них участвуют в синаптической передаче, выступая в качестве ^нёйротрансмцттеров в нервной ткани.

Участие пептидов в функционировании нервной системы изучено мало. Они оказывают влияние на возбудимость нейро-нальной ткани, выполняют роль медиаторов и модуляторов различных процессов, участвуют в осуществлении межнейро-нальной связи; их действие на нейрональную активность выражается в изменении поведенческих реакций животных.

7.1. СОДЕРЖАНИЕ, ЛОКАЛИЗАЦИЯ И ТРАНСПОРТ СВОБОДНЫХ АМИНОКИСЛОТ

При нормальных физиологических условиях головной мозг характеризуется постоянством состава и распределения свободных аминокислот. Причем, нервная ткань обладает удивительной способностью поддерживать относительное постоянство уровней аминокислот при различных физиологических и даже некоторых патологических состояниях. Аминокислотный фонд (или пул) мозга имеет характерный состав, отличающийся от состава его. в других органах. Как видно из табл. 36, фонд сво-

183

бодных аминокислот мозга составляет в среднем 34 мкмоля на 1 г ткани, что в 10 раз превышает содержание аминокислот в плазме крови.

Таблица 36

Содержание свободных аминокислот в мозгу, плазме крови и цереброспинальной жидкости человека, мкмоль г ткани(мл) (Guroff, 1972)

Аминокислота .Мозг Плазма ЦСЖ Глутаминовая 10,6 0,05' 0,225| N-ацетиласпарапшовая 5,7 — — Глутамин 4,3 ' 75 % 0,70 ' 23 % 0,030 т%

Гамма-амнномасляная 2,3 — — 1 Аспарагиновая 2,2 ' 0,01J 0,007' Цистатионии 1,9 1 — 1 — '

Таурнн 1.9 0,10 „

Глицин 1,3 0,40 0,013

Аланин 0,9 0,40 0,017

Глутатион 0,7 0,10 0,010

Серии 0,7 0,10 0,010

Треонин 0,2 0,15 0,025

Триптофан 0,05 0,05 0,010

Валин 0,2 0,25 0,013

Лизин 0.1 ОС л/ 0,12 ~- 0,014 Л (Л л*

Лейцин 0,1 > ^5 % 0,15 < / % 0,004

Пролнн 0,1 0,10 —

Аспарагин 0,1 0,07 —

Метионин 0,1 0,02 0,003

Изолейцин 0,1 0,10 0,080

Аргинин 0,1 0,10 0,060

Цнстеин 0,1 0,10 0,002

Фенилаланин 0,1 0,10 0,010

Тирозин 0,1 0,10 0,006

Гйстидин 0,1 > 0,10 0,003

Аминокислотный пул нервной ткани отличается от других тканей прежде всего высокой концентрацией глутамата и его производных—глутамина, аспарагиновой, N-ацетиласпарагино-вой и у-аминомасляной кислот (ГАМК), а также их интенсивным метаболизмом. Эти пять аминокислот составляют Jf5% фонда всех свободных аминокислот головного мозга, а ГАМК и N-ацетиласпарагиновая кислоты локализованы в основном в нервной ткани. Высокое содержание аминокислот глутаминовой группы в нервной системе, вероятно, имеет важное функциональное значение, так как высокие концентрации этих кислот обнаружены в мозгу всех изученных видов животных.

Несмотря на постоянство качественного состава и концентраций аминокислот в целом мозгу, содержание их в различных отделах мозга существенно отличается. Региональная неодно-

184

родность мозга в отношении содержания аминокислот, очевидно, связана с морфологической, физиологической и функциональной гетерогенностью этого органа.

Кроме того, в различных субклеточных структурах имеются свои фонды аминокислот, как показали опыты с поглощением аминокислот изолированными фракциями субклеточных • частиц. Различные органеллы клеток мозга могут индивидуально контролировать уровень аминокислот, накапливая их против градиента концентрации. В то же время для субклеточных частиц других тканей, таких как печень, почки, мышца и т. д>, такое накопление не характерно.

Постоянство качественного состава аминокислот и их концентраций в метаболических фондах не следует рассматривать как следствие их статического состояния, так как имеет место постоянный отток свободных аминокислот из мозга в кровь, который восполняется их поступлением из циркулирующей кро-вд часто против концентрационных градиентов, а также за счет их образования в реакциях внутриклеточного метаболизма. В организме все эти процессы сбалансированы слаженным функционированием гомеостатических механизмов гемато-эн-цефалического барьера и мембранным транспортом, благодаря которым относительное постоянство уровней свободных аминокислот в метаболических фондах нервной ткани поддерживается не только в норме, но и при существенных изменениях физиологического состояния организма. В настоящее время показано, что большинство церебральных метаболитов, вклютая и пул свободных аминокислот, находится в динамическом состоянии, а транспортные механизмы можно рассматривать как контролирующие в метаболизме мозга.

На основании исследования конкурентных отношений в транспорте аминокислот предполагается наличие восьми классов транспортных систем для аминокислот мозга (Cohen, Lajtha, 1972). Эти транспортные классы существуют для аминокислот родственной структуры и зависят от ионного заряда аминокислот и от размеров их молекул. Следует отметить ряд особенностей мембранного переноса аминокислот: :"а) перенос их (приток в ткань и выход из нее) часто против высоких концентрационных градиентов;гб) зависимость этого процесса от энергии, температуры и рН среды; в) его ингибирование анаэробиозом и ферментными ядами; г) связь переноса аминокислот с активным мембранным транспортом ионов (в частности, ионов Na+); д) конкурентное торможение мембранного транспорта аминокислот и др. Все это указывает на активный характер и ферментативную природу процессов мембранного переноса аминокислот, однако химическая природа и механизмы действия переносчиков^ пока не ясны. В настоящее время широко исследуются ^анй^ааь^) переносящие аминокислоты через биологи-

185

ческие мембраны, но выделение этих ферментативных белков в чистом виде без модификации их свойств затруднительно.

Большой интерес представляют недавно обнаруженные в нейрональной ткани особые транспортные системы с высоким сродством к определенным аминокислотам (высокоафинные системы). Такое выоокоизбирательное поглощение было впервые найдено для глутаминовой кислоты в синаптосомах мозга. В дальнейшем" "было показано, что большинство аминокислот, которые предположительно участвуют в синаптической передаче, имеют две различные транспортные системы в ЦНС — одну обычную, с низким сродством (низкоафинную) и вторую — высокоизбирательную, специфичную только для данной аминокислоты. Такие высокоизбирательные транспортные системы обнаружены для глицина, ГАМК, та}:рина, I-глутамина, L-ac-парагща, глутаминовой кислоты. Полагают, что эти системы служат для инактиваций действия иейротрансмиттера в очень короткое время, когда метаболические скорости недостаточно высоки и освобождение иейротрансмиттера и высокоизбирательное поглощение необходимы для активации и инактивации его действия.

Таким образом, аминокислоты головного мозга находятся в динамическом состоянии. Активные транспортные процесс