Структура и функции нервной ткани. Гематоэнцефалический барьер: строение и биологическая роль.

БИОХИМИЯ НЕРВНОЙ ТКАНИ

План

1. Структура и функции нервной ткани. Гематоэнцефалический барьер: строение и биологическая роль.

2. Особенности энергетического обмена в нервной ткани.

3. Особенности обмена углеводов в нервной ткани.

4. Белки и физиологически активные пептиды нервной ткани: классификация и функции.

5..Особенности обмена аминокислот и аммиака в нервной ткани (пуриновый цикл).

6. Особенности обмена липидов в нервной ткани. Миелиновые мембраны: особенности состава и функции. Нарушения миелинизации нейронов.

7. Биохимия возникновения и проведения нервного импульса. Конкурентное ингибирование прозерином холинэстеразы.

8. Характеристика основных нейромедиаторов

9. Нарушение обмена биогенных аминов при психических и нервных заболеваниях.

Структура и функции нервной ткани. Гематоэнцефалический барьер: строение и биологическая роль.

Химические основы жизнедеятельности нервной ткани имеют, с одной стороны, общие черты, присущие клеткам любой ткани, с другой, специфиче особенности, определяемые характером функций, выполняемых нервной системой в целостном организме. Эти особенности проявляются как в химическом составе, так и в метаболизме нервной ткани.

Нервная ткань состоит из трех клеточных элементов: нейронов (нервных клеток); нейроглии — системы клеток, непосредственно окружающих нервные клетки в головном и спинном мозге; мезенхимных элементов, включающих микроглию.

Основной структурно-функциональной единицей является нейрон.

Нейрон связан с помощью дендритов и аксонов с такими же клетками и клетками других типов (секреторными, мышечными), разделенными

Роль нейронов – восприятие, проведение и обработка информации

Роль нейроглии – опора, защита и питание нейронов

Клетки нейроглии: астроциты, олигодендроциты, клетки эпендимы и микроглии.

Функции нервной системы:

· Высший уровень регуляции метаболизма

· Связь организма с внешней средой

· Адаптация организма к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды

· Основа высших психических процессов (мышления и речи)

Особенности химического состава и метаболизма нервной ткани определяются наличием гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), обладающего избирательной проницаемостью для различных метаболитов и способствующего накоплению некоторых веществ в нервной ткани.

Строение ГЭБ

Строение ГЭБ: · Сплошной эндотели капилляров · Утолщенная базальная мембрана, не имеющей пор · Слой глиоцитов, который покрывает тело нейрона

Функции ГЭБ

· Регуляторная – создание избирательной проницаемости веществ

в нервные клетки

Проходят: · глюкоза · глутамин · кетоновые тела

Не проходят: · ВЖК · глутаминовая к-та · катехоламины

· Защитная

Функции:

· питание аксона

· изоляция

· ускорение проведения нервного импульса

· опорная и барьерная функции

· энцефалитогенез

Маркеры нейродегенеративных процессов:

Нейроны	Астроциты	Олигодендроциты и миелин
Нейрон специфическая енолаза (NSE)	Белок S100	MBP (его фрагмент – энцефалитогенный протеин - ЭП)

Нейрофизины обеспечивают транспорт и защиту от разрушения ряда биологически активных пептидов в ЦНС, например вазопрессина и окситоцина). Нейрофизины представляют собой семейство белков с небольшой молекулярной массой, полипептидная цепь которых включает в состав до 100 аминокислотных остатков.

Для белков нервной ткани характерен интенсивный метаболизм. Скорость их превращений зависит от функционального состояния нервной системы. По интенсивности обмена белки нервной ткани значительно превосходят белки других тканей.

Помимо белков в структуре нервной ткани есть многочисленные олигопептиды – нейропептиды. В их состав входит от 2 до 60 аминокислотных остатков. С-концевые остатки нейропептидов часто амидированы.

