липидов сохраняется постоянным. Эфиры холестерина обнаруживаются в небольших количествах на ранних стадиях развития миелина, но исчезают при созревании; их находят, однако, при таком заболевании, как рассеянный склероз. Доля цереброзидов миелина в общем количестве цереброзидов мозга остается постоянной независимо от возраста; это дало основания для предположения о том, что в процессе развития изменения в составе миелина протекают параллельно с изменениями образующих миелин глиальных клеток. Во время развития соотношение различных белков миелина меняется, тогда как отношение общего содержания липидов и белков сохраняется постоянным.

Среди генетических дефектов, которые могут приводить к нарушению миелинизации, следует отметить недостаточность гидро-ксилазы жирных кислот (разд. 17.5.7), которая может оказаться фактором, ограничивающим синтез жирных ?-оксикислот, входящих в состав различных липидов миелина. В их отсутствие структура миелина оказывается несовершенной; это приводит к таким нарушениям поведения и физического состояния (прыжки, тремор), которые наблюдаются у мутантных линий мышей.

37. НЕРВНАЯ ТКАНЬ

1455

37.2.1.1. Белки миелина

У ряда видов животных на долю двух главных белков — про-теолипидной белковой фракции и «основного белка», вызывающего энцефалит у определенных лабораторных животных, приходится SQ—85% общего количества белка миелина. На долю основного белка (р/ 10,6) приходится около 30% белка миелина, причем основной белок находится только в центральной нервной системе. При введении его подходящим лабораторным животным у последних образуются антитела, что в свою очередь вызывает паралич конечностей и заболевание, названное экспериментальным аллергическим энцефаломиелитом. При этом в мозге развивается воспалительный процесс и демиелинизация; это состояние может служить моделью заболевания человека, при котором происходит демиелинизация, — рассеянного склероза. Молекула основного белка (?? 18000) состоит из одной цепи, содержащей 170 аминокислотных остатков, последовательность которых установлена. Этот белок при нейтральном рН образует с трифосфоинозитидом комплексы такого же состава, какие обнаружены в мозге быка; в присутствии фосфатидилинозита или фосфатидилсерина белок растворим в смеси хлороформ — метанол. Энцефалитогенный синдром можно вызвать у кроликов и морских свинок октапептидом, имеющим последовательность Phe-Ser-Trp-Gly-Ala-Gly-Gln-Arg и занимающим в белке положения со 114 по 121. Эта последовательность остатков имеется в основном белке миелина быка, морской свинки, кролика, обезьяны и человека. У обезьяны этот пептид не вызывает энцефаломиелита; последний, однако, можно вызвать другим пептидным фрагментом основного белка миелина обезьяны. Иммунную толерантность, т. е. рефрактерность к развитию энцефаломиелита, можно вызвать в эксперименте путем предварительной иммунизации животных специфическим пептидом.

Протеолипиды — белково-липидьые соединения, экстрагируемые из ткани мозга, отличаются от водорастворимых липопротеидов тем, что они нерастворимы в воде, но растворимы в смеси хлороформ — метанол. Белки, освобожденные от липидов, растворимы в воде, а также (благодаря высокому содержанию гидрофобных аминокислот) в смеси хлороформ — метанол. Получены различные значения молекулярной массы протеолипидов: от 12 500 (расчет по аминокислотному составу) до 35000 (по методу электрофореза в геле в присутствии денатурирующих агентов). Эти белки, которые представлены, по-видимому, группой родственных молекул, имеющих сходные размеры и величины зарядов, составляют почти 50% всех белков миелина в центральной нервной системе. Связанные с ними липиды являются смесью равных количеств фосфоглицеридов и цереброзидов.

Еще одним белком миелиновой оболочки является кислый про-теолипид; свойства его изучены недостаточно. Основной белок и

1453

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

протеолипиды являются интегральными компонентами миелиновой мембраны; действительно, хотя изолированный основной белок растворим в воде, однако в условиях in situ он окружен мембранным липидом и недоступен для большинства водорастворимых реагентов и протеиназ. Миелин, однако, не столь инертен, как это могло бы показаться; охарактеризована сАМР-активируемая киназа, которая фосфорилирует белок миелина; имеется фосфодиэстераза, которая гидролизует сАМР; по крайней мере часть белка миелина обновляется с периодом полужизни t\/2 около одного месяца.

37.2.2. Факторы роста нервов

Факторами роста нервов называют определенную группу белков, выделенных из таких разных источников, как змеиный яд, мышиная саркома, подчелюстная железа мыши; эти белки в условиях культуры ткани значительно ускоряют рост клеток симпатической нервной системы как эмбрионов, так и взрослых животных. Менее выраженный эффект наблюдается на клетках из других отделов нервной системы. Антитела к фактору роста из подчелюстной железы вызывают повреждения клеток симпатической нервной системы эмбрионов и взрослых животных, не подвергавшихся действию фактора роста.

