Общая характеристика химического состава и метаболизма мозга. Особенности метаболизма мозга при гипоксии. Особенности метаболизма нервной системы (углеводный, липидный, белковый).

Основным химическим компонентом мозга является вода, причем в сером веществе её больше, чем в белом. Сухой остаток представлен белками, липидами и минеральными веществами. Среди них в белом веществе мозга особенно много липидов - 17%. Доля белков в сером и белом веществе мозга приблизительно одинакова, она составляет, соответственно, 8 и 9%.

Мозг это глюкозозависимая ткань. Основной субстрат - глюкоза, от которой зависят поведенческие реакции человека.

Транспорт глюкозы в мозг является инсулиннезависимым. Адаптивное значение имеет изменение уровня глюкозы, а соответственно и инсулина.

Особенности окислительного метаболизма:

Высокий уровень потребления кислорода,

Большое количество липидов с ненасыщенными жирнокислотными радикалами,

Насыщенность железом белков-переносчиков,

Низкий уровень антиоксидантной защиты.

Головной мозг хорошо снабжается кровью и имеет интенсивный энергетический обмен.

Несмотря на то, что головной мозг составляет около 2% массы тела, при спокойном состоянии организма он утилизирует около 20% поглощенного кислорода и 60% глюкозы, которая полностью окисляется до СО2 и Н2О в цитратном цикле и путем гликолиза.

В клетках головного мозга практически единственным источником энергии, который должен поступать постоянно, является глюкоза. Только при продолжительном голодании клетки начинают использовать дополнительный источник энергии - кетоновые тела.

Запасы гликогена в клетках головного мозга незначительны. Жирные кислоты, которые в плазме крови транспортируются в виде комплекса с альбумином, не достигают клеток головного мозга из-за гематоэнцефалического барьера.

Аминокислоты не могут служить источником энергии для синтеза АТФ (АТР), поскольку в нейронах отсутствует глюконеогенез. Зависимость головного мозга от глюкозы означает, что резкое падение уровня глюкозы в крови, например, в случае передозировки инсулина у диабетиков, может стать опасным для жизни.

Главная функция нервной ткани - создание трансмембранного потенциала и синтез медиаторов.

В процессе генерации потенциала принимает участие протон, который способен обмениваться с внешней средой.

СО2+ Н2О --- Н2CО3, которая диссоциирует на Н+ НСО3-

Особенности метаболизма нервной системы

Клетки нервной ткани характеризуются постоянно высоким потреблением АТФ, затрачиваемой на процессы биосинтеза белков и липидов мембран, на процессы поддержания мембранного потенциала.

Высока потребность мозга и в кислороде - около 20% от всего количества.

Основным потребителем кислорода является процесс окисления углеводов.

Глюкоза - главный энергетический субстрат нервной клетки. Высокая потребность в энергии при низких запасах гликогена ставит нервные клетки в прямую зависимость от доставки глюкозы из крови, основным способом окисления глюкозы является аэробное окисление. Активность гексокиназы в мозге почти в 20 раз превышает таковую в других тканях.

Потребность в глюкозе довольно высокая. В спокойном состоянии мозг потребляет около 5 мг глюкозы в мин на 100 г массы мозга. В обычных условиях эта потребность удовлетворяется, однако гипогликемия вызывает нарушения функции клеток мозга. Это выражается в потере сознания и судорогах.

Особенности обмена липидов.

Нервная ткань отличается высокой интенсивностью обмена липидов в период развития организма и относительной стабильностью обмена у взрослого.

Особенности белкового обмена.

Поступление аминокислот из крови в клетки мозга зависит от особенностей клеток и от гемато-энцефалического барьера. Способность клеток нервной ткани к накоплению аминокислот ограничена. Преобладающими аминокислотами в клетках нервной ткани являются глутаминовая и аспарагиновая кислоты и их производные (N-ацетиласпарагиновая, глутамин, глутатион) и ГАМК.

В более высокой концентрации в мозге, по сравнению с другими клетками, находятся таурин (для него даже есть специальная система транспорта), цистатионин. Некоторые аминокислоты мозга выполняют функции нейромедиаторов (глицин, глутаминовая кислота) или используются для их синтеза (тирозин - для дофамина и норадреналина, триптофан - для серотонина, глутаминовая кислота - для ГАМК).