Пептиды нервной ткани проявляют высокую биологическую активность. Они способны изменять поведенческие реакции, принимать участие в формировании памяти и др. Подобные эффекты нейропептидов связаны с тем, что они выступают в роли нейромедиаторов и гормонов. К нейропептидам относятся сотни различных представителей, которые объединяются в 40 семейств. Среди них либерины и статины гипоталамуса, опиоидные пептиды, меланокортины, вазопрессин, окситоцин, панкреатические пептиды (нейропептид Y) и многие другие.

Эндорфины - группа полипептидов, по структуре сходных с опиатами (морфиноподобными соединениями):

· вырабатываются в нейронах головного мозга

· обладают способностью уменьшать боль, аналогично опиатам, и влиять на эмоциональное состояние.

Энкефалины - эндогенные антистрессовые биорегуляторы обладают

 противошоковым эффектом.

Нейропептид Y- регулятор тонуса гладкой мускулатуры (сосудов,

 бронхов), сексуального поведения, уменьшает аппетит

Дипептиды мозга карнозин и ансерин:

· обладают антиоксидантной активностью,

· ингибируют NO-зависимую гуанилатциклазу,

· замедляют процессы старения человека, влияя на скорость апоптоз

Часть I

   

1. В состав гематоэнцефатического барьера входят:

1) утолщённая базальная мембрана капилляра            

2) дендриты            

3) глиоциты

4) тела нейронов

5) аксоны

2. Аммиак в нервной ткани:

1) образуется в орнитиновом цикле                  

2) образуется в пуриновом цикле      

3)выводится в виде глутамина

4) не токсичен

5) выводится в виде аланина

3. Через ГЭБ проходят:

1) ВЖК                          4) глутаминовая кислота

2) глюкоза                     5) инсулин

3) кетоновые тела

4. В образовании нейромедиаторов мозга участвуют аминокислоты:

1) аланин   2) тирозин 3) цистеин4) лейцин 5)глутаминовая

5. Функции ГЭБ:

1) энергетическая          4) синтетическая

2) рецепторная                       5) защитная

3) регуляторная

6. К нейромедиаторам относятся:

1) ГАМК                                4) карнитин

2) лейцин                      5) креатин

3) серотонин

7. Для нервных клеток характерно:

1) низкое содержание липидов

2) использование липидов с энергетической целью

3) высокое содержание липидов

4) использование липидов с пластической целью 

5) отсутствие холестерина

8. Энергетическими субстратами в головном мозге являются:

1) ВЖК                         4) клетчатка

2) глюкоза                    5) ТАГ

3) кетоновые тела.

9. Нейрофизины осуществляют транспорт нейрогипофизарных гормонов:

1)      АКТГ                                4) соматотропина5

2) вазопрессина                    5)меланотропина

3) окситоцина        

10. Сократительные белки нервной ткани:

1) нейрофизин                      4) нейроальбумин       

2) нейростенин                      5) нейротубулин

3) аквапорин

11. Белок 14-3-2:

1) Са2+ связывающий белок   

2) регулирует проницаемость К+ и Na+ ионных каналов

3) является нейроспецифической енолазой     

4) локализуется в нейроглии (в астроцитах)                

5) локализуется исключительно в нейронах серого вещества больших полушарий мозга

12. Пептидами мозга являются:

1) холецистокинин      4) нуклеозидтрифосфаты

2) эндофрфины            5) энкефалины

3) карнитин

13. ГАМК является:

1) активатором ферментов ЖКТ      

2) тормозным медиатором ЦНС

3) активатором синтеза глутамата    

4) продуктом дезаминирования глутамата         

5) продуктом декарбоксилирования глутамата

14. Обезвреживание аммиака в нервной ткани осуществляется путём:

1) синтеза мочевины       

2)восстановительного аминирования α-кетоглутарата

3) дезаминирования глутамата

4) синтеза глутамина                

5) дезаминирования глутамина

Часть II

1. Маркерами нейродегенеративных процессов в нервной ткани могут служить:

1) оксипролин             

2) основной белок миелина (МВР)

3) нейрон специфическая енолаза (NSE)

4) нейросклеропротеины              

5) белок S100    

6) нейроальбумины

2. Основной энергетический субстрат в головном мозге – глюкоза крови, так как:

