БІОХІМІЯ ТА ПАТОБІОХІМІЯ НЕРВОВОЇ ТКАНИНИ. ЛІКВОР

Методичні вказівки для самостійної

позааудиторної роботи студентів з теми №28:

“БІОХІМІЯ ТА ПАТОБІОХІМІЯ НЕРВОВОЇ ТКАНИНИ. ЛІКВОР”

 

Актуальність теми:

Знання особливостей метаболізму в нервовій тканині та механізмів дії психотропних засобів важливо для розуміння їх нормалізуючого впливу на психічні функції та поведінку людини;і патогенетично обгрунтованого лікування психо-неврологічних розладів.

Тривалість заняття: 6 годин.

Навчальна мета:

Знати: особливості біохімічного складу, метаболізму і біоенергетики нервової тканини.

Вміти: пояснити особливості метаболізму нервової тканини.

Засвоїти практичні навички: інтерпретувати зміни хімічного складу цереброспинальної рідини.

Базові знання

Дисципліна Отримані навички
Нормальна фізіологія

 

Фармацевтична хімія

Біоелектричні процеси в нервовій тканині

Психотропні засоби

 

Питання для самоконтролю

1. Хімічний склад головного мозку, особливості амінокислотного складу.

2. Особливості метаболізму головного мозку.

3. Енергетичний обмін у головному мозку, значення аеробного окиснення глюкози; зміни в умовах фізіологічного сну та наркозу.

4. Нейромедіатори, їх хімічна будова, біологічна роль.

5. Молекулярні основи біоелектричних процесів на мембранах нейронів.

6. Нейрохімічні механізми дії психотропних засобів (нейролептиків, анти-депресантів, анксіолітиків, ноотропів).

7. Хімічний склад цереброспінальної рідини.

8. Лабораторні тести в діагностиці захворювань центральної і периферичної нервової системи.

 

Конспект теми:

У сірій речовині мозку, яка являє собою скупчення тіл нервових клітин, вміст води складає 82 %, а в сухому залишку половина припадає на білки і третина на ліпіди. Останні є компонентами плазматичної і субклітинних мембран нейронів і клітин нейроглії. Відростки нейронів утворюють білу речовину мозку, яка містить значно менше води (70 %) і білків (39 % сухого залишку), а більше ліпідів (55 % сухого залишку). У білій речовині ліпіди входять до складу мембран аксонів, гліальних клітин і мієлінової оболонки, на яку припадає близько 65 % ліпідів білої речовини. Мієлінова оболонка сформована плазматичною мембраною клітин олігодендроглії (нейрблемоцитів, шванівських клітин). Мембрана складається вдвоє і багато разів огортає аксон, а цитоплазма нейролемоцитів і його ядро залишаються на периферії, утворюючи нейролему. Між ділянками аксона, покритими мієліновою оболонкою, є короткі немієлінізовані вузлові перетяжки (Ранв’є). Побудована із концентрично нашарованих мембранних структур, мієлінова оболонка відіграє у нервових волокнах роль ізолятора і забезпечує високу швидкість проведення нервових імпульсів (5-120 м/с).

Рис. Утворення мієлінової оболонки

 

Рис. Схема будови нейрона (за Шміттом):

/ — дендрити; 2 тіло нейрона; 3 аксон; 4 мієлінова оболонка; 5 — перетяжки Ранв’є; 6 закінчення.

 

Ліпіди

Уміст різних груп ліпідів у мієліні також значно відрізняється від кількості їх у мембранах інших типів. Мієлін містить більше цереброзидів, плазмалогенів і менше інших фосфоліпідів. Холестерин знаходиться у вільному вигляді, ефірів холестерину немає. Розміщення ліпідів у мембрані асиметричне — холестерин і фосфатидилхолін концентруються на її зовнішній стороні До складу ліпідів, крім загальнопоширених жирних кислот (стеаринової, олеїнової, ліноленової), входять жирні кислоти з довгим ланцюгом. Зокрема, сфінгомієліни і цереброзиди містять лігноцеринову, нервонову, церебронову.

Проведення збудження безмієліновими волокнами відбувається повільніше (0,5-2 м/с). Хімічний склад мієліну відрізняється найбільшим серед всіх мембран вмістом ліпідів (70-80%).

