13.3. Биохимия нервной ткани
Серое вещество головного мозга (тела нейронов) и белое вещество (аксоны) отличаются содержанием воды и липидов. Химический состав серого и белого вещества:
Белки головного мозга
Белки головного мозга различаются по растворимости. Выделяютводорастворимые(солерастворимые) белки нервной ткани, к которым относятся нейроальбумины, нейроглобулины, гистоны, нуклеопротеиды, фосфопротеиды, иводонерастворимые(соленерастворимые), к которым относятся нейроколлаген, нейроэластин, нейростромин.
Азотистые небелковые вещества
Небелковые азотсодержащие вещества мозга представлены аминокислотами, пуринами, мочевой кислотой, дипептидом карнозином, нейропептидами, нейромедиаторами. В большей концентрации содержатся аминокислоты глютамат и аспатрат, относящиеся к возбуждающим аминокислотам головного мозга.
Нейропептиды(нейроэнкефалины, нейроэндорфины) – это пептиды, обладающие морфиноподобным обезболивающим эффектом. Они являются иммуномодуляторами, выполняют нейромедиаторную функцию.Нейромедиаторы норадреналин и ацетилхолин являются биогенными аминами.
Липиды головного мозга
Липиды составляют 5% сырой массы серого вещества и 17% сырой массы белого вещества, соответственно 30 - 70% от сухой массы мозга. Липиды нервной ткани представлены:
свободными жирными кислотами (арахидоновая, цереброновая, нервоновая);
фосфолипидами (ацетальфосфатиды, сфингомиелины, холинфосфатиды, холестерин);
сфинголипидами (ганглиозиды, цереброзиды).
Распределение жиров в сером и белом веществе неравномерно. В сером веществе отмечается более низкое содержание холестерина, высокое содержание цереброзидов. В белом веществе выше доля холестерина и ганглиозидов.
Углеводы головного мозга
Углеводы содержатся в ткани мозга в очень низкой концентрации, что является следствием активного использования глюкозы в нервной ткани. Углеводы представлены глюкозой в концентрации 0,05%, метаболитами углеводного обмена.
Минеральные вещества
Натрий, кальций, магний, распространены в сером и белом веществе довольно равномерно. В белом веществе отмечается повышенная концентрация фосфора.
Основная функция нервной ткани заключается в проведении и передаче нервного импульса.
Проведение нервного импульса
Проведение нервного импульса связано с изменением концентрации натрия и калия внутри и вне клеток. При возбуждении нервного волокна резко увеличивается проницаемость нейронов и их отростков для натрия. Натрий из внеклеточного пространства поступает внутрь клеток. Выход калия из клеток задерживается. В результате происходит возникновение заряда на мембране: наружная поверхность приобретает отрицательный заряд, а внутренняя положительный заряд - возникает потенциал действия. По окончании возбуждения ионы натрия «выкачиваются» во внеклеточное пространство при участии К,Na-АТФ-азы, и мембрана перезаряжается. Снаружи мембраны возникает положительный заряд, а внутри - отрицательный заряд - возникаетпотенциал покоя.
Передача нервного импульса
Передача нервного импульса в синапсах осуществляется с помощью нейромедиаторов. Классическими нейромедиаторами являются ацетилхолин и норадреналин.
Ацетилхолин синтезируется из ацетил-КоА и холина при участии фермента ацетилхолинтрансферазы, накапливается в синаптических пузырьках, выделяется в синаптическую щель и взаимодействует с рецепторами постсинаптической мембраны. Ацетилхолин разрушается ферментомхолинэстеразой.
Норадреналин синтезируется из тирозина, разрушается ферментом моноаминоксидазой.
В качестве медиаторов могут выступать также ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), серотонин, глицин.
Особенности метаболизма нервной ткани заключаются в следующем:
наличие гематоэнцефалического барьера ограничивает проницаемость мозга для многих веществ;
преобладают аэробные процессы;
основным энергетическим субстратом является глюкоза.
У детейк моменту рождения сформировано 2/3 нейронов, остальная часть их формируется в течение первого года. Масса мозга у годовалого ребёнка составляет около 80% от массы мозга взрослого человека. В процессе созревания мозга резко увеличивается содержание липидов, активно протекают процессы миелинизации.