И.П.Ашмарнн, А.Е.Антипенко, В.В.Ашапкин, Г.Г.Вольский, С.А.Дамбинова, Н.Д.Ешенко, М.А.Каменская, Е.П.Каразеева, Л.М.Осадчая, П.В.Сгукалов, С АТотов, СЮ. Туманова, МАФлеров;

Москва: Изд. Института биомедицинской химии РАМН, 1996, 470 с

Предисловие

Познание механизмов деятельности мозга, в том числе хи­мических, является не только важнейшей биологической зада­чей. Оно имеет особое значение в общем стремлении человека к пониманию его места и роли на Земле и во Вселенной.

Нервная система, головной мозг, особенно высших живот­ных и человека, — это наиболее изысканные создания процесса эволюции. Поэтому нейрохимия — самая сложная из биохими­ческих дисциплин. Студенты, аспиранты и зрелые ученые, при­ступающие к изучению нейрохимии, должны быть уже воору­жены основательными знаниями по общей биохимии. Только опираясь на эту базу, можно усвоить ряд качественно новых построений нейрохимии. Бесполезно также пытаться изучать нейрохимию, не имея представления об основах морфологии и физиологии нервной системы, а также о болезнях нервной сис­темы, ибо при этом с особенной яркостью вырисовывается важ­ность нейрохимии для решения практических задач медицины и для повышения эффективности умственного труда. Все это обусловливает целесообразность преподавания нейрохимии на старших курсах соответствующих факультетов биологических и медицинских ВУЗов и определяет особенности изложения ней­рохимии в настоящем издании.

Авторы учебника стремились максимально использовать опыт преподавания нейрохимии на кафедре биохимии Ленинград­ского Государственного Университета и на кафедре физиоло­гии человека и животных Московского Государственного Уни­верситета им.М.В.Ломоносова. Учитывался также опыт созда­ния ряда зарубежных учебников.

Книга делится на две большие части. Первая включает изло­жение ряда традиционных разделов статической биохимии нерв­ной системы — описание белков, нуклеиновых кислот, липи-дов, углеводов и таких надмолекулярных образований, как мем­браны нейронов. В эту же часть входят разделы динамической биохимии, в частности характеристика энергетического мета­болизма центральной нервной системы.

Вторая часть включает описание синаптического аппарата медиаторных систем и рецепторов, механизмов проведения нерв­ных импульсов, ряда постсинаптических процессов в нейронах и систем их модуляции.

В завершающих главах книги изложены современные пред­ставления о биохимических механизмах высших функций цен.

тральной нервной системы, в том числе памяти, и продемонст­рированы достижения нейрохимии в раскрытии механизмов некоторых болезней головного мозга.

Главы книги, особенно 7 и 11, содержат материалы, распо­ложенные в порядке возрастающей сложности. В силу тесной взаимосвязи материалов, изложенных в различных главах, не­избежными являются отдельные повторы. Однако они облегча­ют восприятие в тех случаях, когда читатель хочет воспользо­ваться не книгой в целом, а отдельными ее разделами.

Коллектив авторов книги состоит из сотрудников: кафедры биохимии ЛГУ — Н.Д.Ещенко (гл.3,5), Г.Г.Вольского (гл.З),

A. Е.Антипенко (гл.10), Л.М.Осадчей (гл.2), С.Ю.Тумановой (гл.4), М.А.Флерова (гл.6); кафедры физиологии человека и жи­вотных МГУ — И.П.Ашмарина (гл.9,11,12), Е.П.Каразеевой (гл.3,9,12); лаборатории нейрохимии Научно-исследовательского института экспериментальной медицины АН СССР — С.А.Дам-биновой (гл.8); лаборатории молекулярной биологии МГУ —

B. В.Ашапкина (гл.1); Всесоюзного научно-исследовательского института системных исследований АН СССР — С.АТитова (гл.11); Всесоюзного института научной и технической информа­ции — М.А.Каменской (гл.7,8); Клинического центра Сербии П.В.Стукалова (гл. 12).

Важной особенностью книги является тот факт, что в ее соз­дании приняли научное и научно-организационное участие югославские специалисты — профессор П.Стукалов, доктор Ж.Вуйович. Книга, таким образом, отражает сотрудничество ученых Югославии и России в обобщении последних достиже­ний нейрохимии и подготовке кадров нейрохимиков.

Авторы обращаются к читателям книги с просьбой направ­лять им замечания и пожелания с целью учета их при после­дующих переизданиях.