Таблиця. Склад мієліну, білої і сірої речовини

головного мозку людини

Білки (% сухої маси) 30,0 39,0 55,3
Ліпіди (% сухої маси) 70,0 54,9 32,7

Відсоток від сумарної фракції ліпідів

Холестерин 27,7 27,5 22,0
Цереброзиди 22,7 19,8 5,4
Сульфатиди      3,8 5,4 1.7
Загальні галактоліпіди 27,5 26,4 7,3
Фосфоліпіди 43,1 45,9 69,5
Фосфатидилхолін 11,2 12,8 26,7
Фосфатидилетаноламін 15,6 14,7 22,7
Фосфатидилсерин 4,8 7,9 8,7
Фосфахидилінозит 0,6 0,9 2,7
Плазмалогени 12,3 11.2 8,8
Сфінгомієлін 7.9 7,7 6,9

 

Таблиця Захворювання, що виникають при дефектах ферментів:

Захворювання             Ферментативний дефект    Орган  нагромадження    

Гангліозидози

Хвороба Тея-Сакса       Гексозамінідаза А        Мозок

 

Хвороба Сандхоффа     Гексозамінідази           Мозок

А і В

Генералізований           b -Галактозидаза                 Мозок,вісцеральні

G-гангліозидоз                                                    органи

Глюкоцереброзидози

Хвороба Гоше               Цереброзил- b -глюко-         Печінка,селезінка,

зидаза                           нервова система,

кістки

Галактоцереброзидози

Хвороба Фабрі            a -Галактозидаза                  Судини,шкіра,

нирки

Сфінгомієлинози

Хвороба Німанна-Піка         Сфінгомієлиназа  Печінка,селезінка,

мозок

Метахроматична лейко-        Сульфатаза          Мозок, нирки

дистрофія ——————————————————————-

 

Білки

Найбільшу білкову фракцію мієліну складають протеоліпіди (35-50% від загальної кількості білків), інтегральні за розміщенням у мембрані, які містять більше 50% залишків гідрофобних амінокислот і 2-3% ковалентно зв”язаних ліпідів. Вміст основного білка АІ (містить багато Арг та Ліз) дорівнює 30% від загального вмісту мієліну, а третю фракцію складають кислі білки (білки Вольфграма) з високою молекулярною масою (20% білка).Нейроспецифічні білки: у мозку експресується близько 30 тис. генів, що кодують різні білки, унікальні для ЦНС, зокрема кальційзв”язуючий білок S-100, а також – кальмодулін, кальцинейрин, парвальбумін, вітамін-D-залежний білок, кальелектрин тощо.

Особливості метаболізму нервової тканини

Головний мозок, на відміну від інших тканин, використовує дуже багато глюкози. За добу у ньому окиснюється 100-120 г глюкози (75 мг/хв). Близько 90% глюкози окиснюється головним мозком до вуглекислого газу і води (аеробне окиснення) з утворенням АТФ (1 молекула глюкози окиснюючись аеробно дає 36-38 АТФ). Для цього мозок дорослої людини в стані спокою, складаючи всього 2% маси тіла людини, використовує 20-25% спожитого кисню. У дітей до 4 років мозок споживає значно більше кисню (до 50%).

Глюкоза легко проникає з крові в тканину головного мозку (дифундує без участі інсуліну, оскільки інсулін не проникає через гематоенцефалічний бар”єр). Проте, на обмін глюкози в периферійних нервах інсулін може впливати безпосередньо. Головний мозок не може довго функціонувати за рахунок глюкози, що утворюється в ньому шляхом фосфоролізу глікогену, адже його вміст у цьому органі складає всього 0,1% від загальної маси і повністю витрачається уже через 10 хвилин. Тому, при введенні в організм людини надто великої дози інсуліну в пацієнта може розвинутися гіпоглікемічна кома (вміст глюкози в крові пацієнта може знизитися в 10 разів). Корекція такого стану потребує парентерального введення глюкози. У мозку надзвичайно активна гексокіназа (ізофермент, що міститься в тканині мозку в 20 разів активніший, ніж у інших тканинах). Найактивніше в мозку проходить перший етап аеробного окиснення глюкози (аеробний гліколіз); окиснення на рівні циклу трикарбонових кислот лімітується активністю ізоцитратдегідрогенази. Пентозофосфатний шлях обміну глюкозо-6-фосфату (неокисна стадія) та катаболізм кетонових тіл деякою мірою забезпечують мозок енергетичним матеріалом.

