БИОХИМИЯ НЕРВНОЙ ТКАНИ Подготовила: Абакунова А. А группа 6 а
Нервная ткань состоит из многих типов клеток, обладающих разнообразными специфическими функциями. Можно выделить несколько основных задач, решение которых лежит в области биохимии нервной ткани: а) изучение молекулярных основ проведения возбуждения по аксону; б) изучение молекулярных основ синаптической передачи; в) изучение особенностей метаболизма белков, липидов, углеводов, обеспечивающих выполнение основных функций нервной ткани; г) изучение молекулярных основ обработки информации и ее хранения; д) изучение молекулярных основ взаимодействия между клетками нервной ткани и других тканей организма;
Функции нервной ткани 1. Генерация электрического сигнала (нервного импульса) 2. Проведение нервного импульса. 3. Запоминание и хранение информации. 4. Формирование эмоций и поведения. 5. Мышление.
Нейрон Считается, что единичный нейрон является функциональной единицей нервной системы Характерным свойством нейрона является ВОЗБУДИМОСТЬ – способность к формированию (генерации) потенциала действия при восприятии клеткой определенного вида стимула
Морфология нейрона Для нейрона характерно наличие особых волокнообразных или нитевидных выростов – отростков Аксон всегда один, но может ветвиться Дендритов может быть много
Химический состав нервной ткани Основным его компонентом является вода, причем в сером веществе её больше, чем в белом. Сухой остаток представлен белками, липидами и минеральными веществами. Среди них в белом веществе мозга особенно много липидов - 17%. Доля белков в сером и белом веществе мозга приблизительно одинакова, она составляет, соответственно, 8 и 9%.
Миелиновая оболочка - производное плазматической мембраны глиальных клеток (олигодендроглиальных). В расчете на сухую массу содержание липидов в миелине 70 -80%, белков - 20 -30%. Вода составляет 40% от массы свежей ткани. То есть по сравнению с другими плазматическими мембранами в миелине содержание липидов в ~ 2 раза выше.
• • • Липиды Очень высокое содержание (до 75 -85% от массы мембраны) Уникальное содержание кардиолипина Сниженное сожержание глицерофосфолипидов и ганглиозидов Высокое содержание цереброзидов (особенно, сульфатированных) При патологическом снижении уровня цереброзидов наблюдаются синдромы «дрожания» и «подпрыгивания»
• • • Белки Очень низкое содержание Очень слабое разнообразие Высокогидрофобные протеолипиды (50% массы белков) Основный белок А 1 (30%) – содержит много Arg и Lys, термостабилен Кислые белки Вольфграма В периферических нервах отсутствует протеолипид, а белок А 1 заменён на белок P 0
Белок А 1 миелиновой оболочки
Энергетический обмен Источник АТФ Только аэробный распад глюкозы Аэробная продукция АТФ может быть активирована лишь в очень небольшой степени, поскольку активность изоцитатратдегидрогеназы в базальных условиях близка к максимуму Жирные кислоты не проникают через гематоэнцефалический барьер Анаэробный гликолиз практически не способен к активации Несовершенный глюконеогенез Даже непродолжительная гипоксия вызывает необратимые нарушения в нейронах
Углеводный обмен • Потребление глюкозы Гексокиназа имеет очень низкое значение Km и оченьы высокое – Vmax. • Резерв углеводов Содержание гликогена около 0, 1% от массы сухого вещества • • • Гормональная регуляция обмена углеводов В ЦНС не регулируется инсулином, потому что инсулин не проникает через гематоэнцефалический барьер Все глюкозные транспортеры в клетках ЦНС – инсулин-независимые Инсулин может непосредственно влиять на обмен веществ в периферических нервах
Обмен белков • • • Сильнокислый белок S-100 (изоформа мозга) преимущественно в клетках глии снижение содержания или функциональной активности белка S-100 в клетках нейроглии (например, в эксперименте – обработкой антителами) нарушает структуру нейронов и проведение нервного импульса Сильнокислый белок 14 -3 -2 обнаружен в сером веществе может перемещаться по аксону из тела нейрона системой медленного аксонального транспорта (подобно везикулам!) Скорость обмена Очень высокая (кроме миелина)
Обмен аминокислот и пептидов Общее содержание • До 30 -100 м. М, что в несколько (до 10) раз выше, чем в любой другой ткани Состав • До 75% массы аминокислот могут быть представлены пятью из них – Asp, Glu, Gln, N-ацетил-Asp, ГАМК • Довольно много цистатионина, таурина и глутатиона • Преобладающая аминокислота – Glu (С>10 м. М). Содержание Asp – порядка 3 м. М. Глутамин • быстро синтезируется в глиальных клетках и очень медленно в нейронах • нейроны могут захватывать глутамин, секретированный глиальными клетками
