Липиды центральной нервной системы и структура клеточных мембран (11148)

Посмотреть архив целиком












Липиды центральной нервной системы и структура клеточных мембран




Введение


Липиды являются не только структурными компонентами ЦНС, но и важнейшими участниками функциональной активности. Головной мозг характеризуется высоким содержанием липидов. Мозг содержит уникальные мембранные структуры – миелиновые оболочки, которые имеют самое высокое содержание липидов по сравнению с другими тканями или субклеточными структурами, за исключением адипозной ткани. Для ЦНС характерно и наибольшее структурное разнообразие липидов по сравнению с мембранами других органов.

Липидный состав нервной ткани практически постоянен и остается неизменным даже под влиянием внешних факторов, которые меняют липвдный состав висцеральных органов и плазмы. Это – следствие защищенности ЦНС от различных внешних воздействий. Изменение липидного состава нервной ткани рассматривается обычно как патология, хотя при этом следует помнить, что существенные изменения в липидном составе нервной системы происходят в период развития.

Вся сложнейшая деятельность нервной ткани опосредуется через мембраны, в формировании и функционировании которых липиды принимают непосредственное участие.

В клетках нервной системы представлено несколько типов высокоспециализированных мембран: соматические мембраны мульти- и униполярных нейронов, мембраны дендритов, миелинизированных и немиелинизированных аксонов, аксонного холмика, где генерируется потенциал действия, мембраны рыхлого и компактного миелина, мембраны синаптических пузырьков, пре- и постсинаптические мембраны, мембраны макро- и микроглии. Возбудимость этих мембран колеблется в широких пределах от высоковозбудимых до относительно устойчивых мультимембранных структур миелина. В составе, строении и функционировании мембран нервной ткани еще очень много неясного. Для того чтобы раскрыть надмолекулярную организацию этих мембран, надо иметь достаточно полное представление об их липидном и белковом составе. Однако исследователи пока не владеют этими сведениями в полной мере, хотя ряд важных закономерностей уже намечен.

Липидный состав серого и белого вещества мозга человека представлен в табл. 1, а различных клеток мозга – в табл. 2. Видно, что липидный состав белого вещества ближе к миелину, а серое вещество содержит меньше типичных миелиновых ли-пидов, но относительно больше ганглиозидов.

Сравнивая молярное содержание основных классов липидов в специализированных клетках мозга, можно видеть, что оли-годендроглия и миелин наиболее обогащены цереброзидами, а нейроны и астроглия имеют более высокое содержание фосфолипидов. Это лишний раз подтверждает, что плазматические мембраны совершенно отличны от миелина.

Состав фосфолипидов обогащенных фракций нейронов и нейроглии коры мозга крысы представлен в табл. 3.

Чем более анатомически дифференцированно подходить к нервной ткани, тем больше различий обнаруживается в липидном составе, поскольку функционально различные нейрональ-ные и глиальные клетки имеют своеобразный липидный состав.

В состав большинства липидов входят жирные кислоты. В мозге они гораздо разнообразнее, чем в других тканях. Это намного увеличивает число индивидуальных липидов мозга. Содержание жирных кислот в головном мозге гораздо выше, чем в других органах, и составляет примерно 20–25% в расчете на сухую массу ткани. Разнообразие жирных кислот в этом органе поразительно. Применение газожидкостной хроматографии позволило продемонстрировать наличие в головном мозге более 50 жирных кислот с длиной цепи от 12 до 26 углеродных атомов, среди которых найдены насыщенные, ненасыщенные, нормальные, гидроксизамещенные, нечетные и др. Ненасыщенные кислоты мозга могут содержать от 1 до 6 двойных связей. Особенностью, липидов мозга является относительно большое содержание длинноцепочечных полиеновых кислот 20:4, 22: 5, 22:6.

