Слайд 2
Функции нервной ткани
Генерация электрического сигнала (нервного импульса)
Проведение нервного
импульса
Запоминание и хранение информации
Формирование эмоций и поведения
Мышление
Слайд 3
Структура нервных клеток
Нервная клетка состоит из:
тела
клетки (сомы)
отростков (аксонов и дендритов)
концевых пластинок
С помощью
дендритов нейроны воспринимают, а посредством аксонов передают возбуждение. На периферии аксоны покрыты шванновскими клетками, образующими миелиновую оболочку с высокими изолирующими свойствами.
Слайд 5
головной мозг - 2% от массы тела;
потребляет 25% O2 в покое от общего потребления его
всем организмом;
наиболее интенсивно расходуют O2 клетки коры мозга и мозжечка.
При прекращении доступа O2 мозг может «просуществовать» немногим более 6 минут за счёт резерва лабильных фосфатов.
АТФ и креатинфосфат имеют значительное постоянство в ГМ.
Фосфорные соединения часто обновляются в ГМ.
ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА ГМ
Слайд 6
Серое вещество головного мозга - тела нейронов.
Белое
вещество – аксоны.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТАВА СЕРОГО И БЕЛОГО
В-В
H2O
в сером веществе 84%, в белом 70%. Белки
½ объёма в сером веществе, в белом 1/3.
Липиды
больше ½ от сухого остатка в белом веществе и 1/3 в сером.
головной мозг
спинной мозг
Слайд 7
40% сухой массы мозга приходится на белки.
Более 100 белков выявлено в ткани мозга.
Простые
белки
Нейроальбумины (на них 90% от всех белков), нейроглобулины, нейросклеропротеины (в беловом веществе), нейроколлаген, нейроэластины, нейростромины.
Сложные белки
Нуклеопротеины, липопротеины, протеолипиды (липидный компонент преобладает над белковым, сосредоточены в миелине) фосфопротеины, гликопротеины.
В мозговой ткани содержатся в значительном количестве ещё более сложные надмолекулярные образования, такие как липонуклеопротеины, липогликопротеины, липогликонуклеопротеиновые комплексы
Белки мозга
Слайд 8
Ферменты выделенные из ЦНС в кристаллическом виде
-ацетилхолинэстераза и креатинфосфокиназа. В ткани мозга присутствуют ЛДГ, альдолаза,
МАО и др.
До 75% АМК мозга представлены глутаматом, аспартатом и их производными ( N-ацетиласпарогиновая, глутамин, глутатион, ГАМК), также в ГМ много таурина и цистатионина.
Слайд 9
увеличение входа Ca2+,
повышение активности NO-синтазы,
усиление образования
активных форм кислорода,
окисление тиолов,
ингибирование Na, K –
АТФазы,
выход из синаптосом ЛДГ.
Глутамин в ГМ:
быстро синтезируется в глиальных клетках и очень медленно в нейронах
нейроны могут захватывать глутамин, секретированный глиальными клетками
образование глутамина – основной путь обезвреживания NH3 в ткани мозга.
причины повреждающего (нейротоксического) эффекта глутамата:
Слайд 10
образуют функциональную непрерывность
содержат до 50 аминокислотных остатков.
переносят информацию в синапсе, в других зонах непосредственного межклеточного
контакта
осуществляют дистантную регуляцию.
клетки имеют рецепторы для регуляторных пептидов.
ничтожная концентрация регуляторных пептидов вызывает мощный эффект
Схема образования регуляторных пептидов
из неактивного белка-предшественника про-опиомеланокортина (ПОМК).
Регуляторные пептиды
Слайд 11
РЕГУЛЯТОРНЫЕ ПЕПТИДЫ - физиологически активные вещества, играющие ведущую роль
в регуляции и реализации многих функций организма (вазопрессин, окситоцин,
панкреатические пептиды,(глюкагон), нейротензины, кинины, ангиотензины, кальцитонин).
КЛАССИФИКАЦИЯ:
нейропептиды, к которым относят опиоидные пептиды, или эндогенные опиаты (лей- и метэнкефалины, эндорфины, динорфин и др.), - это вещества, избирательно связывающиеся в структурах мозга и периферических тканях с рецепторами, специфическими для морфина, а также
многие вещества, не связывающиеся с рецепторами морфина, напр. вещество Р, пептид дельтасна, бомбезин;
гипоталамические нейрогормоны, регулирующие выброс в кровоток гипофизарных гормонов.
