Обмен веществ в нервной системе

Нервная система реагирует на все виды раздражений (внешние и внутренние) и отличается высокой активностью обмена веществ, особенно головной мозг и, в частности, серое вещество коры больших полушарий. Характерная особенность обмена веществ в нервной ткани — высокая потребность ее в питательных веществах, особенно в углеводах при относительно ограниченных их запасах. Головной и спинной мозг — интенсивные потребители кислорода (примерно 25 % кислорода, усваиваемого организмом, потребляется нервной системой, составляющей 1,5—2,5 % массы тела).

Обмен углеводов.Углеводы — основной энергетический материал, обеспечивающий функции мозга и нервной системы в целом. В связи с этим дыхательный коэффициент мозга равняется единице или близок к ней. Однако запасы углеводов в мозгу небольшие, и он все время находится на поточном обеспечении глюкозой крови. Глюкоза поглощается нервной тканью в два раза больше, чем мышцами, и втрое больше, чем почками. Подсчитано, что на 100 г мозга животных за 1 мин в среднем используется 5 мг глюкозы. Из этого количества 85% окисляется до СО2 и Н2О. Промежуточные продукты этого процесса, особенно пировиноградная кислота, в значительных количествах (30—40%) используются для синтеза аминокислот, что составляет одну из особенностей обмена углеводов в мозге.

Главный путь расщепления гликогена в мозгу — гидролиз под влиянием а-амилазы (но не фосфорилаз, который ярко выражен в мышцах). В мозгу выявлены все основные группы ферментов, катализирующих углеводный обмен.

В нервной ткани выражена высокая активность обновления гликогена, особенно в больших полушариях.

Обмен белков и аминокислот.Наибольшее количество белков содержится в сером веществе мозга (на сухую ткань), выполняющем важнейшие функции.

В наиболее дифференцированных частях центральной нервной системы происходит активнейший обмен белков. У живот­ных, через 24 ч после введения им радиоактивной аминокислоты, наибольшее количество ее выявляется в сером веществе мозга, меньше — в белом и еще меньше в периферических нервах.

Одна из особенностей обмена белков в нервной ткани — высокая обмениваемость фосфора в фосфопротеидах. В сером веществе головного мозга и других отделах нервной системы активно осуществляется преобразование глютаминовой кислоты в аспарагиновую, а также декарбоксилирование глютаминовой кислоты в γ-аминомасляную кислоту.

Глютаминовая, аспарагиновая и у-аминомасляная кислоты, усиливая энергетический обмен в нервной системе, играют существенную роль в процессах адаптации организма к гипотермии. Обмен глютаминовой кислоты в тканях мозга тесно связан с обменом аммиака и составляет важное звено всего белкового метаболизма (синтез глютамина). Метаболизм глютаминовой кислоты наиболее активен в митохондриях нервных клеток.

Аммиак в составе глютамина не только обезвреживается, но и может быть использован для биосинтеза ряда аминокислот и белков.

Окислительное дезаминирование аминокислот в нервной ткани доказано только для глютаминовой кислоты: превращение аминокислот в мозгу осуществляется преимущественно трансаминированием и непрямым дезаминированием.

Представляет определенный интерес выявление специфической роли РНК в мозговой ткани. Нервные клетки очень богаты интенсивно обменивающей РНК. Возможно, это связано не только с обычными функциями РНК, характерными для всех клеток, но и какой-то специфической ролью. В частности, привлекают внимание исследования, в которых делается попытка установления связи между обменом РНК и явлением длительной памяти.

Обмен липидов.Метаболизм жирных кислот в нервной ткани протекает относительно медленно в отличие от обмена сложных липидов. В тканях мозга активно синтезируются холестерол и фосфолипиды. При рационе, не содержащем холестерол, в центральной нервной системе количество его не уменьшается, а наоборот, увеличивается, что свидетельствует об активном биосинтезе этого вещества.

Из фосфолипидов мозга наиболее интенсивно вовлекаются в процессы обмена инозитфосфолипиды. Активность преобразования липидов значительно усиливается в нервной ткани, когда жиры и жироподобные вещества вступают в комплексные соединения с белками.

Направленность и интенсивность обмена веществ в нервной ткани находится в определенной связи с витаминами группы В и некоторых аминов.