Газообмен.

На долю головного мозга приходится 2 – 3% от массы тела. В то же время потребление кислорода головным мозгом в состоянии физиологического покоя составляет 20 - 25% от общего потребления его всем организмом.

Газообмен мозга значительно выше, чем газообмен других тканей, в частности он превышает газообмен мышечной ткани в 20 раз.

Интенсивность дыхания для различных областей головного мозга неодинаково. Так, дыхание белого вещества в 2 раза ниже, чем серого. Особенно интенсивно расходуют кислород клетки коры полушарий головного мозга и мозжечка. Поглощение кислорода головным мозгом значительно уменьшается при наркозе. Напротив, интенсивность дыхания головного мозга увеличивается при возрастании функциональной активности.

ОБМЕН ГЛЮКОЗЫ И ГЛИКОГЕНА В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ.

Основным субстратом дыхания мозговой ткани является глюкоза. Об этом свидетельствует дыхательный коэффициент ткани головного мозга, который близок к единице Dk =CO2/O2=0,99+-0,33.

Показано, что более 85% утилизированной глюкозы окисляется до углекислого газа и воды при участии цикла трикарбоновых кислот.

В физиологических условиях роль пентозофосфатного пути окисления глюкозы в мозговой ткани невелика. Однако этот путь окисления глюкозы присущ всем клеткам головного мозга. Образующийся при этом НАДФН₂ используется на синтез жирных кислот и стероидов.

Между глюкозой и гликогеном мозговой ткани имеется тесная связь, выражающаяся в том, что при недостаточном поступлении глюкозы из крови гликоген головного мозга является источником глюкозы, а глюкоза при ее избытке является исходным материалом для синтеза гликогена. Распад гликогена мозговой ткани идет путем фосфоролиза с участием системы цАМФ. Однако, в целом же использование гликогена в мозге не играет существенной роли в энергетическом отношении, т.к. содержание гликогена в головном мозге невелико.

ОБМЕН БЕЛКОВ И АМИНОКИСЛОТ.

Аминокислотный состав мозга отличается определенной специфичностью. Так, концентрация свободной глутаминовой кислоты в мозге выше, чем в любом органе. Обнаруживается ряд свободных аминокислот, которые лишь в незначительном количестве находятся в других тканях. Сюда относятся: гамма – аминомасляная кислота, ацетиласпарагиновая кислота и цистотианин. Последний обнаруживается только в мозге человека, где он образуется в результате взаимодействия сирина и гомоцистеина.

Белки в головном мозге находятся в состоянии активного обновления, однако, в разных отделах головного мозга скорость синтеза и распада белковых молекул неодинакова. Белки серого вещества больших полушарий и белки мозжечка отличается особенно большой скоростью обновления. Белки белого вещества головного мозга имеют меньшую скорость синтеза и распада белковых молекул.

При различных функциональных состояниях ЦНС отмечается изменение в интенсивности обновления белков. Так, при действии на организм возбуждающих агентов в мозге усиливается интенсивность обмена белков. Напротив, под влиянием наркоза скорость распада и синтеза белков снижается.

При возбуждении центральной нервной системы отмечается повышение содержания аммиака в нервной ткани. Это явление имеет место, как при раздражении периферических нервов, так и головного мозга. Считают, что образование аммиака при возбуждении в первую очередь происходит за счет дезаминирования адениловой кислоты.

Аммиак очень ядовитое вещество, особенно для нервной системы.

Особую роль в устранении аммиака играет глутаминовая кислота. Она способна связывать аммиак с образованием глутамина – безвредного для нервной ткани вещества. Длина реакции аминирования протекает при участии фермента глутаминсинтетазы и требует затрат энергии АТФ. Определенную роль в связывании аммиака играет реакция восстановительного аминирования.

Обмен липидов.

Липиды составляют около половины сухой массы головного мозга. Из фосфолипидов серого вещества головного мозга наиболее интенсивно обновляется фосфотидилхолин и особенно фосфотидилинозит.

Обмен липидов миелиновых оболочек протекает с небольшой скоростью. Холестерин, цереброзиды и сфигмомиелин обновляются очень медленно.