СОДЕРЖАНИЕ:

Предисловие
Введение
Основные биохимические особенности нервной системы

Часть I. Состав и метаболизм головного мозга и периферической нервной системы

Глава 1. Особенности нуклеиновых кислот и хроматина нервной ткани
1.1. СОДЕРЖАНИЕ ДНК В НЕРВНЫХ КЛЕТКАХ. ПРОБЛЕМА "ИЗБЫТОЧНОЙ" ДНК
1.2. РЕПЛИКАТИВНЫЙ СИНТЕЗ ДНК И ПРОЛИФЕРАЦИЯ НЕРВНЫХ КЛЕТОК
1.3. РЕПАРАЦИЯ ДНК В МОЗГЕ ЖИВОТНЫХ
1.4. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ХРОМАТИНА В НЕРВНЫХ КЛЕТКАХ
1.5. РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ МОЗГА
1.6. МОЗГОСПЕЦИФИЧЕСКАЯ ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ
1.6.1. Характеристическая последовательность нуклеотидов в РНК мозга
1.6.2. Альтернативный процессинг пре-мРНК в мозге
1.7. ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОМА И ОНТОГЕНЕЗ МОЗГА ЖИВОТНЫХ
1.7.1. Экспрессия генов в ЦНС беспозвоночных
1.7.2. Экспрессия генов в развивающейся нервной системе позвоночных
Выводы

Глава 2. Свободные аминокислоты нервной системы
2.1. СОДЕРЖАНИЕ, ЛОКАЛИЗАЦИЯ И ТРАНСПОРТ АМИНОКИСЛОТ
2.2. МЕТАБОЛИЗМ ДИКАРБОНОВЫХ АМИНОКИСЛОТ ИГЛУТАМИНА
2.2.1. Глутамат и аспартат
2.2.2. N-Ацетиласпарагиновая кислота
2.2.3. Гамма-аминомасляная кислота
2.3. КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА АМИНОКИСЛОТ
2.4. ГЛИЦИН И ПУТИ ЕГО ОБМЕНА
2.5. СЕРУСОДЕРЖАЩИЕ АМИНОКИСЛОТЫ
2.6. АРОМАТИЧЕСКИЕ АМИНОКИСЛОТЫ НЕРВНОЙ ТКАНИ И ИХ МЕТАБОЛИЗМ
2.7. ОСНОВНЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ
Выводы

Глава 3. Белки нервной системы
3.1. НЕФЕРМЕНТНЫЕ НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ СА2+ - СВЯЗЫВАЮЩИЕ БЕЛКИ
3.2. НЕФЕРМЕНТНЫЕ НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ БЕЛКИ, ОТВЕТСТВЕННЫЕ ЗА ПРОЦЕССЫ АДГЕЗИИ И МЕЖКЛЕТОЧНОГО УЗНАВАНИЯ
3.3. СОКРАТИТЕЛЬНЫЕ И ЦИТОСКЕЛЕТНЫЕ БЕЛКИ НЕРВНОЙ ТКАНИ
3.4. НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ БЕЛКИ - ФЕРМЕНТЫ
3.5. СЕКРЕТИРУЕМЫЕ РЕГУЛЯТОРНЫЕ И ТРАНСПОРТНЫЕ НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ БЕЛКИ
3.6. БЕЛКИ МИЕЛИНА
3.7. НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ БЕЛКИ ГЛИИ
3.8. ИНТЕНСИВНОСТЬ МЕТАБОЛИЗМА БЕЛКОВ В РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛАХ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Выводы

Глава 4. Липнды центральной нервной системы н структура клеточных мембран
4.1. РОЛЬ АЦИЛОБМЕННОГО МЕХАНИЗМА
4.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛИПИДОВ В МЕМБРАНЕ
4.3. ДИНАМИЧНОСТЬ БИЛИПИДНОГО СЛОЯ МЕМБРАНЫ
4.4. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ЛИПИДОВ В МЕМБРАНЕ
4.5. РОЛЬ БЕЛКОВ В ДИНАМИЧНОСТИ ЛИПИДНОГО БИСЛОЯ
4.6. УЧАСТИЕ ЛИПИДОВ В РЕЦЕПЦИИ И ПЕРЕДАЧЕ ВНУТРЬ КЛЕТКИ СИГНАЛА
4.7. МИЕЛИН В ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ
4.8. ЛИПИДЫ ВНЕШНЕЙ ЗОНЫ МЕМБРАН МОЗГА
4.8.1. Ганглиозиды — специфические липиды экстраклеточного матрикса мембран мозга
4.8.2. Локализация ганглиозидов в головном мозге
4.8.3. Организация ганглиозидов в мембране
4.8.4. Ганглиозиды и передача информации через мембраны
4.8.5. Участие ганглиозидов в дифференциации клеток
4.8.6. Терапевтические эффекты ганглиозидов
4.8.7. Межклеточное гликозирование ганглиозидов
4.8.8. Электрогенность ганглиозидов и ее модификация
4.8.9. Лактонные формы ганглиозидов
4.8.10. О-адетилирование ганглиозидов — один из возможных механизмов изменения их структуры
4.8.11. Иммунологические свойства ганглиозидов
4.8.12. Ганглиозидозы
4.9. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА ЛИПИДОВ В ОНТОГЕНЕЗЕ
Выводы

