4.5. Механизмы регуляции системы кровь –мозг

Гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) (от греческого haimatos - кровь и enkephalos - мозг) - физиологический механизм, регулирующий перемещение соединений между кровью, спинномозговой жидкостью и мозгом. ГЭБ осуществляет защитную функцию, препятствуя проникновению в ЦНС некоторых ксенобиотиков, попавших в кровь, или продуктов нарушенного обмена веществ, образовавшихся в самом организме. От проницаемости ГЭБ в направлении кровь мозг и мозг кровь для различных молекул зависит в значительной степени состояние нервных клеток головного и спинного мозга, особо чувствительных даже к небольшим колебаниям состава и физико-химических свойств окружающей среды. Через различные участки ГЭБ из крови в ЦНС проникают те или иные соединения, необходимые для питания и деятельности нервных образований, различающихся как строением, так и химическим составом. В осуществлении барьерных функций особая роль принадлежит межклеточному матриксу, находящемуся между клетками стенок капилляров, и представленному протеогликанами.

Контрольные вопросы и задания:

1. Какие функции выполняет нервная ткань, из чего она состоит?

2. Напишите структуру основных макроэргов нервной ткани.

3. Почему наиболее интенсивный обмен белка происходит в синаптических образованиях нейронов?

4. Охарактеризуйте особенности метаболизма аминокислот в ткани головного мозга.

5. Схематически представьте пути образования аммиака при функционировании нервной клетки и пути его обезвреживания.

6. Выпишите все известные нейромедиаторы.

7. Напишите реакции биосинтеза и распада ацетилхолина с указанием ферментов.

8. Напишите химизм синтеза норадреналина из тирозина с указанием соответствующих ферментов.

9. Каковы особенности действия ферментов, участвующих в деградации катехоламинов – моноаминооксидазы(МАО)?

10. В чем заключается биологическая роль пептидов мозга? Приведите примеры.

11. Токсическое действие аммиака на клетки мозга объясняется, в частности, нарушением образования нейромедиаторов. Синтез какого из известных Вам нейромедиаторов будет нарушен в первую очередь?

12. Известно, что при дефиците тиамина в организме человека имеют место нарушения со стороны нервной системы: утрата рефлексов, повышенная возбудимость, помутнение сознания. Почему недостаток тиамина негативно сказывается на работе мозга?

13. При циррозе печени часто наблюдаются нарушения функций центральной нервной системы: снижение памяти, нарушение ориентировочных и поведенческих реакций. Накопление какого метаболита в нервной ткани может быть причиной таких расстройств?

14. При дефиците витамина В₆ у детей возникают судороги, которые довольно быстро исчезают при парэнтеральном введении пиридоксина. Имеется ли связь между дефицитом витамина В₆, нарушением метаболизма аминокислот и возникающими судорогами?

Ответы на задачи

Глава 1.

11. Нарушено созревание коллагена: гидроксилирование остатков пролина и лизина. Витамин С является коферментом гидроксилазы. Кровоточивость десен, расшатывание и выпадение зубов, подкожные геморрагии, плохое заживление ран наблюдаются при цинге.

12. При коллагенозах активируется гиалуронидаза, этот фермент способен разрушать клеточные мембраны. В результате в кровь выходит содержимое клеток: глюкозаминогликанов и гидроксипролина. Соединения растворимы в воде и вымываются из организма мочой. Маркером интенсивности распада коллагена служит гидроксипролин.

13. Кристаллическая решетка гидроксиапатита включает ионы кальция и фосфаты. Но некоторые ионы под действием различных факторов способны проникать на поверхность или внутрь кристалла за счет преодоления гидратной оболочки. В результате изменяются свойства кристаллов (проницаемость, резистентность к растворению, адсорбционные свойства). Если в кристаллическую решетку эмали вместо фосфатов встраиваются ионы магния, то снижается её резистентность к действию кариесогенных факторов. Замещение в гидроксиапатитах кальция на стронций сопровождается формированием стронциевых апатитов. При этом стронций вытесняет ионы кальция из решетки, но сам в ней не задерживается, что увеличивает порозность костей. При дефиците кальция этот эффект усугубляется. Такие изменения характерны для болезни Кашина-Бека («уровская болезнь»), которая поражает людей в раннем детском возрасте, живущих в долине реки Уров Забайкальского края и Амурской области.

14. Одно из наиболее распространенных заболеваний костной системы - остеопороз, при котором развивается разрежение костной ткани. Ионы кальция вымываются из этой ткани. Одним из БАВ, регулирующих фосфорно-кальциевый обмен, является кальцитриол – активная форма витамина Д. Последний является стероидным гормоном и образуется из холестерола. Основными местами синтеза данного стероида являются печень и кишечник. При паренхиматозной желтухе нарушен синтез холестерола, так как повреждается гепатоцит, в результате чего не происходит гидроксилирование витамина, то есть активация его. Часть витамина Д синтезируется (в норме), а часть поступает с пищей. Это липовитамин, поэтому для его всасывания необходимо наличие желчи. В печени происходит активация витамина с образованием 25 – гидроксихолекальциферола, а в почках функционирует фермент альфа 1-гидроксилаза, которая преобразует 25-гидроксихолекальциферол в 1,25-дигидроксихолекальциферол, то есть кальцитриол – гормон стероидной природы.