2 нмоль/г; содержание цАМФ в печени в среднем 0,580, в почках 0,595, в селезенке около 0,600, в надпочечниках 0,370 нмоль нуклеотида в 1 г ткани. Для мозга характерна также и высокая активность ферментов метаболизма циклических нуклеотидов. Концентрация основной массы аденилатциклазы в синаптосомальцых мембранах и очень высокая активность фермента указывают на специфическую роль циклических нуклеотидов в мозгу; большинство исследователей считают, что они участвуют в синаптической передаче (см. подробнее в гл. 8).

Важную роль в энергетическом метаболизме головного мозга играет система креатин — креатинфосфат. Высокое содержание креатина и его фосфорилированного производного, более чем в 2 раза превышающее сумму адениновых нуклеотидов, а также значительная активность креатинкиназы позволяют рассматривать креатин — креатинфосфат как мощную систему стабилизации уровня макроэргических компонентов аде-ниннуклеотидного пула. Интересно отметить, что значительные запасы креатина и креатинфосфата и высокая активность креатинкиназы характерны также для постоянно работающей сердечной мышцы и для скелетных мышц, где креатинфосфат служит важным энергетическим источником при интенсивной мышечной деятельности.

Обращает на себя внимание тот факт, что в головном мозгу до 25—30% активности креатинкиназы связано с митохондриями. Фермент локализован на внешней митохондриальной мембране. Равновесие катализируемой им реакции сдвинуто в сторону образования креатинфосфата, в отличие от цитоплазмати-ческого фермента, который, напротив, катализирует преимущественно расщепление креатинфосфата и образование АТФ. Эти особенности дали основание предполагать, что вместе с АТФ — АДФ-транслоказой, находящейся на внутренней мембране митохондрий, креатинкиназа принимает участие в трансформациях макроэргических соединений, а также в переносе их из одного клеточного компартмента в другой.

Способы оценки скорости энергетического метаболизма

в мозгу

Для характеристики интенсивности обмена богатых энергией соединений в головном мозгу in vivo в настоящее время предложено несколько методических приемов. Один из них основан на определении скорости поглощения кислорода мозгом интактно-го животного и коэффициента окислительного фосфорилирова-

5*

67

пия Р/О в экспериментах на митохондриадьных препаратах. Известно, что для мозга взрослых животных характерно более тес-Ное сопряжение процессов окисления и фосфорилирования; коэффициент Р/О у них близок к 3,0, в то время как у новорожденных и в мозгу эмбрионов он гораздо ниже—1,5—1,8. Учитывая, что среднее значение скорости поглощения кислорода мозгом взрослых мышей составляет 4,6 мкмоль Ог/г/мин, можно рассчитать, что скорость образования и утилизации макроэргических фосфатов ( ~ Р) составляет 4,6¦ 2 ¦ 3,0=27,6 мкмоль~ Р/г/мин.

Другой способ оценки интенсивности обмена макроэргических соединений в мозгу in vivo предложен в лаборатории Лоу-ри. Для расчета используют следующие параметры: концентрацию АТФ, АДФ, Кр-Ф, глюкозы и интенсивность гликолиза, о которой судят по изменению молярного соотношения между лактатом и глюкозой. На группе тщательно стандартизированных животных проводят определения всей суммы показателей немедленно после декапитации животного (исходные значения показателей) и через 5—15 с. Предварительно было установлено, что в мозгу мелких лабораторных животных (мышей и крыс) в течение 10—20 с после декапитации сохраняются достаточные запасы кислорода и субстратов и что скорость образования и расхода макроэргических соединений практически не отличается от таковой в мозгу интактного животного. Расчет проводится по формуле.

А ~ р = 2Д [ЛТФ] + Д [АДФ] - Л [Кр-Ф] f 2А [глюкозы] -f -f 1,45 (Л [лактата] — 2Д [глюкозы]).

В работах Лоури и соавторов, а также других исследователей, применявших подобный методический прием, приводятся такие величины интенсивности обмена макроэргических фосфатов (мкмоль~Р/г ткани за 1 мин) в головном мозгу мышей:

1-дневные мыши.......... 1,33

7-дневные мыши.......... 2,58

Взрослые животные........ 26,8

Обращает на себя внимание хорошее совпадение данных о скорости накопления и использования макроэргов в мозгу взрослых животных, которые получены принципиально различными методами и в разных лабораториях:[27,6 и 26,8 мкмоль! богатых энергией фосфатов на 1 г мозга в минуту. Эти недавно появившиеся в литературе данные хорошо согласуются с ранее установленными фактами потребления головным мозгом значительных количеств кислорода и глюкозы и являются количественным доказательством необычайно высокой интенсивности энергетического обмена в мозгу.

, Анализируя приведенные выше результаты Лоури и соавторов, необходимо обратить особое внимание на резкое (более чем 20-кратное) увеличение интенсивности обмена богатых энергией соединений в головном мозгу с возрастом. Это согласуется с

уже отмечавшимся ранее повышением скорости дыхания мозговых препаратов, поглощения кислорода целым мозгом интакт-ного животного, а также с нарастанием активности многих ферментов окислительного обмена. Здесь уместно привести и данные о возрастных изменениях активности важнейшего фермента, утилизирующего АТФ: активность К+, №+-активируемой АТФазы, по данным многих исследователей, увеличивается в мозгу в течение первых трех недель жизни в 3—4 раза. Аналогичные наблюдения сделаны и с помощью радиоактивного изотопа 32Р. Например, установлено, что интенсивность обновления терминальных фосфатных группировок АТФ и АДФ с возрастом увеличивается, причем особенно заметно это увеличение в мозгу растущих животных в первые 1—2 недели постэмбрнонального развития.

Однако, несмотря на заметное повышение интенсивности энергетического обмена, в головном мозгу животных с возрастом сумма основных макроэргических соединений (АТФ+ +АДФ+Кр-Ф) изменяется весьма незначительно. Например, по данным Манделя и соавторов, суммарное содержание АТФ и АДФ в головном мозгу новорожденных (1-дневных) крыс составляет в среднем 2,01, а у взрослых животных — 2,14 мкмоть/г. Также весьма незначительно изменяется с возрастом и содержание в головном мозгу животных креатинфосфата: у 1—2-дневных крыс оно в среднем равно 3,0, а у взрослых—3,3 мхмоль/г. Другими словами, процессы биосинтеза и утилизации богатых энергией соединений в мозгу животных разных возрастных групп хорошо сбалансированы. По мере формирования и усложнения структурных комплексов в головном мозгу и повышения их функциональной активности возрастает и интенсивность окислительного и энергетического обмена. Нейрофизиологами установлено, что энергия одного нервного импульса у взрослых животных гораздо выше, чем у новорожденных.

Таким образом, совокупность приведенных данных свидетельствует о существовании тесной положительной корреляции между интенсивностью энергетического обмена и развитием головного мозга, его функциональным созреванием, формированием синаптических структур, его физиологической активностью.

Энергообеспечение специфических для головного мозга

процессов

В настоящее время уже не вызывает сомн