Химический состав нервной ткани
Нервная система включает головной и спинной мозг и периферические нервы. Химический состав нервной ткани очень сложный. Она состоит из разнообразных веществ, входящих в состав других тканей организма и некоторых веществ, встречающихся почти исключительно в нервной ткани. Различные отделы нервной системы, выполняющие разные функции, как, например, серое и белое вещество полушарий головного мозга, мозжечок, продолговатый мозг, спинной мозг, периферические нервы, имеют неодинаковый состав. Это позволяет сделать заключение, что различие в функции нервной системы связано с определенным различием химического состава ее отделов.
Химический состав мозга меняется с возрастом. В мозговой ткани новорожденного цереброзиды почти полностью отсутствуют. Увеличение их количества идет параллельно с формированием миелиновых оболочек. С возрастом сухое вещество увеличивается, а количество фосфорных соединений уменьшается.
Неодинаково также содержание фосфорных соединений в мозгу животных разного пола. Так, у самок количество фосфолипидов и общего фосфора больше, чем у самцов.
Различные отделы нервной системы отличаются прежде всего по содержанию в них воды. Наиболее богата водой кора больших полушарий мозга, выполняющая важную и сложную функцию, менее — белое вещество мозга, затем спинной мозг и, наконец, нервные волокна.
То же самое наблюдается в содержании белкав разных отделах нервной системы, а количество липидов меняется в обратном порядке. Ниже приводятся общие показатели химического состава различных отделов нервной системы:
Отделы нервной системы Вода Белки Липиды
Серое вещество мозга 82,7 51,0 25,0
Белое вещество мозга 74,0 33,0 40,0
Спинной мозг 72,8 31,0 . 43,0
Периферические нервы 60,0 28,5 50,0
Белки нервной тканиочень разнообразны. Среди них обнаружены белки, близкие по своим свойствам к альбуминам и глобулинам, белки типа кератинов и эластина, нуклеопротеиды и липопротеиды. В сером веществе мозга содержатся белки нейроглобулины и нейростромин, в составе которых до 0,5 % фосфора. Нейроглобулин является дезоксирибонуклеопротеидом, а нейростромин— рибонуклеопротеидом. Около 20—45 % всех органических веществ ядер серого и белого вещества приходится на долю нуклеиновых кислот. При этом 20—30 % нуклеиновых кислот ядер нервных клеток мозга составляет РНК, количество которой в других клетках организма значительно меньше.
В белках мозга находится также нейрокератин, который по растворимости и устойчивости к действию протеолитических ферментов похож на кератин других тканей. Он отличается от кератинов кожи и шерсти по своему химическому строению (нейрокератин является липопротеидом, растворим в хлороформе) и аминокислотному составу (например, аргинина в нем содержится в 2 раза меньше, чем в кератине). Нейрокератин сосредоточен главным образом в белом веществе мозга и нервных волокнах (аксонах). Нейрокератик вместе с фосфолипидами образует оболочку нервного волокна,
Среди белков мозга обнаружены также коллаген и эластин.
Белки нервной ткани нередко образуют с липидами сложные комплексы — липопротеиды и протеолипиды.
Большое место среди белков нервной системы составляют белки-ферменты всех видов обмена веществ. В мозгу и периферических нервах обнаружены ферменты, катализирующие превращения белков, углеводов и липидов. В частности, в нервной ткани найдены: амилаза, мальтаза, фосфорилаза, кислая и щелочная фосфатазы, фосфотидазы, РНК-аза и ДНК-аза, протеазы, холинэстеразы, кар-бангидраза, каталаза, цитохромная система, дегидрогеназы, ферменты гликолиза и окислительного декарбоксилирования кетокислот, оксидазы и декарбоксилазы аминокислот, транспортные АТФ-азы и др. Следовательно, нервная система большим набором ферментов обеспечивает все стороны ее обменных процессов.
Углеводы. Внервной ткани содержатся гликоген (100— 150 мг%), глюкоза 150 мг % и пентозы. В мозгу содержатся гетерополисахариды, главным образом ганглиозиды - гликолипиды, которые состоят из остатков глюкозы, галактозы, сфингозина, высших жирных кислот и нейраминовой кислоты. В результате исследования биохимических механизмов синаптической передачи нервного импульса установлена значительная роль ганглиозидов и фермента нейраминидазы (расщепляет нейраминовую кислоту) в синаптических мембранах. Предполагают, что нейраминидаза является мембранным ферментом, а ганглиозиды, которые содержат нейраминовую кислоту, служат одним из компонентов активного транспорта ионов.
Липиды.В нервной ткани обнаружены фосфолипиды, холестерол и холестериды, цереброзиды и небольшое количество глицеридов.
Количественную характеристику и состав различных липидов можно видеть на примере мозга крупного рогатого скота:
Жирные кислоты липидов мозга обладают более высокой степенью ненасыщенности, чем в липидах других тканей. Среди непредельных жирных кислот нервной ткани встречаются такие, которые имеют 4 (арахидоновая кислота) и даже 5 (клупанодоновая кислота) двойных связей. Большинство жирных кислот входит в состав фосфолипидов, далее по количеству жирных кислот идут цереброзиды, сфингомиелины и, наконец, нейтральные жиры. Состав липидных веществ мозга отличается от их состава в других органах и тканях и прежде всего тем, что в нервной ткани содержится много фосфолипидов и холестерола.
Нервная ткань наиболее богата кефалином, сфингомиелином (плазмалогены), на долю которых приходится 1/3 всех фосфолипидов в белом веществе мозга и около 1/5 в сером веществе.
Большинство холестерола в нервной системе находится в свободном состоянии, а не в виде холестеридов. Часть холестерола мозга связана с белками. Содержание холестерола в нервной системе увеличивается с возрастом.
Для серого вещества полушарий мозга характерна высокая концентрация ганглиозидов.
Минеральные веществанервной ткани распределены в разных отделах нервной системы примерно равномерно. В головном и спинном мозге найдены К, Na, Ca, Mg, Cu, Fe, Al, Zn, Mn, Co, P, Cl, I, S. Некоторые ионы, особенно ионы калия, играют большую роль в нервной деятельности, в частности в проведении импульсов по нервному волокну. Большинство гонов находится в связанном состоянии с белками и липидами.
Экстрактивные вещества.В нервной ткани обнаружены азотистые и безазотистые низкомолекулярные вещества, встречающиеся в других органах и тканях (печень, мышцы). Из азотистых экстрактивных веществ обнаружены: креатин, фосфокреатин, АТФ и АДФ, свободные аминокислоты, холин, ацетилхолин, серотонин, γ-аминомасляная кислота, мочевая кислота, глютамин и аспарагин, гистамин и др. К безазотистым экстрактивным веществам относят глюкозу, инозит, лактат, пируват, триозо- и гексозофосфаты.