Биологический каталог




Нейрохимия

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

та, но и соотношения между изоферментами. Установлено, что в нейронах изоферменты ЛДГ2 и ЛДГ4 обладают относительно низкой активностью, в то время как в нейро-глиальных клетках активность изоферментов лактатдегидрого

48

назы примерно одинакова. На основании этих наблюдений в лаборатории Хидена сделано заключение о том, что нейронам свойствен аэробный обмен, тогда как метаболизм нейроглии адаптирован и к анаэробным условиям.

Суммируя специфические для головного мозга особенности в протекании реакций гликолиза и их регуляции, следует еще раз подчеркнуть: 1) особую важность для энергетического метаболизма мозга гексокиназной реакции как основного пути ввода окисляемых субстратов в гликолитическую цепь; 2) однонаправленную и синхронную регуляцию со стороны адениновых нуклеотидов скорости наиболее медленных этапов гликолиза — гексокиназной и фосфофруктокиназной реакций, что позволяет объединить эти два фермента в единый функциональный комплекс; 3) специфическую для головного мозга внутриклеточную локализацию лактатдегидрогеназы не только в цитоплазме, но и в митохондриях, что дает возможность наиболее полно использовать лактат и пируват в дальнейших превращениях в митохондриях.

3.3. ЦИКЛ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И МЕХАНИЗМЫ, КОНТРОЛИРУЮЩИЕ ЕГО СКОРОСТЬ В МОЗГУ

Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) является универсальным окислительным механизмом клетки. Как известно, ввод

Углезоды Мирные Серин^ глицин^ | | «о-стоты

аланин7 треонин цистин, цистеин

Аспартат, зспараги

Фенилалан тирозин

Жирные кислоты с нечетным число/и атомов углерода ч

лизин,триптофану сренилаланин,

Плу:а\ччт. глу^мин лрэлин. гргинин? гйстидин

4 За*. 57

49

окисляемых компонентов в ЦТК осуществляется несколькими путями (см. с. 49), причем значение каждого из них в различных тканях неодинаково. Это обстоятельство' создает дополнительные трудности при расшифровке механизмов регуляции такой сложной мультиэнзимной системы, как ЦТК.

Основные источники пула метаболитов ЦТК. Пути образования ацетил-КоА

Важнейшим соединением, за счет которого все время пополняется пул компонентов ЦТК, в большинстве тканей служит ацетил-КоА, который является одним из субстратов цитратсин-тазной реакции. Это вещество может образовываться в целом ряде метаболических превращений. В митохондриях головного мозга основным поставщиком ацетил-КоА служит реакция окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты под действием пируватдегидрогеназного комплекса.

Пируватдегидрогеназная реакция. Из данных, приведенных в табл. 12, отчетливо видно, что среди путей утилизации пировиноградной кислоты в митохондриях головного мозга доминирует окислительное декарбоксилирова-иие под действием пируватдегидрогеназного (ПДГ) комплекса (пируват : липоат-оксидоредуктаза, ацетилирующая акцептор; 1.2.4.1). Это подтверждается не только более высокими значениями максимальной активности комплекса в митохондриях мозга по сравнению со многими другими тканями, но и результатами экспериментов, выполненных in vitro с использованием радиоактивного пирувата, а также математическими расчетами скоростей метаболических потоков.

Как показано рядом исследователей, _в головном мозгу взрослых животных до 80—90% пирувата подвергается окислительному декарбоксилированию с последующим окислением образующегося ацетил-КоА в ЦТК. В печени в этой реакции используется не более 15—20% субстрата, но активно функционирует другой механизм ввода пировиноградной кислоты в ЦТК, а именно карбоксилирование ее под действием пируват-карбоксилазы до щавелевоуксусной кислоты.

Важным является и то обстоятельство, что в митохондриях головного мозга при самых разнообразных воздействиях всегда сохраняется доминирование пируватдегидрогеназной реакции над остальными путями метаболизма этой кислоты, несмотря на то, что скорости отдельных реакций обмена субстрата могут меняться. Например, показано явное преобладание окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты при таких экстремальных состояниях, как гипоксия, разобщение окислительного фосфорилирования, тяжелая форма тиреотоксикоза (Ещенко, Путилина; Ещенко и др.). Напротив, в митохондриях печени, сердечной и скелетных мышц, почек при изме-

50

нении функционального состояния, при метаболических сдвигах разной природы преобладающим может стать любой из основных путей метаболизма пирувата. Так, в митохондриях печени в условиях интенсивного глюконеогенеза скорость реакции карбоксилирования пирувата в 5—10 и более раз превышает скорость пируватдегидрогеназной реакции. Таким образом, окислительное декарбоксилирование лировиноградной кислоты играет в головном мозгу особо важную роль.

Большое знаденне..ПДЕгтлеакций..для метаболизма нервной ткани подтверждается также фолее высокой.- но сравнению с другими тканями чувствительностью &е & .йедр^тахку лшмина. Нарушение образования тиаминпирофосфата" вызывает значительное угнетение окислительного декарбоксилирования пирувата, особенно резко проявляющееся в головном мозгу и приводящее к нарушениям его функциональной активности.

Регуляция активности сложного мультиэнзимного пируватдегидрогеназного комплекса осуществляется несколькими путями. В настоящее время наиболее детально исследован механизм ковалентной химической модификации фермента. Этот механизм включает АТФ-зависимое фосфорилирование с помощью ПДГ-киназы, приводящее к образованию неактивного комплекса; напротив, дефосфорилирование, катализируемое специфической фосфатазой, приводит к образованию активной формы комплекса. Реакциям фосфорилирования-дефосфорилирования подвергается лишь один компонентов ПДГ-комплекса, а именно лйруватдекарбокоилаз^

Фосфатазная реакция, т. е. активирование ПДГ-комплекса, стимулируется высокими концентрациями ионов Mg2+и низкими— Са2+. Реакция фосфорилирования, т. е. инактивации ПДГ-комплекса, усиливается в присутствии высоких концентраций АТФ и ионов магния, но тормозится при возрастании уровня АДФ, который конкурирует в реакции с АТФ. Другими словами, важным фактором в регуляции взаимопревращений активной и неактивной форм ПДГ-комплекса является внутримитохондриальное отношение АТФ/АДФ.

Кроме величины отношения АТФ/АДФ в митохондриях, к факторам, контролирующим скорость окислительного .декарбоксилирования пировиноградной.. кислоты, относится ...уровень продуктов реакции — ацетил-КоА и^ НА^Н^^Накопление их в митохондриях ведет к тбрмЬжёник^1лйруватдегидрогеназной реакции. Относительная роль этих факторов в регуляции ПДГ* реакции в мозгу неодинакова. Концентрация НАДН2, а точнее величина отношения НАД+/НАДН2, относится к весьма лабильным величинам, особенно в митохондриях тканей с высокой интенсивностью окислительно-восстановительных процессов, вследствие чего этот фактор участвует в контролировании скорости ПДГ-реакции в одинаковой степени как в головном мозгу, гак и в других тканях.

4*

51

Напротив, регуляторная роль ацетил-КоА в головном мозгу меньше, чем в тех тканях, которые способны к окислению больших количеств свободных жирных кислот и, следовательно, к з

страница 16
< 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
(27.06.2022)