Метаболические процессы в мозговой ткани

Как и другие ткани, мозг нуждается в кислороде и питательных веществах для покрытия его метаболических потребностей. Однако существует ряд особенностей мозгового метаболизма, на которые следует обратить внимание.

а) Интенсивность общего метаболизма мозга и метаболизма нейронов. В состоянии бодрствующего покоя на долю метаболизма мозга приходится примерно 15% общего метаболизма организма, хотя масса мозга составляет только 2% общей массы тела. Следовательно, в покое метаболизм мозга на единицу массы ткани примерно в 7,5 раз превышает усредненный метаболизм тканей, не относящихся к нервной системе.

Большая часть этого избыточного метаболизма мозга связана с нейронами, а не с глиальной поддерживающей тканью. Причем главными потребителями энергии в нейронах являются ионные насосы их мембран, транспортирующие главным образом ионы натрия и кальция из нейронов наружу, а ионы калия — внутрь клетки. Каждый раз, когда нейрон проводит потенциал действия, эти ионы движутся через мембраны, увеличивая потребность в дополнительном мембранном транспорте для восстановления соответствующей разности концентраций ионов по обе стороны мембран нейронов.

Следовательно, во время чрезмерной мозговой активности метаболизм нервной ткани может возрастать на величину вплоть до 100-150%.

Связь между артериальным P_CO₂ и мозговым кровотоком

б) Особая потребность мозга в кислороде — отсутствие значительного анаэробного метаболизма. Большинство тканей тела могут существовать без кислорода в течение нескольких минут, а некоторые — даже до 30 мин. В это время тканевые клетки получают энергию за счет процессов анаэробного метаболизма, что означает освобождение энергии путем частичного распада глюкозы и гликогена, но без связывания их с кислородом.

Этот путь доставки энергии сопряжен с расходом громадных количеств глюкозы и гликогена. Тем не менее, анаэробный путь метаболизма действительно поддерживает жизнь тканей.

Мозг не способен к энергетически значимому объему анаэробного метаболизма. Одной из причин этого является высокая интенсивность метаболизма нейронов, поэтому основная часть нервной активности зависит от постоянной доставки кислорода кровью. Эти факты, вместе взятые, позволяют понять, почему при внезапном прекращении мозгового кровотока или полном отсутствии кислорода в крови бессознательное состояние может развиться в течение 5-10 сек.

Увеличение кровотока в затылочных регионах мозга кошки при освещении ее глаз

в) В нормальных условиях энергетические нужды мозга обеспечиваются в основном глюкозой. В нормальных условиях почти вся энергия, используемая клетками мозга, обеспечивается глюкозой, доставляемой кровью. Как и в отношении кислорода, глюкоза должна постоянно доставляется из капиллярной крови: в любой момент необходим двухминутный запас глюкозы в нейронах в виде гликогена.

Важной особенностью снабжения нейронов глюкозой является независимость транспорта глюкозы через их клеточную мембрану от инсулина, хотя в большинстве других клеток тела инсулин необходим для доставки в них глюкозы. Следовательно, у больных тяжелым диабетом при практически нулевом уровне секреции инсулина глюкоза все же легко диффундирует в нейроны, что чрезвычайно важно для предупреждения потери умственных функций у таких больных.

Однако при передозировке вводимого инсулина у больного диабетом концентрация глюкозы в крови может резко снизиться, поскольку избыток инсулина ведет к тому, что почти вся глюкоза крови быстро транспортируется в громадное количество инсулинозависимых ненервных клеток всего организма, особенно в клетки скелетных мышц и печени. Когда это случается, в крови остается недостаточное количество глюкозы для адекватного снабжения нейронов, и ментальные функции серьезно нарушаются — вплоть до развития коматозного состояния, но чаще отмечаются нарушение умственной деятельности и психические расстройства, причиной которых является передозировка инсулина.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Метаболические процессы в мозговой ткани

Основной задачей нейроанестезиолога является поддержание баланса между метаболическими потребностями головного мозга и соответствующими поступлениями, чтобы свести к минимуму риск появления неврологических нарушений. Понимание основ церебрального метаболизма позволяет анестезиологу принимать верные решения при назначении лекарственных препаратов, выборе техники анестезии во время оперативного вмешательства и во время интенсивной терапии.