Обмен липидов • • • Обмен Скорость обновления очень низкая! – особенно в миелиновой мембране Особенно медленно протекает метаболизм цереброзидов, фосфатидилэтаноламина, сфингомиелинов, холестерина Быстрее обменивается фосфатидилхолин Наиболее высокая скорость обмена фосфатидилиэтаноламин Холестерин Скорость синтеза с возрастом падает в связи с падением активности ГМГ-Со. А-редуктазы Основная масса холестерина неэстерифицирована Наибольшее содержание эфиров холестерина – в участках активной миелинизации Синтез липидов Глицерин для синтеза липидов образуется исключительно из глюкозы
Нарушения миелинизации нейронов • • • Рассеянный склероз Периферическая демиелинизирующая нейропатия (синдром Ландри – Гуиллян – Барре) Токсическое нарушение созревание миелиновых оболочек фенилпируватом при фенилкетонурии Токсическая демиелинизация (дифтерийный токсин, свинец, хлороорганические соединения, в т. ч. , гексахлорофен) Нарушение миелинизации аксонов в результате голодания в первый год жизни Во многих случаях вирусные инфекции и нейропатии вызывают нарушение структуры миелдиновых оболочек
Рассеянный склероз • • • Хроническое заболевание головного и спинного мозга Наиболее распространенное демиелинизирующее заболевание. Распространенность до 1: 2000 У женщин встречается в 2 раза чаще Первая манифестация обычно в возрасте 20 -40 лет Волнообразно медленно (обычно) прогрессирующее течение Характеризуется развитие множественных «рассеянных» во времени и пространстве очагов демиелинизации Парестезии (одна или несколько конечностей, одна сторона туловища, шеи или лица) Зрительные нарушения (неврит зрительного нерва) Психические нарушения Скандированная речь
• • Основная причина – демиелинизация с последующим нарушением функций В экспериментах установлено, что белок А 1 (но не миелин целиком!) вызывает экспериментальный аллергический энцефаломиелит и экспериментальный аллергический неврит Белок А 1 вызывает сенсибилизацию Тклеточной системы иммунного ответа (но не стимулирует выработку антител!) Считается, что роль спускового механизма могут играть вирусные инфекции
Биохимические механизмы повреждения мозга в результате инсульта Повреждение мозга при инсульте обусловлено снижением кровотока. В результате повреждения, в зависимости от локализации и размеров очага поражения, наблюдается потеря сознания, развитие паралича, потеря зрения, речи. Для того, чтобы назначить таким больным соответствующее лечение, необходимо представлять основные механизмы, которые вовлекаются в повреждение мозга при инсульте. Прежде всего, следует знать, что в большинстве случаев инсульт развивается в результате тромбоза мозговых артерий. Поэтому ухудшается снабжение мозга важными для его метаболизма кислородом и глюкозой. Достаточно сказать, что в их отсутствие клетки погибают менее, чем за 1 час.
Симптомы болезни Паркинсона появляются вследствие недостатка дофамина в substantia nigra и в corpus striatum Для болезни Паркинсона характерны тремор, брадикинезия (слабость и ограниченность двигательной активности) и ригидность мышц. Оно редко встречается в возрасте до 40 лет, но в возрасте свыше 50 лет этим заболеванием страдают 1% людей. Понятие паркинсонизм - более широкое. Оно включает и другие заболевания, которые сопровождаются вышеназванными симптомами. Ключевым патологическим признаком болезни Паркинсона является дегенерация пигментных клеток в substancia nigra. В норме эти клетки синтезируют и используют дофамин в качестве нейромедиатора, за что и получили свое название - дофаминергические. Дофаминергические нейроны обнаружены во многих областях головного мозга, включая нигростриатальную, мезолимбическую, мезокортикальную и туберогипофизеальную системы. Один из подходов в заместительной терапии болезни Паркинсона состоит в том, что L-ДОФА проходит через гематоэнцефалический барьер и превращается в мозге в дофамин
Дофаминовая гипотеза происхождения шизофрении В различные периоды времени возникали биохимические теории, в соответствии с которыми в возникновении шизофрении участвовали ацетилхолин, -аминомасляная кислота (ГАМК), норадреналин, опиаты, пептиды и другие молекулы. Однако в последние 30 лет наибольшее внимание приковано к дофамину. В начале 50 -х годов, сразу после успешного начала использования неролептиков (антипсихотиков) для лечения психозов, в том числе шизофрении, было замечено, что у шизофреников в ходе такой терапии развивается паркинсонизм. Подобные наблюдения навели на мысль о том, что нейролептики снижают уровень дофамина в организме. Эти и другие факты подтверждали участие дофамина в развитии шизофрении (табл. 18. 10). В соответствии с гипотезой происхождения шизофрении эту патологию рассматривают как проявление гипердофаминергии. Противоположно, болезнь Паркинсона может рассматриваться как состояние гиподофаминергии.
Скачать презентацию БИОХИМИЯ НЕРВНОЙ ТКАНИ Подготовила Абакунова А А группа
нервная ткань.pptx