальные клетки различаются незначительно. Кроме того, активность ацетилхо-линэстеразы (3.1.1.7), фермента, участвующего в инактивации ацетилхолина в нейронах и нейроглии, практически одинакова.

Иным является отношение глии и нейронов к другой аминокислоте — триптофану — предшественнику серотонина. Нейроны имеют систему, которая характеризуется высоким сродством к триптофану. Психотропные вещества, в частности аминазин и имипрамин, оказывают тормозящее влияние на поглощение триптофана.

197

Аккумуляция ряда медиаторов глией осуществляется при посредстве расположенных на поверхности клеток так называемых белков-транспортеров. Они имеют много общего по структуре с метаботропными рецепторами, описываемыми в гл.7 и 8.

Наконец, накоплено немало данных о наличии на астроии-тах не только белков-транспортеров, но и типичных рецепторов глутамата, ГАМК и норадреналина. Роль их неясна, хотя следует иметь их ввиду, учитывая гипотезу о движении сигналов через сеть астроцитов, рассмотренную выше в связи с осцилляцией концентраций ионов Са2*.

Исследование особенностей количественного состава и метаболизма свободных аминокислот тесно связано с изучением белкового состава нейронов и нейроглии, которые в значительной степени определяют морфологическую и функциональную специфику этих клеточных популяций в ЦНС.

Анализ общего содержания белка в обогащенных нейронами и нейроглией фракциях свидетельствуют о том, что в глиальных клетках содержание белка несколько выше по сравнению с нейронами. Что касается особенностей белкового состава глиальных клеток, то они уже рассматривались в гл.З. Очевидны принципиальные различия, обусловленные отсутствием в глии аксональных транспортных систем, терминалей, органелл, накапливающих и выбрасывающих в синаптическую щель медиаторы, сложных систем межнейронального узнавания и адгезии и т.п.

Большое значение для понимания роли белков в системе ней-рон-нейроглия имеют исследования их метаболизма. Эти исследования позволяют изучить не только динамическое состояние нейрональных и нейроглиальных белков, но и их взаимоотношения. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что синтез нейрональных белков протекает в 2-3 раза интенсивнее по сравнению с нейроглиальными белками. Метаболизм белков различен не только в зависимости от клеточной популяции, но и внутри самой популяции. Так, установлено, что метаболизм белков крупных нейронов имеет более высокий уровень по сравнению с мелкими нейронами, а белки астроцитов метаболируют интенсивнее белков олигодендроглии. Эта закономерность прослеживается как у взрослых, так и у растущих животных.

Исследование метаболизма белков нейронов и нейроглии проводится in vitro и in vivo, причем следует подчеркнуть, что в опытах in vivo также прослеживается отличие в их биосинтезе на уровне нейронов и нейроглии. Включение различных ами-

198

нокислот в белки имеет некоторую избирательность. При инкубации срезов коры головного мозга кроликов с мечеными аминокислотами с последующим выделением обогащенных фракций оказалось, что лейцин включается в нейрональные белки в 5-6 раз, а глицин, глутамат и фенил ал анин — в 2,5 раза интенсивнее, чем в белки нейроглии. В отличие от аминокислот: включение и14С-глюкозы в белки нейронов и нейроглии практически одинаково, а в некоторых опытах даже выше в глиальной фракции. Несомненный интерес представляют длительные по времени наблюдения белкового метаболизма в субклеточных фракциях нейронов и нейроглии. Установлено, что в зависимости от времени радиоактивной экспозиции наблюдается перераспределение радиоактивной метки между субклеточными фракциями нейронов и нейроглии. Так, через 10 мин после введения 14С-фенилаланина наибольшая радиоактивность обнаруживается в микросомах, через 20 мин — в митохондриях, а через 45 мин — в ядерной фракции. При исследовании водорастворимой фракции максимальная радиоактивность регистрируется через 15 мин, а затем она снижается и остается на постоянном уровне, что связано с миграцией цитоплазматиче-ских белков в аксон.

Уровень метаболизма белков нейронов и нейроглии при исследовании в опытах in vitro в значительной степени зависит от условий инкубации клеточных фракций. Так, например, включение 3Н-лейцина в нейрональные белки значительно увеличивается по мере нарастания парциального давления 02, тогда как в клетках нейроглии практически не наблюдается каких-либо изменений.

