Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
АцА образуется с участием ацетил-КоА. Энзим, катализирующий эту реакцию, очищен и изучен. Точная функция АцА в мозге еще не ясна, хотя имеются предположения, что она является частью внутриклеточного фиксированного пула анионов или резервуаром ацетильных групп, а также источником N-аце-тилированных конечных групп для синтеза определенных бел-
49
ков и пептидов мозга. Показано, что ацетильные группы экзогенной АцА кислоты служат предпочтительным источником углерода для синтеза жирных кислот в развивающемся мозге. В головном мозге оказалось два пространственно разобщенных фонда АцА: малый, высокоактивный, локализованный в глии, и большой, медленно обменивающийся, — в нейронах.
2.2.3. Гамма-аминомасляная кислота
Одним из главных компонентов пула свободных аминокислот головного мозга различных животных является у-аминомас-ляная кислота (ГАМК), продукт а-декарбоксилирования глутаминовой кислоты. Цикл превращений ГАМК в мозге включает три сопряженных энзиматические реакции, получившие название ГАМК-шунта (схема 2.5).
Схема 2.5. Схема ГАМК-шунта (1 — глутаматдекарбоксила-за; 2 — ГАМК-трансаминаза; 3 — дегидрогеназа янтарного полу-альдегида)
Он является ответвлением ЦТК на участке от а-кетоглутарата до сукцината. При участии фермента глутаматдекарбоксилазы (ГДК, КФ 4.1.1.15) отщепляется первый карбоксил L-глутами-новой кислоты с образованием ГАМК.
Этот энзим присутствует только в ЦНС и главным образом в сером веществе. ГДК синтезируется в нейрональной соме, а затем 50
очень быстро транспортируется вдоль аксона. ГДК нуждается в пиридоксальфосфате в качестве кофактора, как большинство других декарбоксилаз аминокислот. Кофактор прочно связан с энзимом. Молекулярная масса энзима 85 кД, К^ для глутамата около 0,7 мМ, а Км для пиридоксальфосфата 0,05 М. ГДК специфичен для глутамата, слабо взаимодействует с аспарагиновой кислотой. Скорость ГДК-реакции — лимитирующая ступень синтеза ГАМК. Уровень ГАМК в различных областях нервной системы регулируется действием ГДК и при нормальных условиях мало зависит от действия энзимов деградации ГАМК. ГДК является маркером ГАМК-ергических синапсов.
Энзимы катаболизма ГАМК локализованы отдельно от ГДК. ГАМК-трансаминаза (ГАМК-Т, КФ 2.6.1.19) находится в сером веществе мозга, но встречается также и в других тканях. Она также требует пиридоксальфосфат в качестве кофактора и связана с ним прочно. ГАМК-Т обнаружена в митохондриях, в то время как ГДК и ГАМК локализованы в синаптосомах. Км ГАМК-Т для всех субстратов очень высока.
Конечный энзим шунта — дегидрогеназа янтарного полу альдегида — превращает янтарный полуальдегид в янтарную кислоту. Он распространен в ЦНС там же, где и ГАМК-Т. Это митохондриальный энзим, который специфичен для янтарного полуальдегида и НАД+, активируется сульфгидрильными реагентами и подавляется субстратом при концентрации последнего выше 10~4М.
ГАМК является наиболее широко распространенным медиатором торможения в нервной системе. У млекопитающих она локализована в нервных окончаниях тормозных нейронов ЦНС. ГАМК тормозит биоэлектрическую активность не только головного мозга позвоночных, но и нервных цепочек и ганглиев беспозвоночных животных. Соответственно ГАМК и ферменты ее обмена также локализованы в нервных структурах беспозвоночных, совпадающих с расположением тормозных синапсов. Физиологическое действие ГАМК обусловлено взаимодействием со специальными рецепторами и рассматривается далее в гл.7 и 8.
2.3. КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА АМИНОКИСЛОТ
Компартментализация метаболизма является ключевым фактором взаимоотношений между глутаматом, глутамином и ГАМК. Впервые это явление было открыто в лаборатории Вэл-
51
ша в конце 50-х — начале 60-х годов и известно под названием эффекта Вэлша. При определенных условиях в опытах с использованием меченых предшественников специфическая радиоактивность продукта, образованного в короткий промежуток времени, превышает специфическую активность предшественника (выделенного из ткани в тех же условиях) иногда в несколько раз. Эти наблюдения позволяют сделать заключение, что метаболизм имеет место в малом, высокоактивном пуле, а меченый предшественник разбавляется при выделении большим количеством немеченого предшественника из другого, малоактивного пула.
Инъекция меченого глутамата, аммония, бикарбоната, ацетата, бутирата, цитрата и других, как правило, приводила к тому, что специфическая радиоактивность глутамина была выше предшественника, изолированного вскоре после инъекции. Этот эффект не был обнаружен после инъекции меченой глюкозы, пирувата, лактата, глицерина. Данные позволили заключить, что глюкогенные субстраты метаболируют до аминокислот в ком-партментах (пулах, отсеках), отличных от тех, в которых обмениваются кетогенные субстраты.
Эффект Вэлша — специфическое свойство нервной системы и демонстрируется в опытах как in vitro, так и in vivo. В дальнейшем кинетическими исследованиями с различными метаболическими предшественниками было показано наличие в головном мозге различных метаболических компартментов цикла трикар-боновых кислот и аминокислот, связанных с этим циклом. Некоторые исследователи ограничивают число компартментов двумя — большим и малым, другие описывают до шести метаболических компартментов. Очевидным является факт, что каждый компартмент является суммой большого числа микрокомпартмен-тов с более или менее сходными метаболическими свойствами .