Читайте также: Блестящие конфетки ткань с кошачьей мятой 7 см 45607

Физиология метаболизма спинного и головного мозга во многом совпадает. Мозг — орган высокой физиологической активности. На его долю приходится:
• 20% сердечного выброса,
• 25% всего потребления глюкозы,
• 20% общего потребления кислорода. Энергозатраты мозга классически распределяются на:
• Основной обмен (45%)—взаимодействие клеток, синтез белка, ионные градиенты.
• Активный обмен (55%) — генерация нервных импульсов.

Когда ЭЭГ показывает ровную линию, энергозатраты мозга сведены к основному обмену. Дальнейшее углубление седации не дает большего снижения энергозатрат.

Субстраты мозга

• Предпочтительный энергетический субстрат для клеток ЦНС—глюкоза, но возможно также использование кетоновых тел, лактата, аминокислот.
• Аэробный метаболизм осуществляется путем окислительного фосфорилирования.
• В покос путем окислительного фосфорилирования образуется 99% А’ГФ.
• Анаэробный метаболизм происходит путем гликолиза.
• Активация нейронов связана с усилением гликолиза.
• Кетоновые тела в норме обеспечивают менее 1% энергетических потребностей, но в случае продолжительного голодания их доля в энергетическом обеспечении может достигать 60%.

Зависимость метаболизма от кровотока

• В нормальных условиях церебральный метаболизм и кровоток тесно взаимосвязаны.
• При утрате взаимосвязи или сниженном кровотоке компенсаторно может повыситься экстракция кислорода из артериальной крови, что проявляется снижением концентрации кислорода в капиллярной крови.
• Если кровоток недостаточно высок для обеспечения метаболических потребностей, увеличивается доля анаэробного метаболизма.
• Длительная ишемия ведет к дефициту АТФ и нарушению трансмембранных ионных градиентов.

• Критическое снижение кровотока, приводит к необратимому повреждению тканей:
— при травматическом повреждении мозга 15 мл/100 г/мин
— при ишемическом инсульте 5-8,5 мл/100 г/мин.

Энергетические взаимодействия нейрон/глия

• Глиальные клетки—вспомогательные клетки нервной системы, выполняющие опорную и метаболическую функцию.
• Астроциты (тип глиальных клеток)—активные метаболические «партнеры» нервной ткани. Между ними и нейронами идет постоянный обмен субстратами и метаболитами, что ведет к взаимосвязи метаболизма нейронов и глиальных клеток.
• Астроциты осуществляют анаэробный этап метаболизма глюкозы путем гликолиза.

• Лактат поступает из астроцитов в связанные с ними нейроны, где продолжается аэробный этап метаболизма.
• Нейрональная активность приводит к высвобождению калия и глутамата, которые затем поглощаются астроглией.
• Энергия, необходимая для поглощения калия и глутамата, выделяется путем усиленного гликолиза.

Факторы, влияющие на церебральный метаболизм

На церебральный метаболизм могут оказывать влияние физиологические изменения, лекарственные средства, заболевания. Некоторые из этих факторов могут быть искусственно преобразованы для компенсации изменившихся физиологических потребностей.

• Нейрональная активация — процесс, не затрагивающий уровень церебрального метаболизма в целом, а вызывающий регионарные изменения мозгового кровотока и потребления кислорода мозгом:
— бодрствование
— движение
— чувственное восприятие
— боль
— судороги.

• Изменения температуры:
— изменение температуры на 1 °С вызывает изменение потребления кислорода мозгом на 5-10%.
— при низких температурах изменения могут быть более значительными.
— изоэлектрическая ЭЭГ наблюдается при охлаждении головного мозга до 20 С.

• Патологические состояния:
— потребность мозга в кислороде при деменции снижена.
— при травме головного мозга возникают различные изменения метаболизма мозга.
— при субарахноидальном кровоизлиянии метаболическая потребность мозга в кислороде снижается, но может повыситься при возникновении судорог.