Особый интерес для понимания механизмов, лежащих в основе работы системы нейрон-нейроглия, представляют исследования, в которых проводится изучение процессов метаболизма белков при изменении функционального состояния ЦНС. Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о том, что изменение функционального состояния влечет за собой неодинаковые изменения в процессах метаболизма белков в нейронах и нейроглии. Так, например, при 3-часовой гипоксии включение 3Н-лейцина увеличивалось в белки нейронов и уменьшалось в белки нейроглии. В этот период различия в уровне метаболизма в нейронах и нейроглии были не очень значительными. Однако на фоне 16-часовой гипоксии наблюдалось резкое увеличение включения изотопа в белки нейронов. При локальном у-облучении коры головного мозга кролика через 2 дня происходит уменьшение включения 3Н-лейцина в белки как

199

нейронов, так и нейроглии. В течение последующих 2 недель наблюдалось усиление включения метки в белки нейронов на фоне уменьшения включения в белки нейроглии. Такие воздействия, как алкогольная интоксикация и аноксия, вызывают снижение синтеза белков в нейроглии, в то время как в нейронах практически не происходит изменений. В то же время прямые ингибиторы белкового синтеза пуромицин и циклогексимид значительно снижают скорость включения аминокислот в ней-рональные белки.

Рассмотренный экспериментальный материал по метаболизму белков в экстремальных условиях показывает, что в нейроглии происходит значительное снижение скорости метаболизма белка, в нейронах эти воздействия не вызывают снижения метаболической активности белков, а даже наоборот, при облучении и гипоксии наблюдается усиление их обмена, что, по-видимому, обеспечивает "нормальную" работу нейронов при увеличении функциональной нагрузки. В то же время действие прямых ингибиторов белкового синтеза вызывает более значительное угнетение белкового метаболизма в нейронах, что связано с большей чувствительностью белоксинтезируюших систем нейронов по сравнению с нейроглией. Таким образом, на примере метаболизма белков и аминокислот подтверждается вывод о существовании единой, но строго комиартментализованной метаболической системы нейрон-нейроглия, в которой процессы синтеза и распада белков и аминокислот теснейшим образом связаны и взаимообусловлены.

6.3. ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ НЕЙРОНОВ И НЕЙРОГЛИИ

Особенности протекания метаболических процессов в нейрональных и нейроглиальных клетках наиболее отчетливо проявляются при изучении активности ферментных систем, под контролем которых они находятся. Ранние работы по исследованию активности ферментов в обогащенных фракциях нейронов и нейроглии показали, что активность таких дыхательных ферментов, как цитохромоксидаза (1.9.3.1), НДЦ-Н2-дегидроге-наза, сукцинатдегидрогеназа (1.3.99.1) и малат-дегвдрогеназа (1.1.1.37) значительно выше в глиальных, по сравнению с нейро-нальными, клетках. Позднее эти выводы получили подтверждение при изучении митохондриальных ферментов нейронов и нейроглии.

Имеющиеся данные свидетельствуют не только о различии в 200

активностях дыхательных ферментных систем нейронов и нейроглии, но и о глубоких различиях путей использования источников энергии в нейронах и глии. Уровень дыхания нейрональ-ньгх клеток в несколько раз превышает уровень дыхания нейроглиальных клеток. В отличие от дыхательных ферментов активность гликолитических ферментов выше в глиальных клетках. Ферментные системы нейронов и нейроглии различаются по своим кинетическим параметрам и изоферментному составу (табл. 6.1).

Таблица 6.1.

Изоферментный состав некоторых ферментов нейронов

и нейроглии Название фермента Нейроны Нейроглия

Малатдегидрогеназа (1.1.1.37) 2 изофермента 3 изофермента

Лактатдегидрогеназа (1.1.1.27) Н-форма М-форма

Моноаминоксидаза (1.4.3.4) В-форма А-форма и В-форма

Енолаза уу- и, возможно, ау-формы аа-форма

Структуры а-субъединиыы в нейронах и нейроглии различаются

Из табл. 6.1 видно, что в нейрональ

страница 40
< 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
(15.09.2019)