рат в метаболические превращения, в нервной ткани протекает со скоростью, соответствующей оптимальной для данного физиологического состояния интенсивности аэробного гликолиза. Такое предположение согласуется с результатами экспериментов по определению стационарных концентраций всех промежуточных продуктов гликолиза в головном мозгу животных при ряде воздействий с последующим выявлением на графиках («метаболических профилях») точек перекреста, т. е. лимитирующих участков, где происходит замедление потока метаболитов. Установлено, что при многих воздействиях, даже экстремального характера, замедления на гёксокйназном участке гликолитической цепи не наблюдается.

Соотношение путей метаболизма глюкозо-6-фосфата в мозгу

Образующийся, в гексокиназной реакции глюкозо-6-фосфат является соединением, находящимся на пересечении нескольких метаболических путей (рис. 1). Использование субстрату в той или иной последовательности реакций (гликолиз, иентозофос-

42

фатньгн путь, глюконеогенсз и др.) определяется соотношением активностей ферментов, конкурирующих за глюкозо-6-фосфат. В табл. 11 приведены данные об интенсивности отдельных путей метаболизма глюкозо-б-фосфата, рассчитанные на основании опытов с использованием 14С-глюкозы и анализа активно-

Синтез гликогене.

Глюкозо-1-фосфат 6

Глюкоза + АТФ

Глюкозо-б-фосфат

- Г)

1

ПФГ

Фруктозо-6 - аэоссрат Фруктозо -1,6-д-t о) зелш

f

Рис. 1. Основные пути метаболизма глюкозо-6-фосфата. Жирными стрелками обозначены доминирующие пути образования и утилизации глюкозо-б-фосфата в головном мозгу / — гексокиназа; 2 — глюкозо-6-фосфатаза; ¦> — фосфогексоизоме-раза; 4 — фосфофруктокиназа; 5 — глюкозо-6-фосфатлегидрогеназа; 6 — фосфоглюкомутаза.

степ ферментов. Несмотря иа то, что эти расчеты являются приблизительными и данные разных исследователей об интенсивности путей метаболизма глюкозо-6-фосфата довольно раз* нородны, они все же дают наглядное представление о значительных отличиях в метаболизме глюкозо-6-фосфата в голов*

Таблица И

Интенсивность отдельных путей метаболизма глкжозо-6-фосфат а в головном мозгу и печени крыс (Раппопорт, 1965 и др.)

j Лоля глнжозо-6-фосфата. пов.чекаемо!о н реакции, %

.Метаболический путь Головной мозг Печень

1. Окисление до С02 и НоО в хода аэробного гликолиза и ЦТК ?0-90 около "Г*

2. Синтез гликогена 5-7 20-25

3. Расщепление в глюкозо-6-фосфатазнол реакции до свободной глюкозы Следы до 50

4. Пентозофосфатный путь о. Другие реакции 2-3 Менее 5 5-15 5-10

43

ном мозгу и печени. Из данных, представленных в табл. 11, "видно, что дс^^ путем превращения глюкозо-б-фос-

фата в клеткад нервной системы является вовлечение его в реакций'гликолиза с последующим окислением в цикле трикар-ЛВЬнРШГ кислот (ЦТК) до углекислого газа и воды, т. е. \ использование "его для поддержания энергетического баланса ('ткани. Это обусловлено характерным для головного мозга взрослых животных резким преобладанием скорости фосфогек-соизомеразной и фосфофруктокиназной реакций над скоростями | других основных путей метаболизма глюкозо-6-фосфата. Необходимо отметить, гчто соотношение интенсивности основных путей метаболизма глюкозо-б-фосфата в головном мозгу изменяется с возрастом, в частности это относится к реакциям пен-