Глава 5. Энергетический обмен головного мозга
5.1. ПОТРЕБЛЕНИЕ ГОЛОВНЫМ МОЗГОМ КИСЛОРОДА
5.2. ПОТРЕБЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ ГОЛОВНЫМ МОЗГОМ
5.3. ГЛИКОГЕН КАК ВОЗМОЖНЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ
5.4. АЭРОБНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ И МЕХАНИЗМЫ ЕГО РЕГУЛЯЦИИ
5.4.1. Пути утилизации глюкозы в мозге; гликолиз и механизмы, контролирующие его скорость
5.5. ЦИКЛ ТРИКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И МЕХАНИЗМЫ, КОНТРОЛИРУЮЩИЕ ЕГО СКОРОСТЬ В МОЗГЕ
5.5.1. Пути пополнения пула метаболитов ЦТК в мозге
5.5.2. Цитратсинтазная реакция и регуляция ее скорости в мозге
5.5.3. Изоцитратдегидрогеназные реакции и их регуляция в мозге
5.5.4. Этапы окисления дикарбоновых кислот
5.6 КОМПОНЕНТЫ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ МИТОХОНДРИЙ И ИХ СООТНОШЕНИЕ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ
5.7. ФОНД МАКРОЭРГИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В МОЗГЕ, ИНТЕНСИВНОСТЬ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
5.8. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ СПЕЦИФИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ НЕРВНОЙ ТКАНИ
Выводы

Глава 6. Биохимические особенности н взаимодействие нейронов и нейроглии
6 1. СОСТАВ И МЕТАБОЛИЗМ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
6.2. СОСТАВ И МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ И БЕЛКОВ
6.3. ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ НЕЙРОНОВ И НЕЙРОГЛИИ
6.4. ФОСФОЛИПИДЫ НЕЙРОНОВ И НЕЙРОГЛИИ
Выводы


Часть II. Функциональная биохимия нервной системы

Глава 7. Синаптическая передача. Медиаторы
7.1. МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО СИНАПСА. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ОСВОБОЖДЕНИЯ НЕЙРОМЩЩАТОРА
7.2. ЭКЗОЦИТОЗ НЕЙРОМВДИАТОРОВ
7.3. СИНАПТИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ
7.4. МЕДИАТОРЫ
7.4.1. Принцип Дейла
7.4.2. Многообразие синаптических медиаторных функций
7.4.3. Нейромедиаторная функция
7.4.4. Нейромодуляторы
7.4.5. Сопутствующие медиаторы
7.4.6. Локализация нейромедиаторных путей
7.4.7. Характеристики индивидуальных медиаторов
Выводы

Глава 8. Молекулярные механизмы передачи импульса в мембранах нейронов. Ионные каналы, рецепторы
8.1. БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В НЕРВНЫХ КЛЕТКАХ
8.2. Na-КАНАЛЫ
8.3. К-КАНАЛЫ
8.4. Са-КАНАЛЫ
8.5. СИСТЕМЫ АКТИВНОГО ТРАНСПОРТА ИОНОВ. Na+/K+ И Na+/Ca2+ - НАСОСЫ
8.6. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ СИНАПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ, РЕЦЕПТОРЫ
8.7. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ НЕЙРОРЕЦЕПТИИ
8.8. БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЗМОВ НЕЙРОРЕЦЕПТИИ
8.9. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ ИОНОТРОПНЫХ РЕЦЕПТОРОВ
8.10. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАБОТРОПНЫХ МЕДЛЕННЫХ РЕЦЕПТОРОВ
8.11. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТДЕЛЬНЫХ РЕЦЕПТОРНЫХ СИСТЕМ
Выводы