периферические пептиды - брадикинин, ангиотензины, вазоинтестинальный пептид (ВИП), Холецистокинин и др., пептидные гормоны окситоцин и вазопрессин.
Слайд 12
Опиоидные регуляторные пептиды.
Опиоидные пептиды:
-Опиум - субстанция, выделенная из
мака, обладет анальгетическим и эйфорическим эффектом
-Основное действующее начало опиума-
морфин. Эффекты морфина:
Обезболивающие эффекты морфина осуществляются через задние рога спинного мозга;
эйфорическое влияние – гипоталамус;
засыпание связано с общим торможением стволовых структур
Виды опиоидных пептидов:
1) эндоморфины (4 ак)
2) энкефалины (5 ак)
3) динорфины (8 и более ак)
4) эндорфины (10 и более ак):
α-эндорфин – стимулятор эмоционального поведения и двигательной активности. Опиоидная активность мало выражена.
β-эндорфин – опиоид, анальгезия, ретроградная амнезия.
γ-эндорфин – нейролептик, опиоидные свойства мало выражены.
Опиоидные пептиды влияют на 3 вида рецепторов(мю-, дельта-, каппа).
Слайд 13
Механизм действия опиоидных пептидов:
- вызывают очень сильное пресинаптическое
торможение и могут привести к полному обезболиванию, но анальгетический
эффект носит временный характер, т.к. проводящий боль нейрон быстро «нарабатывает» дополнительное количество аденилатциклазы. С каждым разом активность аденилацитклазы растет, что требует увеличения вводимой для достижения анальгезии (привыкание)
- При попытке отказа от морфина кол-во цАМФ в пресинаптическом окончании может оказаться выше нормы. Это приводит к более интенсивной передачи боли. В таком случае можно говорить о зависимости, которая проявляется в абстинентном синдроме (депрессия, боли) чтоб снять боль надо вводить морфин, возникает замкнутый круг. Привыкание формируется очень быстро (3-5 применений).
Функции опиоидных пептидов:
1) Блокировка сигналов о боли
2) Общее тормозное действие на ЦНС
3) Эйфорические состояния
4) Контролируют функции всех систем органов (дыхательная, сердечно-сосудистая, пищеварительная, половая, иммунная, выделительная)
5) Снимают тревожность
Слайд 14
Углеводы
Количество углеводов и продуктов их метаболизма в
ткани мозга мало:
1. резервные углеводы - гликоген (0,1 %)
2.
глюкоза (1 -4мкмоль/л)
3. гексозофосфаты
4. триозофосфаты
5. ПВК
6. молочная кислота.
ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА:
-ткань мозга бедна углеводами (гликоген, глюкоза)
-100-120 гр. глюкозы в сутки используется в ткани мозга.
90% глюкозы в ткани мозга окисляется до CO2, H2O, энергии.
есть пентозный цикл и гликолиз.
распад гликогена идёт путём фосфоролиза с участием цАМФ.
Кетоновые тела как энергетический субстрат используются мозгом лишь при голодании и длительной работе. Метаболизм мозга за счёт резерва углеводов долго продержаться не может, так как содержание гликогена здесь невелико (0,1%). С этим связано развитие комы при избыточном введении инсулина. В ткани мозга активны ГК, ФФК.
Слайд 15
Липиды
ЛИПИДОВ в сером веществе - 25%, в белом
веществе - 50%.
Классы липидов нервной ткани:
1. ФОСФОЛИПИДЫ (до 50%)
- ЛЕЦИТИН.
2. ГЛИКОЛИПИДЫ - ЦЕРЕБРОЗИДЫ, ГАНГЛИОЗИДЫ.
3. ВЖК - в основном непредельные, содержащие по 4 - 5 двойных связей.
4. Холестерин (25%) в свободном виде. Мозг даже называют депо холестерина.
5. Нейтральные жиры - в незначительном количестве в ГМ, но в большом количестве в периферических нервах.
Находятся в клеточных и субклеточных мембранах нейронов и в миелиновых оболочках.