Детальное рассмотрение отдельных реакций ПФП не входит в задачу данного раздела пособия, поэтому здесь мы остан®вимся лишь на некоторых особенностях этого пути метаболизма глюкозо-6-фосфата, характерных для головного мозга. Как известно, интенсивность использования глюкоз"о-6-"фосфата в реакциях ПФП в, значительной степени определяется ак-тивностямй~"ферментов, катализирующих начальные, наиболее медленные стадии: глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (D-глюкозо-б-фосфат: НАДФ-оксидоредуктаза, 1.1.1.49) и 6-фосфоглюконатдегидроге-назы (6-фосфо-?>-глюконат: НАДФ-оксидоредуктаза декарбо-ксилирующая, 1.1.1.44). установлено, что активности этих ферментов в головном мозгу молодых животных в 1,5—2 раза выше, *??М-У- взрослых Максимальные величины активностей отмечаются исследователями в период наиболее интенсивной миели-низации; у крыс этот период соответствует 20—30 дням пост-натального развития (рис. 2). Эксперименты с радиоактивными предшественниками позволили рассчитать, что в мозгу молодых животных в ПФП может окисляться до 10% глюкозо-б-фосфата, в то время как у взрослых—лишь 2—3% (см. табл. 11).

Фосфофруктокиназная реакция

Как уже упоминалось, основная JШxa..глюкoзo-6-фocфaтa в головном мозгу используется в~ реакциях гликолиза. Важным

тозофосфатного пути (ПФП).

0 10 20 30 Взрослые

B0.-V:1i ,ri +.s8nnhb-x (дни)

Рис. 2. Активность глюкозо-6-фос-фатдегидрогеназы (1) и 6-фосфо-глюконатдегидрогеназы (2) в головном мозгу крыс разного возраста (Путилина, Зондзе, 1977).

44

этапом гликолитической цепи с точки зрения возможности контроля над скоростью гликолиза является фосфофруктокиназная реакция. Активность фосфофруктокиназы (АТФ: ?>-фруктозо-6-фосфат-1-фосфотр?нсфераза, 2.7.1.11) в головном: мозгу. ЛМШ:, гих д^их_хкднях заметна-ниже ^активностей остальных фер-MeFffoB гликолиза (см. с. 39), в силу чего да.нлаяНрЕЯКЦйя.^о-жет"ЖЖтаршатн"общую скоростОГотока метаболитов по гликолитической цепи^Именно этим объясняется интерес многих исследователей к~изучению свойств и механизмов регуляции этого фермента.

отличие от гексокиназы запас каталитической мощности фосфофруктокиназы относительно невелик, увеличение активности этого фермТйтанпод' действием кинетических регуляторных механизмов происходит в ограниченных пределах. Поэтому при ряде экстремальных воздействий скорость потока метаболитов по гликолитической цепи ограничивается именно реакцией фосфорилирования фруктозо-6-фосфата.

В головном мозгу, как и в других тканях, в регуляции скорости фосфорилирования фруктозо-6-фосфата принимают участие одновременно несколько механизмов, однако их относительная роль в том или ином органе различна. ..Фосфофрукто-киназа представляет собой поливалентный аллостерический фермент, актйвнеють которого подавляется АТФ\и'1Цйграхта'Л стгшулйруётся'"АДФ. Дёйс~№ие " этих основных регуляторных факторов дополняется другими. В частности,_АМФ и неорганический фосфат снимают ингибирующее действие АТФ; аналогичным образом влияет продукт реакции фруктозодифосфат.

Возрастание велидины отношения. ATФ/АДФприводит к снижению активности фосфофруктокиназы, а уменьшение доли АТФ в пуле аденинбвЪТх~нуклегггидов, - напротив, увеличивает скорость фосфорилирования фруктозо-6-фосфата. Этот механизм, по-видимому, является ведущим в системе множественного контроля над активностью фосфофруктокиназы в головном мозгу. Обращает на себя внимание, что отношение АТФ/АДФ одновременно с фосфофруктокиназой контролирует и активность другого важного фермента гликолиза — гексокиназы, причем направленность изменений (стимуляция или ингибирование) одинакова для обеих киназ. Такая совместная регуляция дала возможность Лоури и соавторам рассматривать гек-сокиназу и