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

В большом количестве в нервной ткани присутствуют и свободные аминокислоты. Причем их содержание значительно выше, чем в крови и спинномозговой жидкости. Ткань мозга интенсивно обменивается аминокислотами с кровью. Для этого существуют специальные транспортные системы: две для незаряженных и еще несколько — для аминокислот, заряженных положительно и отрицательно.

Роль аминокислот в нервной ткани:

• участие в синтезе нейропептидов и белков,

• осуществление межнейрональных связей, в качестве нейромедиаторов и нейромодуляторов,

• энергетическое обеспечение нервных клеток и т.д.

До 75% от общего количества аминокислот нервной ткани составляют:

· глутаминовя кислота

· глутамин

· аспарагиновая кислота

· N-ацетиласпарагиновая кислота

· Ƴ-аминомасляная кислота

Особое положение среди свободных аминокислот нервной ткани занимает глутаминовая кислота.

Глутаминовая кислота образуется в мозге из α-кетоглутаровой в процессе ее восстановительного аминирования в реакции, катализируемой глутаматдегидрогеназой.

Функции глутаминовой кислоты в нервной ткани:

· нейромедиатор

· принимает участие в обезвреживании аммиака

· синтезе тормозного медиатора ГАМК

· глутатиона 

· энергетическая (в процессе трансаминирования превращается в промежуточный продукт цикла трикарбоновых кислот α-кетоглутаровую кислоту).

Важное значение в реализации роли глутаминовой кислоты, как энергетического субстрата в нервных клетках играет ее окислительное дезаминирование в глутаматдегидрогеназной реакции.

Процесс окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты сопровождается образованием аммиака – токсического конечного продукта азотистого обмена. Высокую чувствительность к нему проявляют именно нервные клетки. Повышение концентрации аммиака уже до 0,6 мМ сопровождается поражением мозга.

Характерными проявлениями его поражения являются повышение внутричерепного давления, отек мозга и развитие коматозного состояния.

    Одной из причин поражения мозга при увеличении в нем уровня аммиака, является стимуляция его использования для восстановительного аминирования α-кетоглутаровой кислоты с образованием амидов аминокислот в астроцитах. Следствием этого является уменьшение содержания в них глутаминовой кислоты и, наоборот – увеличение содержание глютамина в астроцитах. В результате возникновения подобных сдвигов в цитоплазме астроцитов резко повышается осмотическое давление. Это приводит к угнетению их функции. В результате нарушается трофика нейронов, а также развивается отек мозга и повышение внутричерепного

давления.

Важный вклад в повреждение мозга при интоксикации аммиаком вносит уменьшение содержания в нем глутаминовой кислоты. Эта аминокислота сама выступает в роли нейромедиатора, а также используется в качестве предшественника синтеза γаминомасляной кислоты – медиатора тормозных синапсов ЦНС.

Понижение уровня этих нейромедиаторов предопределяет нарушение нейрофизиологических процессов в мозге.

Помимо этого, глутаминовая кислота играет важную роль в энергетическом обеспечении нервных клеток. Поэтому уменьшение ее содержания способствует понижению уровня энергетического обеспечения нейронов и, соответственно, торможению их специфический функций.

Вместе с тем, вовлечение глутаминовой кислоты в реакцию амидирования, катализируемую глутаминсинтетазой, играет ключевую роль в детоксикации аммиака в мозге:

Большая часть глутаминсинтетазы находится в глиальных клетках. Глутамин способен свободно проникать через клеточные мембраны. Поэтому далее он транспортируется в печень, где амидная группа отщепляется в форме свободного аммиака в глутаминазной реакции. Освободившийся при этом аммиак далее подвергается детоксикации в цикле мочевины.

Образовавшийся в глиальных клетках глутамин далее может

транспортироваться в нейроны. Здесь он в глутаминазной реакции дезаминируется в глутамат, который может использоваться в качестве

энергетического субстрата или для синтеза ГАМК. Таким образом, в нервной ткани глутамин выступает в качестве транспортной формы глутаминовой кислоты.

С метаболизмом глутаминовой кислоты в нервной ткани связано

существование особого метаболического процесса – ГАМК-шунта.

    α-кетоглутаровая кислота, которая образуется в качестве промежуточного продукта в цикле трикарбоновых кислот, может подвергаться трансаминированию с образованием глутаминовой кислоты

Далее она подвергается декарбоксилированию с образованием медиатора – γ-аминомасляной кислоты (ГАМК). ГАМК окисляется в янтарный полуальдегид, который в дальнейшем используется для образования янтарной кислоты – одного из промежуточных продуктов цикла Кребса

образования янтарной кислоты – одного из промежуточных продуктов цикла Кребса.

 

ГАМК-шунт

 

Скорость превращений ГАМК в шунте возрастает при экстремальных состояниях (гипоксии, психическом перенапряжении и др.).

Пуриновый цикл

Еще одним источником образования аммиака в нервной ткани является

гидролитическое дезаминирование АМФ. Однако, он более активен в мышечной ткани. Роль пуринового цикла заключается в образовании и выведении аммиака из нервной ткани в составе глутамина, который проникает через ГЭБ и доставляет аммиак в печень для синтеза мочевины.