На фосфоглицериды приходится 60% от всех липидов в сером веществе и 40% в белом веществе. В белом веществе холистерина, сфингомиелинов, цереброзидов больше, чем в сером веществе.
В мозговой ткани обнаружены ганглиозиды и немного нейрального жира. В миелиновой оболочке 70-80% липидов и 20-30% белков.
Основной фосфоглицерид - фосфатидилэтаноламины. Основной галактолипид – цереброзиды. Содержание сфингомиелинов невелико в ГМ и выше в миелине периферических нервов. Скорость обновления липидов низкое, медленно протекает механизм холистерина, цереброзидов, фосфатидилэтаноламинов, сфингомиелинов.
Слайд 16
25 г холестерина в головном мозге взрослого, 2
г у новорождённого. Холестерин синтезируется в период роста, скорость
процесса с возрастом падает. Основная масса холестерина у взрослых неэстерифицирована, эфиры обнаруживаются лишь в участках активной миелинизации. Быстро обновляются фосфатидилхолин и фосфатидилинозитиды. Они синтезируются в мозге из жирных кислот и глюкозы. Синтез цереброзидов и сульфатидов протекает в развивающемся мозге наиболее интенсивно в период миелинизации. До 90% цереброзидов находится в миелиновых оболочках, ганглиозиды – компоненты нейронов. В нейронах много фосфоглицеридов в миелиновых оболочках сфингомиелина. Отсутствие тимусных гормонов приводит к значительным сдвигам количества и спектра липидов головного мозга, при этом повышается ПОЛ.
Слайд 17
Белки миелиновой оболочки
Основной белок (30% от общего
белка миелина). Если блокировать этот белок то воспалительный процесс
в мозге, демиелинизация и паралич конечностей.
Протеолипидная белковая фракция.
Кислый протеолипид. В миелине обнаруживается цАМФ-зависимая киназа, которая фосфорилирует белок миелина, и фосфодиэстераза, гидролизующая цАМФ. Период полужизни миелина – 1 месяц.
Миелин – изолятор, обеспечивает в 6-ть раз более быстрый перенос нервного импульса, чем в немиелинизированных волокнах. В миелиновой оболочке отношение холестерин : фосфоглицериды : галактолипиды составляет 4 : 3 : 2.
Слайд 18
Циклические нуклеотиды
участвуют в синаптической передаче нервного импульса.
Много цАМФ и цГМФ в головном мозге.
Минеральные вещества
Фосфора
в белом веществе больше, чем в сером. В ткани мозга дефицит анионов. Он покрывается за счёт липидов. Участие липидов в ионном балансе одна из их функций в деятельности головного мозга.
Слайд 19
Нуклеиновые кислоты
ДНК не синтезируется
Содержание и скорость синтеза
РНК большая
Пиримидиновые нуклеотиды поступают из крови через гематоэнцефалический барьер
Пуриновые
нуклеотиды синтезируются в нервной ткани
Циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ) содержатся в нервной ткани в большом количестве
Слайд 20
Энергетический обмен головного мозга
Источник АТФ
Только (!) аэробный распад
глюкозы
Аэробная продукция АТФ может быть активирована лишь в очень
небольшой степени, поскольку активность изоцитатратдегидрогеназы в базальных условиях близка к максимуму
Жирные кислоты не проникают через гематоэнцефалический барьер
Анаэробный гликолиз практически не способен к активации
Аминокислоты не могут служить источником энергии для синтеза АТФ (АТР), поскольку в нейронах отсутствует глюконеогенез.
Даже непродолжительная гипоксия вызывает необратимые нарушения в нейронах
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.
Слайд 21
Особенность обменя углеводов и энергообмена
Потребление глюкозы
Гексокиназа имеет очень
низкое значение Km и оченьы высокое – Vmax.
Резерв углеводов
Содержание
гликогена около 0,1% от массы сухого вещества
Гормональная регуляция обмена углеводов
В ЦНС не регулируется инсулином, потому что инсулин не проникает через гематоэнцефалический барьер
Все глюкозные транспортеры в клетках ЦНС – инсулин-независимые
Инсулин может непосредственно влиять на обмен веществ в периферических нервах
Слайд 25
Нейромедиаторы и нейрогормоны
Нервные клетки управляют функциями организма с
помощью химических сигнальных веществ, нейромедиаторов и нейрогормонов.
