Метаболизм аминокислот и белков

Общее содержание аминокислот в ткани мозга человека в 8 раз превышает

концентрацию их в крови. Аминокислотный состав мозга отличается

определенной специфичностью. Так, концентрация свободной глутамино-

вой кислоты в мозге выше, чем в любом другом органе млекопитающих

(10 мкмоль/г). На долю глутаминовой кислоты вместе с ее амидом глу-

тамином и трипептидом глутатионом приходится более 50% α-аминоазота

головного мозга. В мозге содержится ряд свободных аминокислот, которые

лишь в незначительных количествах обнаруживаются в других тканях

млекопитающих. Это γ-аминомасляная кислота, N-ацетиласпарагиновая

кислота и цистатионин (см. главу 1).

Известно, что обмен аминокислот в мозговой ткани протекает в разных

направлениях. Прежде всего пул свободных аминокислот используется как

источник «сырья» для синтеза белков и биологически активных аминов.

Одна из функций дикарбоновых аминокислот в головном мозге – связы-

вание аммиака, освобождающегося при возбуждении нервных клеток.

Поступления аминокислот в мозговую ткань и выход из нее, а также

использование глюкозы крови для синтеза аминокислот нейронов и глии

634в разных отделах мозга различны. Эти различия в существенной мере

обусловлены наличием гематоэнцефалического барьера, который следует

рассматривать конкретно для каждого вещества или класса веществ. Ге-

матоэнцефалический барьер не следует представлять как единое струк-

турное образование, создающее преграду для транспорта; различие отно-

сительно скоростей поступления веществ в разные отделы мозга может

быть обусловлено особенностями эпителия сосудов, базальной мембраны

или расположения прилегающих отростков глиальных клеток. В условиях

in vitro (в отсутствие барьера) многие аминокислоты накапливаются в клет-

ках мозга за счет активного транспорта, в котором участвует несколько

самостоятельных Na+

-зависимых транспортных систем.

Установлено, что белки в головном мозге находятся в состоянии

активного обновления, о чем свидетельствует быстрое включение радиоак-

тивных аминокислот в молекулы белков. Однако в разных отделах голов-

ного мозга скорость синтеза и распада белковых молекул неодинакова.

Белки серого вещества полушарий большого мозга и белки мозжечка

отличаются особенно большой скоростью обновления. В участках голов-

ного мозга, богатых проводниковыми структурами – аксонами (белое

вещество головного мозга), скорость синтеза и распада белковых молекул

меньше.

При различных функциональных состояниях ЦНС наступают изменения

в интенсивности обновления белков. Так, при действии на организм

животных возбуждающих агентов (фармакологические средства и электри-

ческий ток) в головном мозге усиливается интенсивность обмена белков.

Под влиянием наркоза скорость распада и синтеза белков снижается.

Возбуждение нервной системы сопровождается повышением содержания

аммиака в нервной ткани. Это явление наблюдается как при раздражении

периферических нервов, так и при раздражении мозга. Считают, что

образование аммиака при возбуждении в первую очередь происходит за

счет дезаминирования АМФ.

Аммиак – очень ядовитое вещество, особенно для нервной системы.

Особую роль в устранении аммиака играет глутаминовая кислота. Она

способна связывать аммиак с образованием глутамина – безвредного для

нервной ткани вещества. Данная реакция амидирования протекает при

участии фермента глутаминсинтетазы и требует затраты энергии АТФ (см.

главу 12). Непосредственный источник глутаминовой кислоты в мозговой

ткани – путь восстановительного аминирования α-кетоглутаровой кислоты;