• Эндотоксины не оказывают непосредственного воздействия на потребление мозгом кислорода.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Биохимия мозга

Опубликовано вс, 06/11/2016 — 11:31

Для своего адекватного функционирования мозг требует энергии. Основное питательное вещество для мозга — глюкоза, которая в процессе оксиления до диоксида углерода ( СО2) и воды дает энергию. Этот процесс включает в себя образование аденозин трифосфата ( ATP) из аденозин дифосфата ( ADP). Кроме того, мозг может использовать для получения энергии w-окисление (омега-окисление) жирных кислот.

Читайте также: Где найти прорезиненную ткань

Глюкоза накапливается в организме в форме полисахарида гликогена. Гликоген в мозге накапливается главным образом в астроцитах и , в дальнейшем, выделяет энергию для нейронов посредством пирувата и лактата. Гликоген включается в процесс энергетического обмена достаточно быстро , что совпадает с синаптической активностью. Глюкоза поступает в клетки с помощью транспортеров , а утилизацию глюкозы происходит в первую очередь в астроцитах и в меньшей степени в нейронах. Некоторые нейротрансмиттеры, например, такие как моноамины, являются гликогенолитиками и выделяют энергию для астроцитов. Метаболизм глюкозы в тканях мозга связан с функциональной активностью нейронов и глии. Данная особенность используется в функциональной нейровизуализации ( РЕТ) и функциональной магнитно — резонасной томографии ( fMRI).

Окисление одной молекулы глюкозы в общем дает 36-38 молекул АТР. Принято считать, что АТР играет центральную роль в клеточном метаболизме, как «энергетическая валюта» клетки, обеспечивающая энергией большинство биохимических реакций клетки. АТP — трифосфонуклеотид, состоящий из азотного основания ( аденин) , пятиуглеродного сахара рибозы и прикрепленной фосфатной группы. Энергия АТР используется для процессов биосинтеза, транспорта молекул, поддержания разности потенциалов между внутренней и внешней поверхностями клеточной мембраны, . В первом случае это необходимо для движения зарядов через мебрану клетки и внутриклеточного транспорта молекул. Биосинтез необходим для образования простых и сложных ( комплексных) молекул , необходимых для реализации функций клеток , а также для накопления такой молекулы как гликоген. Связанная молекула представляет собой 3,5- монофосфат ( циклическая АМР) , который имеет одну фосфатную молекулу и формирует кольцевую структуру , связывая сахар и фосфат молекулы. Они формируются из АТР в результате реакции , которая утилизируется аденилциклазой , как катализатором. Они активируются адреналином и как известно включены через посредника фосфорилазы в активации гликогена. В дальнейшем, циклическая АМР становится посредником во многих клеточных реакциях , включая тех, которые стимулируются гормонами или нейротрансмиттерами.

Химические реакции тела облегчаются энзимами , причем одни активируют себясами посредством ко — энзимов , которые перемещают ( трансфер) атомы или группы атомов из одной молекулы в другие. Количество активных энзимов представляет обычный ингредиент, который обусловливает уровень биохимических реакций в соответствующих субстратов , активируя или подавляя энзимы , регулирующие метаболитическую активность клетки. Один из методов ингибирования ряда метаболических реакций представляет собой обратную связь от конечных метаболитов ( feedback ingibition).

В результате катаболизма глюкозы и гликогена образуется ATP посредством хорошо — известного цикла трикарбоксиловой кислоты ( Krebs). Глюкоза первоначально фосфорилируется гексокиназой до глюкозо — 6 — фосфата. Конвертация происходит с помощью промежуточных этапов гликолиза , до молочной кислоты. Для этого необходимо участие двух молекул ATP ( глюкоза + 2 ADP + 2 фосфата — 2 молочной кислоты + 2 АТР + 2 воды. Молочная кислота конвертируется до ацетил — коэнзима А посредством пировиноградной кислоты и образуется с помощью оксидации триуглекислой кислоты до цитрата и наконец, оксалоацетата , который собственно инкорпорируется с ацетил коэнзимом А до цитрата. Атомы водорода соединяются с кислородом до образования воды и далее генерируются молекулы АТР. Первоначально продукты пищеварения поддвергаются катаболизму и также утилизируются триуглекксиловой кислоты ( цикл ) , что дает 2/3 всей энергии , реализованной в данном цикле.