Отдельные классы и фракции липидов мозга характеризуются своим набором жирных кислот. Имеет место также определенная специфичность жирнокислотного состава в лип идах разных отделов мозга, разных типов его клеток, субклеточных структур. Иллюстрацией этого могут служить данные табл. 4, где приведен жирнокислотный состав фосфолипидов синаптосом и миелина – двух разных типов мембранных структур ЦНС,



Состав липидов основных типов нервных клеток мозга крысы

Липиды

Нейроны

Астроглия

Олигоден-дроглия

Миелин

Холестерин

6,610

14,100

10,800

54,900

Цереброзиды

0,513

0,689

2,610

22,000

Сульфатиды

0,090

0,142

0,472

2,890

Общие фосфолипиды

22,400

35,600

23,400

41,800

Ганглиозиды

0,223

0,582

0,239

0,0453

Молярное отношение: холестерин – цереброзиды-фосфолипиды

1:0,075:3,5

1:0,05:2,5

1:0,25:2,2

1:0,40:0,76


Фосфолипиды

Нейроны

Нейроглия

Лизофосфатидилхолин

3,9

1,9

Фосфатидилхолин

46,1

46,9

Сфингомиелин

6,7

9,5

Фосфатидилсерин

9,1

7,1

Фосфатидилинозит

7,7

5,9

Фосфатидил этанол а мин

25,1

24,9

Фосфатидная кислота

1,8

3,6


Содержание индивидуальных фосфолипидов в коре мозга крысы резко различающихся по своему происхождению и функциям.

В синаптосомах велико содержание жирных кислот С 22:6, а в миелине высок процент моноеновых кислот – 18:1. Возможно, что высокое содержание докозагексаеновой кислоты в синаптосомах необходимо для активного транспорта ионов, так как активность Na+, К+-АТФазы в них зависит от присутствия полиеновых кислот в фосфолипидах. В мозге имеются регуля-торные механизмы, поддерживающие степень ненасыщенности и специфичность жирнокислотного состава в липидах.


Состав жирных кислот фосфолипидов сннаптосомальных и миеляновых мембран коры мозга обезьяны

Шифр жирной кислоты

Фосфатид ил-


холи н

этанол амин

серин+монофосфо-инозитид


синапто-сомы

миелин

синапто-сомы

миелин

синапто-сомы

миелин

16:0

50

33,1

7,4

4,9

3,5

2,6

18:0

12,4

17

25,5

15,9

44,3

43

18:1

27,2

42,3

12,1

33,2

П, 4

38,5

20:1

0,7

0,9

1,6 ■

9,3

-

2,5

20:4

3,8

3,2

10,1

11,6

8,3

6,3

22:4

0,8

0,6

6,4

13,1

3,5

3,7

22:6

3

2,3

24,9

10,6

26,9

2,9


Изменение жирнокислотного состава приводит к нарушению функциональной деятельности мозга.


1. РОЛЬ АЦИЛОБМЕННОГО МЕХАНИЗМА


В мембранах головного мозга имеет место цикл деацилирование – реацилирование, при котором происходит замена жирных кислот в молекуле фосфолипидов, в то время как другие компоненты молекулы остаются неизменными. Этот ацилобменный механизм является особенно важным для включения тех или иных жирных кислот во второе положение остатка глицерина, и его рассматривают как средство локального регулирования физических и функциональных свойств мембран. Существенную роль играет и переход диацильных форм фосфолипидов в моноацильные и обратно. Все это оказывает влияние на такие мембранные процессы, как проницаемость для различных веществ, транспорт ионов и т.д.

Ацилобменные реакции имеют прямое отношение ко многим процессам, влияя на активность ряда ферментов, на синтез простагландинов и чувствительность фоторецепторов. Некоторые исследователи связывают ферментативное деацилирование – реацилирование с эффектом синаптической передачи. Так, под влиянием норадреналина в синаптосомах происходит активирование фосфолипазы А2, отщепляющей жирную кислоту во втором положении глицерофосфолипида. Таким образом, нейромедиатор модифицирует обмен фосфолигавдов в синаптических мембранах путем вовлечения в этот процесс реакций деацилирования. Предложена следующая схема регуляции активности ацилобменного цикла нейромедиаторами.



2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛИПИДОВ В МЕМБРАНЕ


Образование липидных молекул в ходе эволюции и выбор именно этих молекул в качестве строительных блоков мембран сыграли решающую роль в возникновении жизни. Липидам принадлежит жизненно важная роль в клетке. Следующие особые физико-химические свойства липидов определяют их роль в построении мембран:


Случайные файлы

Файл
66627.rtf
32106.rtf
73388-1.rtf
22738.rtf
151066.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.