Биологический каталог




Нейрохимия

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

начительным изменениям в концентрации ацетил-КоА. Так, концентрация ацетил-КоЛ в головном мозгу крыс, составляющая в среднем (2,0—2,5) ¦ 10~5 М, является у взрослых животных величиной достаточно стабильной и мало изменяется при различных воздействиях. В печени средние значения концентрации этого метаболита (4—5)-10~5М; при усилении окисления свободных жирных кислот эта величина может возрастать в 5—7 раз^ В результате отношение ацетил-КоА/КоА в митохондриях увеличивается с 0,12 до 0,70—0,75. Повышение относительной доли ацетил-КоА в таком случае будет, сопровождаться угнетением активности ПДГ-комплекса, поскольку величина Ki фермента составляет, по данным ряда исследователей, (2—5) X Х10~5М.

Таким образом, на основании приведенных данных можно сделать вывод о том, что в митохондриях головного мозга доминирующим путем метаболизма пировиноградной кислоты является окислительное декарбоксилирование. Среди факторов множественного контроля над скоростью этого процесса в мозговой ткани основную роль играет изменение отношения АТФ/АДФ и отношения НАД+/НАДН2 в митохондриях. Опыты с 214С-пируватом позволяют показать, что скорость использования образующегося в ПДГ-реакции а(цетил-КоА для синтеза цитрата в головном мозгу в 3,0—4,5 раза выше, чем в печени, почках и сердце.

Свободные жирные кислоты и кетоновые тела как источники ацетил - КоА в мозгу. Образование ацетил-КоА для биосинтеза цитрата кроме ПДГ-реакции может происходить в реакциях окисления свободных жирных кислот или кетоновых тел, а также в ходе метаболических превращений ряда аминокислот. Однако оба эти пути пополнения фондов ацетил-КоА, имеющие большое значение для многих других тканей, в мозгу взрослых животных играют весьма скромную роль. Например, в экспериментах с '^-глюкозой и !4С-пальмитиновой кислотой, выполненных Кэри на срезах мозга кролика, установлено, что до С02 и НгО окисляется 385±15 нмолей глюкозы и лишь 0,02—0,04 нмоля жирной кислоты в расчете на 1 г ткани в час. Такая колоссальная разница в скорости утилизации двух энергетических субстратов объясняется низкой активностью ферментов, лимитирующих окисление свободных жирных кислот в мозгу взрослых животных, и в первую очередь низкой активностью ацил-КоА-синтаза.

Напротив, в головном мозгу растущих животных свободные жирные кислоты, и особенно кетоновые тела, окисляются гораздо интенсивнее, чем у взрослых. Это обусловлено более высокой концентрацией кетоновых тел в крови в неонатальный

52

период, когда животное получает в основном молочную пищу. Кроме того, с возрастом, по мере формирования гемато-энце-фалического барьера, уменьшается скорость поглощения мозгом кетоновых тел из крови. Так, при одинаковой .концентрации их в крови артерио-венозная разница для мозга 16—20-дневных крыс в 3—4 раза выше, чем у взрослых.

Еще одним важным обстоятельством, обусловливающим более интенсивное использование кетоновых -тел мозгом растущих животных, является высокая активность ферментов, лимитирующих скорость этого процесса —'3-р-оксибу-тиратдегидрогеназы, КоА-трансферазы р-кислот и ацето-ацетил-КоА-тиолазы. Активность первых двух энзимов обнаруживается в мозгу уже при рождении, быстро повышается, достигая максимума к 20—20 дню, а затем также резко снижается. У 20—25-дневных крыс активность этих ферментов в 2—3 раза выше, чем у взрослых животных. Аналогичный характер носят возрастные изменения активности ми-тохондриальной формы ацетоацетил-КоА-тнолазы, хотя общая активность фермента в нервных клетках наиболее высока у новорожденных животных, а затем постепенно снижается. Ранняя постнатальная индукция «ключевых» ферментов метаболизма кетоновых тел контрастирует со значительно более медленным возрастанием активности лимитирующих ферментов гликолиза, ЦТК, а также пируватдегидрогеназного комплекса. Рисунок 4 наглядно иллюстрирует эти взаимосвязи. Из-за значительного (в 3,5—4,5 раза) преобладания активности ацетил-КоА-тиолазы над активностью ПДГ у расту* щих животных ацетилирование свободного КоА—SH происхо-дит главным образом в тиолазной реакции, а у взрослых, наоборот, — в пируватдегидрогеназной.

Необходимо отметить, что в головном мозгу растущих жи- ; вотных ацетил-КоА, образующийся в ходе метаболизма кетоновых тел, расходуется не только на окисление в ЦТК, но в значительной мере идет на процессы биосинтеза специфических липидов мозга. Интенсивное окисление кетоновых тел характерно именно для периода миелинязации, роста аксонов и ден-дритов и образования функциональных синаптических комплексов.

г- "0^ 20 20 ч0 L0 Взрослые Еозраст животных {дни)

Рнс. 4. Возрастные изменения активности ключевых ферментов метаболизма кетоновых тел и пируватдегидрогеназного комплекса в головном мозгу крыс (Wieland е. а., 1973, Williamson. 1973)

1 — Э-гилрг)ксибутнратдеп1дрогенаэа; 2 — ацетоацетнл-КоА-тиолаза; — пируват-дегидрогеназный комплекс.

53

Использование кетоновых тел в качестве источника ацетил-КоА, но уже не для биосинтетических реакций, а для окисления в ЦТК, т. е. в качестве энергетических субстратов, возможно и в мозгу взрослых животных при ряде экстремальных состояний. В частности, это имеет место при длительном голодании, когда на фоне резкого уменьшения углеводных ресурсов организма значительно возрастает концентрация кетоновых тел в крови за счет распада и окисления липидов из жировых депо. Аналогичные ситуации наблюдаются также при тяжелых формах диабета или тиреотоксикоза.

Аминокислоты как источники ацетил-КоА. Реакции превращения свободных аминокислот (тирозина, фенилаланина, лейцина, лизина, триптофана и др.), ведущие к образованию ацетил-КоА, у взрослых животных наиболее интенсивно протекают в печени и почках, где они могут эффективно пополнять пул этого метаболита. В головном мозгу роль такого пути образования адетил-КоА весьма незначительна.

Превращения этих аминокислот, а также кетоновых тел в мозгу взрослых животных сосредоточены главным образом в «малом», т. е. глутамин-синтезирующем, компартменте, где особенно ярко проявляется анаболическая функция ЦТК. Морфологически этот компартмент приурочен к нейроглиальным клеткам. Напротив, катаболическая, энергетическая функция ЦТК наиболее четко проявляется в «большом» компартменте мозга, где интенсивно протекают реакции аэробного окисления глюкозы. Нейрохимики и нейроморфологи на основании многочисленных экспериментов с ^-предшественниками считают, что этот метаболический компартмент объединяет нейрональные структуры. Судя по расчетам Ван ден Берга и Гарфинкеля, скорости метаболических потоков для мозга мышей составляют 1,25 и 0,30 мкмолей субстрата (ацетил-КоА) за минуту в расчете на 1 г сырого веса ткани соответственно для «большого» и «малого» компартментов. Обмен метаболитов между компарт-ментами осуществляется относительно медленно; скорость потока в данном случае составляет в среднем 0,14 мкмоля субстрата за минуту в расчете на 1 г ткани.

Использование аминокислот в качестве предшественников компонентов ЦТК

Свободные аминокислоты, а также аминокислоты, образующиеся при расщепле

страница 17
< 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)