Биологический каталог




Нейрохимия

Автор М.И.Прохорова, Н.Д.Ещенко, С.Ю.Туманова и др.

фосфофруктокиназу как единый функциональный комплекс; двойной контроль над активностью важнейших энзимов гликолиза со стороны компонентов энергетического обмена ^является характерной особённс^^ю^х^одного моага. Наличие синхронной регуляций"актав^^ ведущих ферментов гли-

колитической цепи одним и тем же фактором позволяет быстро и эффективно изменять скорость окисления глюкозы в клетках головного мозга в зависимости от изменений энергетического баланса.

45

Второй механизм контроля над активностью фосфофруктокиназы, а именно -ингибирование фермента цитратом, в головном мозгу играет, по всей вероятности, значительно меньшую -роль, чем в других тканях. Это может быть обусловлено особенностями метаболизма лимонной кислоты в мозгу. Как известно, основным источником цитрата в мозгу служит ацетил-КоА, образующийся при окислительном декарбоксилировании пирувата. В то же время в других тканях, например в печени, значительные количества ацетил-КоА для синтеза цитрата образуются при окислении жирных кислот, т. е. имеет место конкуренция между гликолизом и липолизом. Кроме того, в головном мозгу взрослых животных лимонная кислота быстро окисляется в том же компартменте, в котором синтезируется— в митохондриях, в силу чего концентрация этого метаболита в цитоплазме обычно не достигает величин, близких к /С{фос* фофруктокиназы. Например, в головном мозгу белых крыс расчетные концентрации цитрата составляют (3—5)-10-5М, величина Ki— (1—3) * 10_4М. В печени ингибирование фосфофруктокиназы цитратом играет большую роль и служит одним из надежных механизмов переключения от преимущественного икислення углеводов к окислению жирных кислот и наобопя.

Конечные этапы гликолиза в головном мозгу

Реакции, следующие за образованием фруктозо-1,6-дифос-фата, в головном мозгу катализируются ферментами, активность которых достаточно высока (см. с. 39). Поэтому ни скорость расщепления фруктозо-1,6-дифосфата, ни последующие этапы превращений фосфотриоз обычно не лимитируют общую скорость гликолиза в мозговой ткани.

В отличие от многих органов с интенсивным липолизом пли интенсивно протекающим пентозофосфатным путем, в мозгу взрослых животных дополнительный поток в пул метаболитов гликолиза трехуглеродных фрагментов (фосфоглицеринового альдегида, фосфодиоксиацетона, глицерофосфатов и др.) име-ет весьма ограниченное значеиие._Результаты экспериментов с различными 14С-предш"ественниками показывают, что в мозгу на долю-д^омежуточных компонентов гликолиза, образовавшихся из 14С-глицерата, приходится не более 2—5%..Это обстоятельство еще раз показывает важность для метаболизма головного мозга гексокиназной реакции, которая служит основным путем ввода углеродных компонентов в гликолитическую цепь.

Конечным продуктом аэробного гликолиза является пирови-ноградная кислота. Она стоит на пересечении нескольких метаболических путей, и дальнейшая судьба этого компонента определяется соотношением активностей конкурирующих за нее ферментов. Основные реакции обмена пировиноградной кисло-

46

ты приведены на рис. 3. Рассматривая их, необходимо учитывать, что цитоплазматичеокая лировиноградная кислота легка проникает ^через " митохондриальные мембраны и включается в метаболические превращения в обоих клеточных компартмен-тах. Пируватдегидрогеназная и пируваткарбоксилазная реакции сосредоточены исключительно в митохондриях. Образование пирувата из аминокислот (треонина, глицина, серина, цистина и цистеина) идет в цитоплазме, причем эти катаболиче-

Гликоген, глюкоза

Аланин

Оксалопцетзт

Лактат

Ацетил - КоА

Рис. 3. Основные пути метасолизма пиров шюград-ной кислоты. Жирной стрелкой обозначен доминирующий путь утилизации пирувата в головном мозгу

; — аланпнаминотрансфераза; 2 — лактатдегнлрогеназа; J — НАДФ-специфическая малатдегидрогеназа, декарбо-ксплирующая; 4 — пнруватдегидрогеназнын комплекс; 5 — пируваткарбоксилаза.

ские превращения наиболее интенсивно,.рсхш^ествлякртся в печени и почках. В головном мозгу они игра-ют весьма небольшую роль в пополнении пула пирувата. В обоих компартмснтах

Тлблиш Л'

Активность ферментов, участвующих в метаболизме пировиноградион кислоты в митохондриях головного мозга, печени и сердца крыс;

миллиедг ткани Ещенко и др 1977)

Фермент Кора больших полушарий головного мозга Печень Сердце

Пируватдегидрогеназа Пируваткарбоксилаза* Лактатдегидрогеназа ,\ланинаминотрансфераза НАДФ-малатдегидрогеназа 752 + 40 160+21 480 + 35 71+5 85 + 7 405 + 56 530 + 45 170+9 3S3 + 29 78 + 4 544 + 43 435 + 37 104+ \Ч 784 + 31 91 + П

* Активность ппруваткарбоксилазы приведена по данным Salganicoff, Коерре (1968).

клетки протекают легко обратимая аланинаминотрансферазная и НАДФ-малатдегидрогеназная реакции, равновесие последней

47

в физиологических условиях сдвинуто в сторону образования малата.

Оценивая относительное значение каждого из основных метаболических превращений, в которых участвует пировиноград-ная кислота, необходимо подчеркнуть важную роль пируватде-гидрогеназной реакции в использовании этого субстрата в головном мозгу. Активность остальных ферментов, конкурирующих за пируват в митохондриях и вовлекающих этот субстрат в дальнейшие метаболические превращения, значительно ниже, чем активность пируватдегидрогенааного комплекса (табл.12). Особенностп контроля над процессом окислительного декарбоксилирования пирувата в мозгу будут рассмотрены в следующем разделе.

Лактатдегидрогеназная реакция

Среди конечных этапов гликолиза и реакций, в которых участвует пировиноградная кислота, определенный интерес представляет лактатдегидрогеназная реакция. Подавляющая доля активности лактатдегидрогеназы (L-лактат: НАД-оксидоредук-таза, 1.1.1.27) в большинстве тканей связана с цитоплазмой. Однако в последние годы установлено/что в Головном мозгу до 10% от общей лактатдегидрогеназной активности клеток обнаруживается в мжохондриях. В других тканях доля митохон-дрйальнойлактатдегидрогеназы значительно меньше: в печени, например, менее 1%. Эта отличительная особенность локализации фермента в головном мозгу, несомненно, имеет определен ный физиологический смысл — поддержание динамического равновесия в системе лактат^пируват как в норме, так и при различных функциональных состояниях. Предполагается, что лактатдегидрогеназа, локализованная на внешней мнтохон-дриальной мембране, способствует более полному использованию конечных продуктов гликолиза (лактата и пирувата) в митохондриях.

Поскольку легкообратимая лактатдегидрогеназная реакция является практически единственным путем метаболизма молочной кислоты, а интенсивность других путей ее обмена чрезвычайно мала, то лактат можно рассматривать как мощный резервный фонд пировиноградной кислоты, вследствие чего оба эти компонента логично объединить в единый метаболический пул.

Общая активность лактатдегидрогеназы (при расчете на 1 мг белка) в нейроглиальной фракции в несколько раз выше, чем в нейронах, причем эта разница касается не только суммарной активности фермен

страница 15
< 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

Скачать книгу "Нейрохимия" (12.4Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(24.10.2019)