Нейромедиаторы
— короткоживущие вещества локального действия; они выделяются в синаптическую щель и передают сигнал соседним клеткам.
Нейрогормоны — долгоживущие вещества дальнего действия, поступающие в кровь. Однако граница между двумя группами достаточно условная, поскольку большинство медиаторов одновременно действует как гормоны.
Слайд 26
Критерии, по которым вещество может быть отнесено к
медиаторам.
В нервных волокнах есть ферменты, необходимые для синтеза медиатора
При
раздражении нерва вещество должно выделяться и реагировать со специальным рецептором и вызывать биологическую реакцию.
Должны существовать механизмы, прекращающие действие медиатора.
Слайд 28
Химическое строение
По химическим свойствам нейромедиаторы подразделяются на несколько
групп. В таблице на схеме приведены наиболее важные представители
нейромедиаторов — более чем 50 соединений.
Наиболее известным и часто встречающимся нейромедиатором является ацетилхолин, сложный эфир холина и уксусной кислоты. К нейромедиаторам относятся некоторые аминокислоты, а также биогенные амины, образующиеся при декарбоксилировании аминокислот. Известные нейромедиаторы пуринового ряда — производные аденина. Самую большую группу образуют пептиды и белки. Небольшие пептиды часто несут на N-конце остаток глутаминовой кислоты в виде циклического пироглутамата (5-оксопролин; однобуквенный код:
Слайд 29
Ацетилхолин – сложный эфир уксусной кислоты и холина.
Деполяризация мембраны синаптических окончаний вызывает быстрый ток ионов кальция
в клетку. Для выброса содержимого одного пузыря надо 4 иона Ca2+. Ацетилхолин взаимодействует с белком-хеморецептором постсинаптической мембраны.
Изменяется проницаемость мембраны – увеличивается её пропускная способность для ионов натрия.
Инактивация ацетилхолина в холинэргических синапсах:
ацетилхолин
ацетилхолин эстераза холин + уксусная кислота
Активный транспорт ацетилхолина в нейрон, где он накапливается для последующего повторного использования.
Слайд 31
Норадреналин действует на адренэргические рецепторы. Повышение цАМФ приводит
фосфорилированию белков постсинаптической мембраны
Ферменты синтеза катехоламинов образуются в теле нейронов и с аксоплазматическим током транспортируются в окончания нервов.
Инактивация
МАО инактивирует норадреналин, дофамин, серотонин в пресинаптической мембране.
Норадреналин вторично поглощается симпатическими нервами
Слайд 32
Дофамин, серотонин, ГАМК.
Депрессия связана с недостатком катехоламинов.
Нарушение
обмена серотонина может быть причиной возникновения психических заболеваний. Острый стресс приводит к снижению серотонина в синаптической щели. При болезни Паркинсона в полосатом теле мозга снижено содержание дофамина.
ГАМК – медиатор торможения. При недостатке ГАМК у детей после рождения возникают судороги.
Резерпин ингибирует депонирование катехоламинов в синаптических пузырьках. Применяется для снижения артериального давления, при лечении шизофрении.
Аминазин и галоперидол блокируют дофаминовые рецепторы. При шизофрении усилена дофаминэргическая импульсация и эти лекарства целесообразны.
Слайд 33
Глицин – медиатор торможения, подобный ГАМК. Функционирует в
синапсах спинного мозга. Стрихнин, апамин (компонент пчелиного яда) связываются
с глициновыми рецепторами, вытесняя глицин. При передозировке стрихнина судороги.
НАД нейротропен, применяется при лечении психозов. НАД специфически взаимодействует с ГАМК – бензодиазепиновым рецепторным комплексом синаптических мембран.
Нейротрубочки и нейрофиламенты – основные цитоплазматические органеллы аксона. Нейротрубочки состоят из глобулярного гликопротеида тубулина. ГТФ инициирует активацию белка. Микрофиламенты – тонкие цитоплазматические белковые нити. Особенность химического состава и мозга – присутствие в нём 2-х сильнокислых белков: S-100 содержится в глие изменение его свойств нарушает структуру нейронов и проведение нервных импульсов. Белок 14-3-2 в сером веществе содержится, перемещается из тела клетки системой медленного транспорта.