1) окисление ВЖК не регулируется инсулином                

2) кетоновые тела не проходят через ГЭБ

3) кетоновые тела синтезируются только в печени           

4) запасы гликогена в клетках головного мозга незначительны

5) ВЖК не используются в качестве энергетических субстратов       

6) аминокислоты не могут служить источником энергии для синтеза АТФ

3. Особенности обмена углеводов в нервной ткани:

1) наличие инсулинзависимого переносчика глюкозы ГЛЮТ-4                  

2) большие запасы гликогена       

3) основной путь получения энергии - только аэробный распад глюкозы

4) низкая скорость поступления глюкозы в клетки          

5) проникновение глюкозы в ткань мозга не зависит от действия инсулина        

6) незначительный запас гликогена

4. Доказательства использования липидов в нервной ткани с пластической целью:

1) низкое содержание липидов              

2) отсутствие фосфолипидов        

3) замедленный обмен липидов             

4) ВЖК не проходят через ГЭБ             

5) высокая чувствительность нервной ткани к недостатку кислорода         

6) при голодании состав и количество липидов в нервной ткани не изменяется

5. Белок S-100:

1) регулирует проницаемость Na+ и К+ионных каналов

2) обладает ферментативной активностью

3)является нейроспецифической енолазой     

4) локализуется в нейроглии (в астроцитах)            

5) локализуется исключительно в нейронах

6) интенсивно вырабатывается при обучении

6. Соотнесите название пептида головного мозга и его функцию:

Название пептида	Функция
А) эндорфины	1) эндогенные антистрессовые биорегуляторы, обладают противошоковым эффектом
Б) энкефалины	2) уменьшает аппетит
В) нейропептид Y	3)уменьшают боль и влияют на эмоциональное состояние
Г) люлиберин	4) активация секреции гонадотропина

7. Глутаминовая кислота занимает центральное место в обмене аминокислот мозга, так как она используется для образования:

1) карнозина                              4) глутамина

2) глутатиона                             5) кетоновых тел

3) γ-аминомасляной кислоты             6) глюкозы

8. Дипептиды мозга карнозин и ансерин:

1) являются нейромедиаторами             

2) разобщают окислительное фосфорилирование и дыхание   

3) обладают антиоксидантной активностью            

4) уменьшают аппетит         

5) ингибируют NO-зависимую гуанилатциклазу    

6) замедляют процессы старения человека

9. Соотнесите название вещества и его функцию в нервной ткани:

Название вещества	Функция
А) нейросклеропротеины	1) транспортный белок
Б) нейрокинезин	2) структурно-опорные белки
В) нейрон специфическая енолаза (NSE)	3) нейромедиатор
Г) ацетилхолин	4) гликолитический фермент

10. В формировании потенциала действия наиболее важная роль принадлежит ионам:

1) HCO₃^-                  4) K+         

2) Na+                      5) CI

3) PO₄^3-                    6) Са ²⁺

Ситуационные задачи

1. Неостигмина метилсульфат (прозерин) – структурный аналог ацетилхолина, относится к группе антихолинэстеразных препаратов и используется для подтверждения диагноза одного из типов миастении, для которого характерно снижение сродства нейромедиатора к рецепторам постсинаптической мембраны нейромышечных синапсов и нарушение проведения нервных импульсов. Почему внутримышечное введение прозерина улучшает состояние пациентов с миастенией? При ответе:

а) приведите биохимические основы возникновения и проведения нервного импульса

б) напишите реакцию, которую катализирует ацетилхолинэстераза, и поясните роль этого фермента в проведении нервного импульса

в) укажите механизм и тип ингибирования прозерином ацетилхолинэстеразы

2. Ноотропные средства используются для стабилизации нарушенных функций мозга при психических заболеваниях, у пожилых людей и детей. Основной препарат этой группы –«пирацетам» (ноотропил) является синтетическим аналогом γ-аминомаслянной кислоты (ГАМК), Объясните биохимический механизм действия этого препарата при заболеваниях мозга. Для этого:

а) напишите реакцию синтеза ГАМК, укажите фермент, кофермент;

б) назовите особенности обмена ГАМК в нервной ткани

в) укажите нарушения обмена биогенных аминов при психических и нервных заболеваниях.

