метаболізм мозку

Метаболізм мозку. Регуляція метаболізму мозку

Як і інші тканини, мозок потребує кисню і поживних речовинах для покриття його метаболічних потреб. Однак існує ряд особливостей мозкового метаболізму, на які слід звернути увагу.

Інтенсивність загального метаболізму мозку і метаболізму нейронів. У стані безсонної спокою на частку метаболізму мозку доводиться приблизно 15% загального метаболізму організму, хоча маса мозку становить лише 2% загальної маси тіла. Отже, в спокої метаболізм мозку на одиницю маси тканини приблизно в 7,5 разів перевищує усереднений метаболізм тканин, що не відносяться до нервової системи.

Більша частина цього надлишкового метаболізму мозку пов'язана з нейронами, а не з глиальной підтримуючої тканиною. Причому головними споживачами енергії в нейронах є іонні насоси їх мембран, що транспортують головним чином іони натрію і кальцію з нейронів назовні, а іони калію - всередину клітини. Кожен раз, коли нейрон проводить потенціал дії, ці іони рухаються через мембрани, збільшуючи потребу в додатковому мембранному транспорті для відновлення відповідної різниці концентрацій іонів по обидві сторони мембран нейронів.
Отже, під час надмірної мозкової активності метаболізм нервової тканини може зростати на величину аж до 100-150%.

Особлива потреба мозку в кисні - відсутність значного анаеробного метаболізму. Більшість тканин тіла можуть існувати без кисню протягом декількох хвилин, а деякі - навіть до 30 хв. У цей час із тканини клітини отримують енергію за рахунок процесів анаеробного метаболізму, що означає звільнення енергії шляхом часткового розпаду глюкози і глікогену, але без зв'язування їх з киснем.

Цей шлях доставки енергії пов'язаний з витратою величезних кількостей глюкози і глікогену. Проте, анаеробний шлях метаболізму дійсно підтримує життя тканин.

Мозок не здатний до енергетично значимого обсягу анаеробного метаболізму. Однією з причин цього є висока інтенсивність метаболізму нейронів, тому основна частина нервової активності залежить від постійної доставки кисню кров'ю. Ці факти, разом узяті, дозволяють зрозуміти, чому при раптовому припиненні мозкового кровотоку або повній відсутності кисню в крові несвідомий стан може розвинутися протягом 5-10 сек.

У нормальних умовах енергетичні потреби мозку забезпечуються в основному глюкозою. У нормальних умовах майже вся енергія, яка використовується клітинами мозку, забезпечується глюкозою, що доставляється кров'ю. Як і щодо кисню, глюкоза повинна постійно доставляється з капілярної крові: в будь-який момент необхідний двохвилинний запас глюкози в нейронах у вигляді глікогену.

Важливою особливістю постачання нейронів глюкозою є незалежність транспорту глюкози через їх клітинну мембрану від інсуліну, хоча в більшості інших клітин тіла інсулін необхідний для доставки в них глюкози. Отже, у хворих важким діабетом при практично нульовому рівні секреції інсуліну глюкоза все ж легко дифундує в нейрони, що надзвичайно важливо для попередження втрати розумових функцій у таких хворих.

Однак при передозуванні інсуліну, що вводиться у хворого на діабет концентрація глюкози в крові може різко знизитися, оскільки надлишок інсуліну веде до того, що майже вся глюкоза крові швидко транспортується в величезна кількість інсулінозалежних ненервних клітин всього організму, особливо в клітини скелетних м'язів і печінки. Коли це трапляється, в крові залишається недостатня кількість глюкози для адекватного постачання нейронів, і ментальні функції серйозно порушуються - аж до розвитку коматозного стану, але частіше відзначаються порушення розумової діяльності і психічні розлади, причиною яких є передозування інсуліну.