Биологический каталог




Нейрохимия

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

у различными субклеточными ор-ганелламн внутри клетки. Это явление наиболее четко представлено в нервной ткани, которая характеризуется большой гетерогенностью составляющих се клеток. Кроме того, большая протяженность нервных клеток часто затрудняет возможность смешивания метаболитов, создавая дополнительные условия для компартментализации. Так как сходные типы клеток, вероятно, имеют сходные метаболические свойства, биохимические компартменты могут суммироваться из многих тысяч клеток, т. е. состоять из очень многих микрокомпартментов.

Впервые явление компартментализации было открыто в лаборатории Вэлша в конце 50-х —начале 60-х годов. Наблюдения, ведущие к концепции о существовании метаболических компартментов, основаны на том, что при определенных условиях в опытах с использованием меченых предшественников специфическая активность продукта, образованного в короткий промежуток времени, превышает специфическую активность предшественника иногда в несколько раз. Эти наблюдения позволяют

196

сделать неизбежное заключение о том, что метаболизм имеет место в малом, активном пуле, который разбавляется большим, неактивным количеством предшественника. Большинство этих экспериментов проведено с системой глутамат — глутамин. При введении радиоактивной глюкозы, лактата или глицерина специфическая активность глутаминовой кислоты превышала специфическую активность глутамина. В том случае, если использовали радиоактивный ацетат, пропионат, бутират или лейцин, специфическая активность глутамина, наоборот, была выше, чем глутамата. Это исследование позволило заключить, что глюко-генные субстраты метаболируют до аминокислот в компарт-ментах, отличных от тех, в которых обмениваются кетогенные субстраты. В дальнейшем кинетическими исследованиями с радиоактивными предшественниками было показано наличие в мозгу различных метаболических компартментов цикла трикарбоновых кислот и аминокислот, связанных с циклом. Большинство исследований последних лет ограничивает число компартментов двумя — большим и малым (рис. 32), причем эти глав-

Рис. 32. Схематическое представление о компартментализации обмена аминокислот в мозгу (Berl, Clarke, 1969}.

ные компартменты, очевидно, являются суммой большого числа компартментов с более или менее сходными метаболическими свойствами.

Большой компартмент включает в себя относительно большие пулы промежуточных соединений, которые быстро обмениваются с большим пулом глутамата и малым пулом глутамина. Несмотря на то, что глюкоза с успехом используется во всех компартментах, в большой компартмент включается до

ЗН?РГЕТИЧЕСКИЙ"ц,икл

Введённые соединения:

Глюкоза у

"СИНТЕТИЧЕСКИЙ1 цикл

«-Кетоглута-

197

90% гликолитнческою потока и большая часть общего тока через цикл трикарбоиовых кислот. Глюкогенные предшественники метаболируют преимущественно в этом компартменте, и глюкоза может рассматриваться как предпочтительный метаболит большого компартмента. Этот компартмент содержит основную часть общего глутамата и аспартата, но скорость синтеза глутамина в нем относительно низка. Большой компартмент характеризуется относительно высокой скоростью синтеза белка. Полагают, что этот компартмент связан главным образом с ней-рюнддьшш! структурами и участвует в энергетическихjipogec-c^l («энергетический цикл»). Предгтоложение о нейрональной локализации большого компартмента подтверждается исследованиями на животных с различным тиреоидным статусом. Так, неонатальная тиреоидэктомия выливается в недоразвитие нейрональных процессов, одновременно наблюдается недоразвитие большого метаболического компартмента. Напротив, обработка тиреоидными гормонами ускоряет созревание мозга и развитие метаболической компартментализации. В дальнейшем на основании кинетических исследований метаболизма меченых глутамата, ГАМК, глюкозы, а также на основании изучения синтеза белков большой метаболический компартмент был разделен на два: один из них локализован в нервных окончаниях, другой— в шщршшльном перикарионе и, возможно, в дендритах.

алый метаболический компартмент включает в себя ЦТК с малыми пулами компонентов, которые быстро обмениваются с малым пулом глутамата, находящимся в равновесии с большим пулом глутамина. Некоторые аминокислоты, короткоцепочеч-ные жирные кислоты могут рассматриваться как предпочтительные метаболиты малого компартмента, являющегося главным источником глутамина в ткани. Малый пул служит для биосинтетических целен: устранение аммиака, синтез иенромедиаторов («синтетический цикл»). Скорость синтеза белка низка в этом компартменте. Окислительная способность малого компартмента также сравнительно низка, вероятно, он не богат митохондриями и структурами, вовлекаемыми в синтез белка. В дальнейшем было показано, что морфологическая характеристика ас-троглии (малая плотность митохондрий и рибосом) находится в соответствии с биохимическими свойствами малого метаболического компартмента. Специфический энзиматический состав гли-альных клеток также подтверждает вышесказанное.

Таким образом, в настоящее время главные морфологические структурные образования головного мозга связывают с тремя компартментами: компартмент I — глиальные клетки, компартмент II — нервные окончания, компартией г III — пей-рональнын перикарион и, возможно, дендриты. Эксперименты же с мечеными предшественниками указывают на два функциональных компартмента: малый, идентичный компартменту I, и большой, соответствующий сумме II и IIL Коммуникации между

198

компартментами осуществляются через транспорт глутамн[1а и ГАМК, а также путем аксонального тока белков из нейрональ-ного перикариона к нервным окончаниям.

Недавние исследования поднимают вопрос о том, все ли нервные клетки во всех частях мозга связаны с большим метаболическим компартментом. При уменьшении количества малых нейронов (микронейронов) в мозжечке (облучение в течение первых 9 дней жизни) функционирование малого метаболического компартмента ослаблено. Показано, что микронейроны имеют метаболизм, отличный от клеток Пуркинье и других больших нейронов. Раскрытие механизмов функционирования различных районов и клеток мозга, возможно, приведет к видоизменению теории метаболической компартментализации н к демонстрации дальнейшей компартментализации, связанной с типами клеток, функционирующих специфическим образом.

Значение метаболических компартментов состоит в пространственном разделении биосинтетпческнх процессов от метаболических путей, которые должны строго контролироваться энергетическими нуждами.

Помимо нейронально-глиального транспорта аминокислот в последние годы установлена возможность перемещения свободных аминокислот от проксимального к дистальному концу нейрона. Так, глутамат, введенный в мозг, передвигается вдоль нервного волокна и оказывается в мышце нервно-мышечного препарата. Движение свободных аминокислот внутри аксона находится еще в стадии начального изучения, однако известно, что они ассоциируются с белковыми компонентами аксоплазма-тического тока. В частности, известны быстро передвигающиеся ком

страница 63
< 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)