При тривалому голодуванні, в умовах посиленого катаболізму вищих жирних кислот, надлишок ацетил-КоА використовується в печінці для посиленого утворення кетонових тіл. Ацетоацетат і бета-гідроксибутират легко проникають через гематоенцефалічний бар”єр і використовуються мозком, як джерело енергії (розпадаються до ацетил-КоА, який окиснюється в ЦТК). Слід зазначити, що головний мозок є дуже чутливим до гіпоксії. У випадку повної ішемії головного мозку вже через 10с настає непритомність, з”являються судоми; через 3-8 хв – виникають незворотні зміни в клітинах кори головного мозку. Тому, функціонування мозку в першу чергу залежить від рівня забезпеченості організму киснем і глюкозою.

Катаболізм фосфо-, сфінго- та гліколіпідів у нервовій тканині відбувається під дією лізосомальних гідролаз. При генетичних дефектах окремих ферментів катаболізму сфінголіпідів розвиваються патологічні стани, при яких сфінголіпіди або продукти їх неповного розпаду накопичуються в нервовій тканині, що призводить до дегенерації нервових структур, розумової відсталості та смерті у ранньому дитячому віці.

Тканина головного мозку концентрує вільні амінокислоти у невеликих кількостях, проте їх обмін проходить досить інтенсивно. Найінтенсивніше в нервовій системі відбувається обмін глутамату, який постійно утворюється з альфа-кетоглутарату при знешкодженні аміаку (відновне амінування). Значна кількість глутамату під дією глутамінсинтетази перетворюється на глутамін (особливо в умовах гіперамоніємії). У вигляді глутаміну надлишок аміаку виводиться з мозку і транспортується з кров”ю до печінки та нирок. Слід зазначити, що основним джерелом утворення аміаку в мозку є дезамінування АМФ (утворений при цьому ІМФ при взаємодії з аспартатом знову перетворюється на АМФ). Аспарагінова кислота в мозку утворюється при взаємодії глутамату з оксалоацетатом під дією аспартатамінотрансферази. При декарбоксилюванні глутамату утворюється гама-аміномасляна кислота (4-амінобутират), яка є гальмівним медіатором ЦНС. На утворення ГАМК у мозку використовується близько 20% глутамінової кислоти. Окрім ГАМК, у нервовій системі утворюються й інші нейромедіатори – похідні амінокислот: катехоламіни (дофамін, норадреналін, адреналін) є похідними тирозину, серотонін – 5-гідрокситриптофану.

Для функціонування нервової системи необхідні вітаміни, зокрема тіамін, нікотинова кислота, ціанкобаламін. При недостатності тіаміну підвищення вмісту ПВК у крові, центральній і периферійній нервовій системі викликає хворобу бері-бері. При цьому захворюванні відбувається поступове зниження чутливості периферійних нейронів, втрата окремих периферійних рефлексів, виникає сильний біль по ходу нервів, корчі, спостерігаються розлади вищої нервової діяльності (з”являються фобії, галюцинації, знижується інтелект). Авітаміноз РР, окрім характерного для пелагри симетричного дерматиту відкритих ділянок шкіри та ушкодження ШКТ (діарея) супроводжується порушенням функцій периферійних нервів (неврити). Пелагра характеризується неврастенічним синдромом і може призвести до деменції (порушення інтелекту). При дефіциті ціанкобаламіну розвивається фунікулярний мієлоз. Авітаміноз В12 призводить до перніціозної анемії (гіперхромна, зумовлена швидким розпадом мегалобластів) й ураження нервової системи (дегенерація волокон задніх і бічних канатиків спинного мозку та периферійних нервів). Авітаміноз В12 супроводжується парестезіями переважно в дистальних відділах верхніх і нижніх кінцівок (оніміння, відчуття повзання мурашок, пекучий біль); іноді може виникнути апатія, атрофія зорових нервів.

Збудливість і збудження нейронів нервової системи відбуваються завдяки зміні електричного потенціалу плазматичної мембрани нейрона внаслідок різниці концентрації йонів калію та натрію в цитоплазмі клітини та міжклітинній рідині (уміст іонів калію в цитоплазмі клітин – 150 ммоль/л, в міжклітинній рідині – 4,5 ммоль/л; іонів натрію в цитоплазмі – 12 ммоль/л, в міжклітинній рідині – 145 ммоль/л). Передавання нервових імпульсів здійснюється за допомогою синапсів, що з”єднують нервове закінчення з сусідньою клітиною. Після проведення імпульсу ця різниця відновлюється завдяки функціонуванню Na+/K+-АТФ-ази (на кожні 3 іони натрію, що виходять із клітини в неї надходять 2 іони калію).

Клініко-діагностичне значення цереброспінальної рідини

При гострому гнійному менінгіті вміст білка в лікворі різко підвищується (5-20 г/л при нормі 0,15-0,4 г/л, відношення глобулінів до альбумінів в нормі – 0,2-0,3). Діагностичне значення мають якісні реакції на глобулінові фракції – Панді, Ланге, триптофанова, Фридмана. Гіпоглікорахія (зменшення вмісту глюкози в цереброспінальній рідині) характерна для менінгіту, тоді як гіперглікорахія спостерігається при енцефалітах, діабеті тощо. (норма 2,5-4,16 ммоль/л). Зниження концентрації хлору характерне при менінгітах, а підвищення – при енцефалітах (норма 125 ммоль/л). При менінгітах, інсультах, пухлинах мозку, травмах в цереброспінальній рідині підвищується активність АсАТ, ЛДГ , інших ферментів.

Табл. Показники спинномозкової рідини у нормі

Характеристика

Показник

кількість

колір

прозорість

густина:

люмбальна рідина

вентрикулярна рідина

реакція (рН)

білок:

люмбальна рідина

вентрикулярна рідина

глобулінові реакції:

реакція Панді

реакція Нонне-Апельта

глюкоза:

люмбальна рідина

вентрикулярна рідина

хлориди:

люмбальна рідина

вентрикулярна рідина

вільні амінокислоти та

аміноазот

залишковий азот

молочна кислота

(ферментний метод)

цитоз:

люмбальна рідина

вентрикулярна рідина

вивчення нативних і

забарвлених препаратів

140-150 мл

безколірна

прозора

 

1,006-1,007

1,002-1,004

слабо основна (рН 7,35-7,4)

 

0,20-0,30 г/л

0,10-0,22 г/л

 

негативна

негативна

 

2,5-3,9 ммоль/л

2,5-3,9 ммоль/л

 

120-130 ммоль/л

120-130 ммоль/л

 

0,6-1,4 мкмоль/л

8,6-14,3 ммоль/л

 

0,89-2,8 ммоль/л

 

7-10 клітин/3 мкл (2-3 · 106/л)

0-3 клітини/3 мкл (0-1 · 106/л)

нейтрофіли–2-4%,лімфоцити – 60±20%

моноцити – 30±10%,еозинофіли– рідко

 

Матеріали для самоконтролю:

  1. Хворому, який страждає безсонням, призначено снодійне класу барбітуратів. Назвіть фермент мітохондрій, для якого цей препарат є інгібітором:

А. НАДН-дегідрогеназа;         В. Сукцинатдегідрогеназа;                С. Альфа-кетоглутаратдегідрогеназа;    D. Ізоцитратдегідрогеназа; Е. Цитохромоксидаза.

  1. Хворому зі скаргами на погіршення пам”яті, запаморочення призначили аміналон. Цей препарат містить продукт декарбоксилювання глутамінової кислоти. Назвіть його:

А. ГАМК;    В. КоА;    С. АТФ;     D. ПАЛФ;      Е. НАД+.

  1. У 6-місячної дитини спостерігається різке відставання у психомоторному розвитку; бліда шкіра з екзематозними змінами, біляве волосся, блакитні очі, напади судом. Лікар запідозрив фенілпіровиноградну олігофренію. Який із наведених лабораторних аналізів крові та сечі найбільш вірогідний для встановлення діагнозу?

А. Визначення концентрації фенілпірувату; В. Визначення концентрації гістидину;       С. Визначення концентрації валіну;     D. Визначення концентрації лейцину;    Е. Визначення концентрації триптофану.

  1. Хворий віком 25 років з діагнозом дисемінований туберкульоз легень кілька годин тому почав скаржитися на головний біль, нудоту, блювання. Під час огляду відзначається ригідність м’язів потилиці, приєднуються психічні розлади, сплутаність свідомості. Позитивні симптоми Керніга, Брудзинського, характерні для туберкульозного менінгіту. Для дослідження взято ліквор. Зміна яких біохімічних показників для туберкульозного менінгіту відзначатиметься в лікворі?

А. Зниження рівня цукру і підвищення білка;    В. Підвищення рівнів хлоридів і фосфатів;     С. Підвищення рівнів цукру і білка;  D. Зниження рівнів хлоридів і фосфатів;   Е. Зниження рівнів цукру і білка.

