Метаболизм глутаминовой кислоты занимает центральное место в обмене аминокислот в мозге. Она и ее производные составляют более 50% общего количества аминоазота мозга. Глутаминовая кислота образуется в нервных клетках из глюкозы, поступающей с током крови. Около 10% всей глюкозы, поглощается мозгом, используется на синтез глутаминовой кислоты. Глутамат может образовываться:
а) путем трансаминирования – перенос аминогруппы от любого αаминокислоты на αкетоглутарат;
б) путем прямого аминирования αкетоглутарату аммиаком под действием глутаматдегидрогеназы.
Образование глутаминовой кислоты с αкетоглутарату – важный механизм нейтрализации аммиака в тканях мозга.
При возбуждении нервной системы образования аммиака в клетках увеличивается. Основным источником его при возбуждении является дезаминирование адениловых нуклеотидов (АМФ).
Метаболизм глутаминовой кислоты и белков в нервной системе
Аммиак очень токсичен для клеток мозга, поскольку на его обезвреживание используется αкетоглутарат – промежуточный продукт цикла Кребса (см. выше). Торможение протекания реакций ЦЛК приводит к прекращению аэробного окисления глюкозы – основного источника энергии в нервных клетках и, соответственно, всех метаболических реакций, требующих АТФ.
В условиях образования избыточного количества NН3 большая часть глутаминовой кислоты превращается в глютамин (ГЛН) под действием глутаминсинтетазы.
В отличие от глутамата, который плохо проникает через клеточные мембраны, глутамин – нетоксична вещество. Он свободно диффундирует в кровь и спинномозговую жидкость, тем самым выносит из клеток мозга две молекулы аммиака.
В клетках мозга мочевина как основной конечный продукт обезвреживания аммиака не образуется, хотя здесь имеются почти все энзимы орнитинового цикла (кроме орнитинтранскарбомоилазы). Назначение неполного орнитинового цикла в нервных клетках до сих пор не выяснено.
Функции глутаминовой кислоты в нервной ткани:
1. Обезвреживание аммиака.
2. Энергетическая. Глутамат не претерпит интенсивного окисления и поэтому не оказывает значительного вклада в энергетическое обеспечение работы мозга, но его обмен поставляет промежуточные метаболиты в цикл лимонной кислоты.
3. Дезаминирование аминокислот. Глутамат участвует в реакциях косвенного дезаминирования других аминокислот.
4. Синтез заменимых аминокислот. Как донор аминогруппы глутаминовая кислота принимает участие в биосинтезе других заменимых аминокислот.
Особенно важное значение имеет образование аспарагиновой кислоты, которая синтезируется в нервной ткани при участии аспартатаминотрансферазы. В дальнейшем с аспартата в реакции с ацетилКоА синтезируется уникальная соединение нервной ткани – Nацетиласпартат. Большая часть Nацетиласпартату (NАА) образуется в митохондриях нейронов при участии аспартатNацетилтрансферази. Концентрация NАА в нервных клетках наибольшая (67 нмоль / г) по сравнению с другими тканями и достигает количества глутамата и его производных. Биологическая роль NАА в нервной системе до конца не выяснена. Считают, что в тканях мозга он:
а) постоянный источник ацетильных радикалов для синтеза ацетилхолина, жирных кислот, миелина и т.п.;
б) возможно, поддерживает отрицательный заряд содержания нервных клеток;
в) вместе с Nацетилглутаматом входит в состав пептидов;
г) имеет высокую осмолярность, поэтому при повышении его уровня вода накапливается в клетках головного мозга и возникает хронический отек.
Концентрация NАА в мозге может быть установлена методами магнитнорезонансной спектроскопии и имеет диагностическое и прогностическое значение. )
5. Синтез глутатиона. Глутаминовая кислота – структурный компонент трипептида глутатиона – одного из компонентов антиоксидантной системы организма.
6. Образование γаминомаслянои кислоты (ГАМК). Путем декарбоксилирования под действием специфической глутаматдекарбоксилазы глутаминовая кислота превращается в ГАМК. Энзим распространен в основном в тканях нервной системы. Наибольшее количество ГАМК сосредоточена в сером веществе головного мозга, спинном мозге и периферических нервах ее значительно меньше. Распределение γаминомаслянои кислоты соответствует распределению клеток, проявляющих тормозной эффект на другие клетки. ГАМК выполняет функцию тормозного медиатора в синапсах. Кроме того, она имеет регуляторную функцию внутри самого нейрона, частично определяет уровень общей возбудимости: низкое содержание медиатора способствует развитию судорог, стойкое повышение количества ГАМК препятствует судорогам.
Синтез ГАМК с глутаминовой кислоты создает (ГАМКшунт) – путь в обход цикла лимонной кислоты. ГАМК превращается в сукцинат, который включается в цикл трикарбоновых кислот, минуя глутаматдегидрогеназну реакцию. ГАМКшунт функционирует в клетках головного и спинного мозга и не играет существенной роли в других тканях, поэтому концентрация γаминомаслянои кислоты в мозге значительно выше, чем в других местах.
Метаболизм глутамата и других аминокислот зависит от поступления в клетки мозга витамина В6. Последний в форме пиридоксальфосфата является коферментом аминотрансфераз и декарбоксилаз аминокислот. Апофермент глутаматдекарбоксилазы плохо связывает пиридоксальфосфат, поэтому при его недостаточности образования ГАМК в мозге нарушается. Наследственное снижение сродства глутаматдекарбокислазы к своему коэнзима приводит к снижению синтеза ГАМК в мозге, развивается пиридоксинзалежний состояние, сопровождающееся судорогами и смертью ребенка в раннем возрасте.
Метаболизм белков нервной системы
Белки головного мозга активно обновляются, но в разных его частях этот процесс проходит с разной скоростью. Белки серого вещества полушарий мозга и мозжечка обновляются очень быстро. В белом веществе мозга, наоборот, синтез и катаболизм протеинов происходит медленнее.
При различных функциональных состояниях ЦНС интенсивность метаболизма белков меняется. Сильные раздражители – фармакологические средства, электрический ток, громкие звуки, зрительные стимулы, эмоции – повышают скорость синтеза РНК и белков в отдельных участках мозга. Под влиянием наркоза скорость образования и синтеза белков снижается.
(No Ratings Yet)
Загрузка...