Глава 9. Нейропептиды
9.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ НЕЙРОПЕПТИДОВ. ПОНЯТИЕ О ФУНКЦИОНАЛЬНОМ КОНТИНУУМЕ НП И КАСКАДНОЙ РЕГУЛЯЦИИ
9.2. БИОСИНТЕЗ И ПРОЦЕССИНГ НЕЙРОПЕПТИДОВ
9.3. БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕЙРОПЕПТИДОВ, ОТЛИЧАЮЩИЕ ИХ ОТ ОБЫЧНЫХ, КЛАССИЧЕСКИХ НЕЙРОМЕДИАТОРОВ
9.4. РЕЦЕПТИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ ПЕПТИДОВ
9.4.1. Внутриклеточные процессы, следующие за рецепцией регуляторных пептидов
Выводы

Глава 10. Постсннаптнческая трансформация сигнала. Вторичные посредники. G-белки и протеннкиназы нервной ткани
10.1. ЦАМФ-ЗАВИСИМОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
10.1.1. Аденилатциклаза, ее активация
10.1.2. Протеинкиназа
10.1.3. Фосфодиэстераза
10.2. ЦГМФ-ЗАВИСИМОЕ ПРОТЕИНФОСФОРИЛИРОВАНИЕ. ПРОТЕИНКИНАЗА G
10.3. Са-КАЛЬМОДУЛИН-ЗАВИСИМОЕ ПРОТЕИНФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
10.4. Са1+-ФОСФОЛИПИД-ЗАВИСИМОЕ ПРОТЕИНФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
10.4.1. Образование диацилглицерина и инозитолфосфатов
10.4.2. Протеинкиназа С
10.5. ФОСФОПРОТЕИНФОСФАТАЗЫ
10.6. ГИПОТЕЗЫ О РОЛИ ПРОТЕИНКИНАЗ И ДРУГИХ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ СИГНАЛА В МЕХАНИЗМАХ ПАМЯТИ
10.7. G-БЕЛКИ
Выводы

Глава 11. Нейрохимические основы памяти
11.1. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ
11.1.1. Минимальная кратковременная память
11.1.2. Память, относительно ограниченная во времени
11.1.3. Пожизненная долговременная память
11.2. ИНФОРМАЦИОННАЯ ЕМКОСТЬ НЕЙРОЛОГИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ
11.3. РОЛЬ НЕЙРОМЕДИАТОРОВ В РЕГУЛЯЦИИ ПАМЯТИ
11.4. НЕЙРОПЕПТИДЫ - РЕГУЛЯТОРЫ ПАМЯТИ
11.5. ПРОБЛЕМА ПЕРЕНОСА ПАМЯТИ
Выводы

Глава 12. Биохимические пути в исследовании механизмов психических и нервных болезней
12.1. ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВНУТРЕННЕГО ПОДКРЕПЛЕНИЯ (ВОЗНАГРАЖДЕНИЯ) ПРИ НАРКОМАНИЯХ
12.2. АЦЕТАЛЬДЕГИД, НЕПЕПТИДНЫЕ И ПЕПТИДНЫЕ ОПИОИДЫ И АЛКОГОЛИЗМ
12.3. СТРАХ, ФОБИИ, В-КАРБОЛИНЫ, ЭНДОЗЕПИНЫ И ХОЛЕЦИСТОКИНИН-4
12.4. ДОФАМИН И ПАРКИНСОНИЗМ
12.5. ШИЗОФРЕНИЯ, КАТЕХОЛАМИНЫ И ВНУТРЕННИЕ НЕЙРОЛЕПТИКИ
12.6. КАТЕХОЛАМИНЫ, НЕЙРОПЕПТИДЫ И ДЕПРЕССИВНЫЕ СОСТОЯНИЯ
12.7. СУДОРОЖНЫЕ СОСТОЯНИЯ, ЭПИЛЕПСИЯ, ГЛУТАМАТНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ И ИХ АНТАГОНИСТЫ
12.8.ХОЛИНЕРГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ МОЗГА, В-АМИЛОИД, НЕЙРОПЕПТИДЫ И СЕНИЛЬНЫЕ ДЕМЕНЦИИ
12.9. КАТИОННЫЙ БЕЛОК МИЕЛИНА, НАРУШЕНИЯ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ АВТОНОМИИ МОЗГА, АЛЛЕРГИЧЕСКИЙ ЭНЦЕФАЛОМИЕЛИТ И РАССЕЯННЫЙ СКЛЕРОЗ
Выводы

Литература
Предметный указатель