  1. Пацієнту призначено конкурентний інгібітор ацетилхолінестерази. Назвіть його:

А. Прозерин;                В. Аспірин;          С. Алопуринол;

D. Індометацин;              Е. Диклофенак натрію.

  1. У психічному статусі 32-річного хворого стійке патологічне зниження настрою. Контактний. Коротко, але по суті відповідає на запитання. Мовна продукція вкрай лаконічна, в уповільненому темпі, рухи скуті й загальмовані. Висловлює ідеї самозвинувачення і самоприниження. Препарати якої групи передусім показані хворому?

А. Антидепресанти;          В. Нормотиміки;       С. Транквілізатори;

D. Нейролептики;                 Е. Гіпнотики.

  1. У хворого спостерігаються болі по ходу периферичних нервів. Недостатністю якого вітаміну це може бути зумовлене?

А. вітаміну В1;          В. вітаміну Е;             С. вітаміну С;

D. вітаміну А;             Е. вітаміну К.

  1. Жінка віком 25 років хворіє на параноїдну шизофренію впродовж 3 років. У період загострення захворювання напружена, чує “голоси”, які наказують убити себе. Який препарат — блокатор дофамінових рецепторів — доцільно призначити хворій?

А. Галоперидол;           В. Седуксен;           С. Аміназин;

D. Амітриптилін;              Е. Санапакс.

  1. У 7-річної дитини з епідемічним паротитом на 5-й день захворювання підвищилась температура тіла, з’явився головний біль, блювання. Під час огляду визначалась ригідність м’язів потилиці, під час пункції спостерігався підвищений тиск ліквору. Спинномозкова рідина каламутна. Цитологічні та бактеріологічні дослідження свідчать про гнійний менінгіт (стафілококовий). Зміна якого біохімічного показника ліквору найбільш імовірна?

А. Високий уміст білка; В. Підвищення рівня глюкози; С. Низький уміст білка; D. Зниження рівня глюкози; Е. Високий уміст хлоридів.

  1. Біогенні аміни у тканинах піддаються окисному дезамінуванню. За участю якого ферменту це відбувається?

А. Моноамінооксидази;                В. Декарбоксилази;

С. Ацетилхолінестерази;    D. Трансамінази аспартата;                              Е. Трансамінази аланіна.

 

Рекомендована література:

  1. Гонський Я.І., Максимчук Т.П. Біохімія людини, 2001. –С.607-633.
  2. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – 2000. – С.478-490.
  3. МещишенІ.Ф., ЯремійІ.М. Клініко-біохімічні ситуаційні задачі. – Чернівці: Медик, 2005.-84с.
  4. Біохімічний склад рідин організму та їх клініко-діагностичне значення/ За редакцією доктора мед.наук О.Я.Склярова. – Київ:Здоров’я,2004. –С317-344.
  5. Функціональна біохімія/За ред. Л.М. Тарасенко. –Вінниця:Нова книга, 2007.-С.229-243.
  6. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – 1998. – С.632 – 644.
  7. Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. Биохимия для врача, 1994. – С. 184 – 195, 333 – 336.
  8. Мещишен І.Ф. Перетворення в біохімії. – Чернівці, Прут. – 1995. – 80 с.
  9. Скок М.В. Нікотинові рецептори нейронного типу: будова і функції у клітинах різного походження) // Український біохімічний журнал. – 2004. – Т.76, № 3. – С.5-16.
  10. Химия биорегуляторных процессов / Кухарь В.П., Луйк А.И., Могилевич С.E. и др.: Под ред. Кухаря В.П. и Луйка А.И.; Ин-т биоорган. химии и нефтехимии. – Киев: Наук. думка, 1991.- 368 с.
  11. Цыганенко А.Я., Жуков В.И., Мясоедов В.В., Завгородний И.В. Клиническая биохимия. – Москва:Триада Х, 2002. – 504 с.
  12. Champe P.C., Harvey R.A. Lippincontt’s illustrated reviews: biochemistry. – London, New York: J.B.Lippincott company, 1994. – 445 p.
  13. Kamoun P. et al. Biochemistry. – Toronto: Philadelphia, 1986. – 150 p.

 

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

БІОХІМІЯ ТА ПАТОБІОХІМІЯ НЕРВОВОЇ ТКАНИНИ ЛІКВОР (86.8 KiB, Завантажень: 0)

завантаження...
WordPress: 22.9MB | MySQL:26 | 0,350sec