Из упомянутых выше источников фактор роста выделен в виде комплекса, состоящего из трех относительно небольших белков. Носителем активности, вызывающей рост аксонов, является ?-фак-тор (константа седиментации 2,5 S); он состоит из двух одинаковых субъединиц, каждая из которых содержит 118 аминокислотных остатков, последовательность их установлена; ? 13 000. Один из двух других белков обладает как эстеразной, так и протео-литической активностью. Роль этих белков не ясна, так же как и вообще значение фактора роста для метаболизма нервных клеток в нормальных условиях. В стимулированной ткани наблюдаются только такие морфологические и метаболические сдвиги, которые можно ожидать в условиях ускорения нормального роста, например усиление окислительного метаболизма и синтеза белка.

37.2.3. Нейрофиламенты и нейротрубочки

Микротрубочки (разд. 11.3.3.8) обнаруживаются в цитоплазме всех эукариотических клеток в определенные периоды их жизни в качестве главных структурных элементов митотического веретена, а у некоторых в составе жгутиков или ресничек.-Нейротрубочки и нейрофиламенты — основные цитоплазматические органеллы-аксона. Нейротрубочки, состоящие из ?,?-димеров тубулина (разд. 11.3.3.8), имеют диаметр примерно 25 нм и толщину

37. НЕРВНАЯ ТКАНЬ

1457

стенок около 5 нм; они находятся в аксоне, дендритах и теле клетки. Значительная часть веществ, необходимых для обеспечения метаболизма нервных окончаний, поступает путем аксоплазматиче-ского тока. Транспорт веществ по аксону происходит с различными скоростями. Медленный транспорт был показан в опытах, в которых в корешки спинномозгового нерва вводили меченые белки, в частности лактатдегидрогеназу или тирозингидроксилазу, и регистрировали их продвижение по аксону; было установлено, что оно осуществляется со скоростью примерно 1 мм/сут, что соответствует скорости роста этих клеток во время их развития. Если, однако, в тело клетки ввести 14С-лизин, то смесь образующихся меченных 14С белков перемещается со скоростью около 200 мм/сут. Это перемещение происходит как внутри микротрубочек, так и по их поверхности. Везикулы, содержащие ацетилхолин и катехол-амины, перемещающиеся по аксону в дистальном направлении, нередко обнаруживаются около трубочек.

Белок нейрофиламентов (?? 73 000) выделен из аксоплазмы кальмара путем экстракции детергентами. Этот белок не связывает колхицин или GTP и отличается по аминокислотному составу от белка нейротрубочек того же вида животного. Белок нейрофи-ламецтов из аксонов млекопитающих (?? 60 000) также не связывает колхицин или GTP. Следовательно, нейрофиламенты, которые представляют собой органеллы диаметром примерно 10 нм, построены из белковых субъединиц, которые отличаются от субъединиц тубулина.

Микрофиламенты диаметром 5—6 нм в большом количестве обнаруживаются в теле клетки, аксоне и растущем кончике аксона в период развития аксона. Они состоят из актина (разд. 36.1.2), что указывает на их возможную сократительную функцию.

37.2.4. Уникальные белки нейронов и глии

Два растворимых сильнокислых белка (условно названные S-100 и 14-3-2) обнаружены в мозге в количестве, по крайней мере в 100 раз большем, чем в каком-либо другом органе. Белок S-100, названный так из-за его способности растворяться в насыщенных растворах (NH4)2S04, содержится в больших количествах в клетках культуры астроцитомы крысы, но не в нейробластоме. В опытах с флуоресцирующими антителами было показано, что белок S-100 находится в основном в глии; однако антисыворотка к этому белку нарушает структуру нейронов, а также проведение нервных импульсов. Белок S-100 (?? 21300) имеет три субъединицы с ?? 7000 и характеризуется высоким содержанием глутаминовой и аспарагиновой кислот. Каждая молекула белка связывает два иона Са2+, это ведет к развертыванию его структуры; при проведении электрофореза обнаружено несколько полос. Белок

20—1503

458

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

14-3-2 находится в высокой концентрации в сером веществе, а также в культурах нейробластомы; он перемещается из тела клетки системой медленного транспорта.

37.3. Метаболизм мозга

37.3.1. Метаболизм углеводов

При нормальных условиях энергетические потребности зрелого мозга обеспечиваются почти полностью за счет глюкозы. У человека (в покое) на долю мозга приходится приблизительно 20% потребления 02, в то время как его масса составляет лишь 2% массы тела. Мозг эффективно поглощает глюкозу из крови в количестве, достаточном для обеспечения наблюдаемой скорости дыхания. Если снабжение мозга глюкозой уменьшается, скорость дыхания падает и функции мозга оказываются под угрозой. Полное восстановление функций может происходить, вероятно, только за счет глюкозы или веществ, из которых она может образоваться. Однако в пренатальнын и неонатальный периоды, а также у голодающих (независимо от их возраста) на долю утилизируемого в мозге ацетоацетата может приходиться '? потребления Ог-

Хотя радиоактивная метка, введенная с 14С-глюкозой, включается в аминокислоты, липиды, нукл