3. Непрерывный приток глюкозы и кислорода из кровеносного русла в ткань головного мозга является необходимым условием энергетического обеспечения нервных клеток. Объясните зависимость метаболизма головного мозга от обеспеченности его глюкозой и кислородом. Для ответа на вопрос:

а)укажите основные энергетические субстраты головного мозга

б) особенности обмена углеводов и липидов в головном мозге

в) роль витамина В1 в энергетическом обмене в нервной ткани.

4. При циррозе печени часто наблюдаются нарушения функций центральной нервной системы: снижение памяти, нарушение ориентировочных и поведенческих реакций. Накопление какого метаболита в нервной ткани может быть причиной таких расстройств? Для ответа на вопрос укажите:

а) реакции образования этого метаболита в головном мозге

б) каким образом он выводится и ткани мозга

в) биохимические основы его токсического действия

5. Известно, что серое и белое вещество головного мозга отличаются по химическому составу. С чем связано такое различие? Для ответа на вопрос укажите:

а)особенности состава белого и серого вещества головного мозга

б) нейроспецифические белки нервной ткани и их биологическую роль

в) основные современные маркеры нейродегенеративных процессов в нервной ткани

 

 

БИОХИМИЯ НЕРВНОЙ ТКАНИ

План

1. Структура и функции нервной ткани. Гематоэнцефалический барьер: строение и биологическая роль.

2. Особенности энергетического обмена в нервной ткани.

3. Особенности обмена углеводов в нервной ткани.

4. Белки и физиологически активные пептиды нервной ткани: классификация и функции.

5..Особенности обмена аминокислот и аммиака в нервной ткани (пуриновый цикл).

6. Особенности обмена липидов в нервной ткани. Миелиновые мембраны: особенности состава и функции. Нарушения миелинизации нейронов.

7. Биохимия возникновения и проведения нервного импульса. Конкурентное ингибирование прозерином холинэстеразы.

8. Характеристика основных нейромедиаторов

9. Нарушение обмена биогенных аминов при психических и нервных заболеваниях.

Структура и функции нервной ткани. Гематоэнцефалический барьер: строение и биологическая роль.

Химические основы жизнедеятельности нервной ткани имеют, с одной стороны, общие черты, присущие клеткам любой ткани, с другой, специфиче особенности, определяемые характером функций, выполняемых нервной системой в целостном организме. Эти особенности проявляются как в химическом составе, так и в метаболизме нервной ткани.

Нервная ткань состоит из трех клеточных элементов: нейронов (нервных клеток); нейроглии — системы клеток, непосредственно окружающих нервные клетки в головном и спинном мозге; мезенхимных элементов, включающих микроглию.

Основной структурно-функциональной единицей является нейрон.

Нейрон связан с помощью дендритов и аксонов с такими же клетками и клетками других типов (секреторными, мышечными), разделенными

Роль нейронов – восприятие, проведение и обработка информации

Роль нейроглии – опора, защита и питание нейронов

Клетки нейроглии: астроциты, олигодендроциты, клетки эпендимы и микроглии.

Функции нервной системы:

· Высший уровень регуляции метаболизма

· Связь организма с внешней средой

· Адаптация организма к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды

· Основа высших психических процессов (мышления и речи)

Особенности химического состава и метаболизма нервной ткани определяются наличием гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), обладающего избирательной проницаемостью для различных метаболитов и способствующего накоплению некоторых веществ в нервной ткани.

Строение ГЭБ

Строение ГЭБ: · Сплошной эндотели капилляров · Утолщенная базальная мембрана, не имеющей пор · Слой глиоцитов, который покрывает тело нейрона

Функции ГЭБ

· Регуляторная – создание избирательной проницаемости веществ

в нервные клетки

Проходят: · глюкоза · глутамин · кетоновые тела

Не проходят: · ВЖК · глутаминовая к-та · катехоламины

· Защитная