Мозговой метаболизм

Отказ от ответсвенности

Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста. Владелец Сайта не несет никакой ответственности ни перед какой стороной, понесший косвенный или прямой ущерб в результате неправильного использования материалов, размещенных на данном ресурсе.

Читайте также: Как называется ткань способная сокращаться

Для реализации своей функции мозг нуждается в кислороде и питательных веществах. Их поступление и оборот обеспечивает мозговой метаболизм. Что это такое и как он работает?

Что такое мозговой метаболизм?

Это процессы в мозге, которые протекают под воздействием разного рода факторов. Чем лучше метаболизм, тем более здоровым ощущает себя человек.

Он проходит ряд изменений в определенные периоды, поэтому за его состоянием следует особо тщательно следить. Когда это происходит?

Раннее детство. Метаболизм мозга может нарушаться у малышей, которые появились на свет путем кесарева сечения. Также не редки случаи родовых травм.
Первый поход в школу. От ребенка начинают требовать усваивать и анализировать информацию в больших объемах. Перегрузка информацией может отрицательно сказаться на мозговом кровообращении и умственной активности.
Зрелый возраст. Ближе к пенсионному возрасту у человека начинают возникать проблемы со здоровьем. На процесс мозгового кровообращения могут повлиять следующие заболевания: атеросклероз, остеохондроз, опухолевые процессы, тромбы в области артерий, ранее перенесенные травмы и тяжелые заболевания.
Период старости. Процессы в организме протекают вяло. Это может стать причиной мозговой недостаточности.

Почему нарушается кровоток мозга?

пожилой возраст (после 50 лет);
наследственная предрасположенность;
ранее перенесенные черепно-мозговые травмы;
избыточная масса тела;
высокие показатели холестерина;
отсутствие физической активности;
излишняя истеричность, эмоциональность;
нарушения и заболевания эндокринной системы;
хронически повышенное кровяное давление;
пороки сердца.

Симптомы нарушения мозгового метаболизма

На ухудшение кровотока в области мозга могут указывать следующие симптомы:

Частые и резкие головные боли.
Приступы головокружения.
Покалывания в конечностях без видимой причины.
Полная или частичная парализация тела.
Нарушения слуха, зрения.
Трудности с произнесением слов.
Затруднительное чтение и письмо.
Трудности в понимании речи больного.
Припадки, которые могут напоминать эпилептические.
Нарушение интеллектуальных, когнитивных способностей.
Провалы в памяти.
Невозможность сосредоточиться на цели.
Рассеянность, забывчивость.

Что можно предпринять для нормализации метаболизма?

Есть специальные лекарственные препараты, помогающие наладить метаболизм мозга. Они продаются в аптеках, но употреблять их можно только по назначению лечащего врача. Самостоятельно больной может предпринять следующее:

Полностью отказаться от употребления спиртных напитков.
Пить чай на основе ягод боярышника.
Каждое утро выпивать столовую ложку смеси лимонного сока, натурального меда и тертого чеснока.
Есть свежие ягоды шелковицы или пить отвар из них.
Приготовить витаминную смесь из перетертых ягод клюквы, хрена и меда. Принимать ее утром и вечером.
Стараться придерживаться принципов правильного питания: есть меньше жирного, сладкого, ограничить употребление соли.
Посетить массажиста для осуществления процедур на шейном отделе позвоночника.
Выполнять гимнастику, уделяя особое внимание шее.
Выбрать для сна удобную подушку, стараться спать преимущественно на боку.
Регулярно выполнять лечебную физкультуру (посильные упражнения).

Заключение

От мозгового метаболизма во многом зависит самочувствие человека, его работоспособность и образ жизни. За этим процессом нужно следить и вовремя корректировать.

Отказ от ответсвенности

Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности