Доцент Шелепина Е. П. План Структура

Доцент Шелепина Е. П.

План Структура и функции нервной системы Особенности химического состава головного мозга Химические основы возникновения и проведения нервных импульсов Патобиохимия нервной системы

Функции Нервной Системы Регулирует физиологические и биохимические процессы. Координирует и регулирует функционирование всех органов. Перерабатывает поступающую извне информацию и генерирует сигналы для регуляции поведения организма. Участвует в сознании и мышлении. Способна самообучаться, в результате чего меняется характер последующих реакций организма. Участвует в таком сложном процессе, как память. Специфические функции: возникновение, проведение и синаптическая передача нервных импульсов; биоэлектрическая активность нервных клеток, возбуждение и торможение их деятельности.

Морфологический Состав Головного Мозга 1. Нейроны — нервные клетки, участвующие в генерации и передачи нервных импульсов. Основная функция: распространение и интегрирование информации в организме. Тело Дендриты аксон Ядро

Морфологический Состав Головного Мозга 2. Нейроглия — система обкладочных клеток между нейронами, выполняющих трофическую и защитную функции и образующих изоляционный слой вокруг отростков нейронов в виде миелиновой оболочки. 3. Микроглия — глиальные макрофаги (клетки Ортеги). (типы глии) олигодендроциты аксон Миелиновая оболочка Цитоплазма олигодендроцита Перехват Ранвье митохондрия

Химический Состав Головного Мозга Составные части Серое вещество Белое вещество Вода Сухой остаток Белки Липиды Минеральные вещества

Белки Головного Мозга I. Простые белки 1. Растворимые — извлекаются водно-солевыми растворами и щёлочью — альбумины — 90% — глобулины — 5% — катионные белки — анионные белки 2. Нерастворимые — нейросклеропротеины (коллагены, эластины, нейростромины) II. Сложные белки 1. Нуклеопротеины — в виде ДНП и РНП 2. Липопротеины 3. Фосфопротеины 4. Гликопротеины 5. Протеолипиды

Нейроспецефические Белки Белок s-100 — гетерогенный кислый С a -связывающий белок, локализуется в нейроглии (в астроцитах) и интенсивно нарабатывается в клетках гиппокампа при обучении, тренировках, формировании условных рефлексов. Белок В-50 — один из основных фосфорилируемых плазматических мембран нейронов. Локализован в основном в синапсах и является эндогенным субстратом диацил-глицерол-зависимой и са-зависимой протеинкиназы С. Белок 14 -3 -2 — локализуется в нейронах, является ферментом — енолазой. Служит маркером при карциномах головного мозга.

Некоторые Нейропептиды

Ферменты В Нервной Ткани В нервной ткани присутствуют все ферменты углеводного, липидного и белкового обмена. Ряд ферментов находятся в нескольких молекулярных формах. Изоферменты характерны для ЛДГ, альдолазы, гексокиназы, МАО и др. Углеводы головного мозга 1. Глюкоза — 1 -4 мкмоль / г ткани 2. Гликоген — 2 -4 мкмоль / г ткани

Липиды Головного Мозга Содержание в нервной ткани очень высоко (особенно в миелине). Являются важнейшим структурным компонентом мембран нейронов, определяющим их физиологические свойства. Характерно большое разнообразие их и наличие специфических индивидуальных разновид- ностей липидов:

Липиды Головного Мозга. Показатель. Серое в-во. Белое в-во. Миелин Холестерин Цереброзиды Ганглиозиды Ф-этаноламин Ф-холин Ф-серин Ф-инозитолы Плазминогены сфингомиелины 22, 8 5, 4 1, 7 22, 7 26, 7 8, 7 2, 7 8, 8 6, 9 27, 5 19, 8 5, 4 14, 9 12, 8 7, 9 0, 9 11, 2 7, 7 22, 7 3, 8 15, 6 11, 2 4, 8 0, 6 12, 3 7, 9 (в процентах к общим липидам)

фосфолипиды Фосфоглицериды — Ф-холин — Ф-этаноламин — Ф-серин — плазмалоген Сфингомиелины. Фосфатидилинозитолы (моно- ди- триинозитолы) CH 2 -O-C CH-O-P O R 1 O R 2 O OH OPO 3 OH HO OPO 3 CH 3 -(CH 2 ) 12 -CH=CH-CH-CH-NH-C=O OH RCH 2 O O=P-O — O CH 2 -N + (CH 3 ) 3 H 2 C-O-C=O R 1 O=C-O-CH R 2 CH 2 -O-P-O-R 3 O O —

Сфинголипидозы 1. Болезнь Гоше — замена галактозы на глюкозу в керазине из-за де- фекта фермента β-глюкозидазы. O O-CH 2 -CH-CH-CH=CH-(CH 2 ) 12 -CH 3 OHNH C=O CH 3 -(CH 2 ) 22 -COOHсфингозин Цереброзид керазин Галактоза (глюкоза)

Особенности Метаболизма Нервной Ткани Высокий аэробный обмен (газообмен в мозге превышает газообмен в мышечной ткани в 20 раз). У человека головной мозг составляет 2 -2, 5% веса тела, а потребляет 10 -20% кислорода, поглощаемого организмом. Основной энергетический субстрат для нервной ткани — глюкоза. Ни один орган не поглощает глюкозу крови с такой скоростью и в таких количествах, как мозг. За 1 минуту 100 г ткани мозга потребляют 5 мг глюкозы. 85% глюкозы в мозговой ткани расходуется в цикле крэбса, 12% — в анаэробном гликолизе (до лактата) и 3% — по пентозофосфатному пути, образуя НАДФ • Н 22 , рибозу для синтеза РНК.

Обмен Белков И Аминокислот α-кетоглутарат NH 3 NADH 2 NAD + α-глутамат глутамин. NH 3 АТФ АДФ α-глутамат ГАМКCO 2 Глутамат- декарбоксилаза витамин В 6 Нейромедиатор возбуждения Нейромедиатор торможения. HOOC-CH 2 -C-COOH O HOOC-CH 2 -CH-COOH + H 2 ONH 2 HOOC-CH 2 -CH-COOH NH 2 HOOC-CH-CH 2 -CO-NH 2 (Способ обезвреживания аммиака) HOOC-CH 2 -CH-COOH NH 2 С H 2 (NH 2 )-CH 2 -COOH

Работа Na-k- атфазы Внеклеточная жидкость цитозоль мембрана Na-K насос

Строение Φ-зависимого Na. Na ++ Канала

Строение Синапса синапс Пресинаптическое аксонное окончание митохондрия Синаптические пузырьки рецепторы Синаптическая щель

Выделение Медиатора (Экзоцитоз) Синаптический пузырёк Молекулы нейромедиатора Постсинаптическая мембрана 1) синаптический пузырёк с нейромедиатором 2) входящий Ca 2+ -ток 3) выброс нейромедиатора (экзоцитоз) 4) реаптейк — обратный захват медиатора (эндоцитоз)

Типы Рецепторов 1) Ионотропные — рецепторы, связанные с ионными каналами; обеспечивают быстрый эффект. 2) Метаботропные — связаны с эффекторными структурами через определённые обменные реакции; обеспечивают медленные эффекты. Полипептидная субъединица рецептор нейромедиатор G -белок Ионный канал G -белокрецептор нейромедиатор Вторичный мессенджер фермент

Виды Рецепторов 1. Холинорецепторы — состоят из 5 субъединиц. Образуют хемовозбудимый ионный канал, проницаемый для ионов K + , Na +. Связывание АХ осуществляется на α-субъединицах. 2. ГАМК-рецепторы 3. Глутаматные рецепторы — связывают N -метил- D -аспартат глутамин

4. Адренорецепторы норадреналин G -белок Аденилат- циклаза К + -канал Протеин- киназа

Нейромедиаторы Требования к нейромедиаторам: — в нервных волокнах должны содержаться ферменты, необходимые для синтеза этого медиатора; — при раздражении нерва, они должны выделяться, реагировать со специфи- ческим рецептором на постсинаптической мембране и вызывать биологи- ческую реакцию; — должны существовать механизмы, быстро прекращающие действие этого вещества. Пути удаления медиаторов: 1. Ферментное разрушение (АХ-эстераза, МАО, катехол-О-метилтрансфераза). Для АХ, НА. 2. Реаптейк (НА). 3. Переход нейромедиатора в глию (глутамат).

Виды Нейромедиаторов 1. Ацетилхолин — синтезируется из холина и активной формы уксусной кислоты — аце- тил. Ко. А. Обеспечивают переключение воздействий стволовой части мозга на кору больших полушарий. Возбуждающие медиаторы — вызывают деполяризацию постсинаптической мембраны Тормозные медиаторы — способствуют гиперполяризации мембраны, увеличивая прони- цаемость мембраны для ионов К + и Cl -. CH 3 -(CH 2 ) 3 -CH 2 -OH + CH 3 -CO-S-Ko. A (CH 3 ) 3 N + -CH 2 -O-CH 3 O АХХолинацетил- трансфераза. HS-Ko.

2. Норадреналин — синтезируется из тирозина. Синтезируется в основном в нейронах голубого ядра. Играет важную роль в формировании психоэмоционального состояния. 3. Дофамин — синтезируется преимущественно в нейронах чёрной субстанции из тирозина. НО СН 2 -СН- NH 2 COOH L-тирозин CH 2 -CH-NH 2 COOH HO HO L-ДОФА О 2 тирозингидроксилаза CH 2 -NH 2 HO HOCO 2 ДОФА-декарбоксилаза Дофамин CH-CH 2 -NH 2 OH OH HA O 2 β-гидроксилаза OH

HO HO CH 2 -NH 2 Обмен дофамина HO HO CH 2 C=O OH HO HO CH 2 -NH 2 KOMT MAO Дегидроксифенолуксусная кислота 3 -метокситирамин С H 3 O HO CH 2 C=O OHKOMT MAO Гомованилиновая кислота

Метаболизм норадреналина HO OH CH-CH 2 -NH 2 OH OH HO CH-C OH O H L-3, 3 -диоксиминдальный альдегид МАО HOKOMT H 3 CO CH-CH 2 -NH 2 OH норметанефрин H 3 CO HO COOH Ванилиновая кислота

4. Серотонин — образуется нейронами ядер шва из триптофана. Связан с процессами сна. CH 2 -CH-COOH NH 2 NH NH CH 2 -CH-COOH NH 2 ТРИПТОФАН CH 2 -NH 2 NHHOHO O 2 CO 2 триптофангидроксилаза 5 -окситриптофан- декарбоксилаза 5 -ОКСИТРИПТОФАН СЕРОТОНИН

5. Глутамат — образуются путём дезаминирования глутамина или из кетоглутаровой кисло- ты 6. ГАМК — основной тормозный медиатор (30%). Участвует в организации памяти. 7. Аденозин 8. Глицин — при избытке может привести к нарушениям психоэмоциональных функций.

Возможные пути нарушения синаптической передачи 1. На уровне синтеза нейромедиатора 2. На уровне выделения нейромедиатора 3. На уровне восприятия медиатора рецептором

Патобиохимия Нервной Системы 1) Миастения — уменьшение числа холинорецепторов 3) болезнь Паркинсона — дегенерация дофамин содержащих ней- ронов нитростриарного проводящего пути 4) Депрессия — из-за истощения запасов моноаминовых нейроме- диаторов в нейронах. 2) Шизофрения — из-за гиперреактивности дофаминовых рецепто- ров в нейронах.