Нарушения энергетического обеспечения нейронов

Энергетическое обеспечение нейронов нарушается в результате действия нескольких механизмов.

· Уменьшение поступления в нейроны глюкозы и кислорода. Причины:

Ú гипоксемия;

Ú гипогликемия;

Ú анемия;

Ú снижение мозгового кровообращения;

Ú увеличение диффузионного пути глюкозы и O2 от микрососуда до нейронов (например, при отёке мозга).

Глюкоза — основной энергетический субстрат нервных клеток.

Аэробное расщепление субстратов обеспечивает образование почти 80% энергии, потребляемой мозгом.

В норме головной мозг утилизирует около 20% глюкозы плазмы крови и всего потребляемого организмом кислорода. Нейроны весьма чувствительны к дефициту кислорода и нарушению их энергообеспечения.

Наличие в нервных клетках гликогена как резервного источника энергии лишь отчасти обеспечивает функционирование жизненно важных отделов нервной системы.

В конечном итоге дефицит глюкозы и кислорода приводит к гибели нейронов, в первую очередь — коры головного мозга (корковые нейроны погибают при аноксии и при отсутствии глюкозы в течение нескольких минут).

· Снижение активности ферментов биологического окисления. Причины:

Ú ингибирование и/или денатурация ферментов(например, при отравлении цианидами и солями тяжёлых металлов или при эндогенной интоксикации);

Ú недостаточная активность энзимов(например, при генетических дефектах, авитаминозах B₁, B₂);

Ú нарушение компартментализации ферментов(например, при дезорганизации мембран митохондрий под воздействием ионизирующей радиации, высокой температуры, продуктов нарушенного обмена).

· Разобщение процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях нейронов. Причины:

Ú избыток в нейронах Ca²⁺;

♦ накопление в нервных клетках жирных кислот.

· Нарушение транспорта энергии от мест образования макроэргических соединений до мест расходования энергии. Основная причина:

Ú потеря нейронами BB-фракции КФК при повреждении их мембран.

· Расстройство процессов использования энергии в нейронах. Наиболее частая причина:

Ú снижение активности АТФаз (в условиях ацидоза, интоксикации, ионного дисбаланса).

Расстройства синтеза белка

Наиболее частые причинынарушения белкового синтеза в нейронах:

Ú дефицит аминокислот;

Ú нарушения энергообеспечения нейронов;

Ú снижение активности ферментов протеосинтеза;

Ú деструкция шероховатой эндоплазматической сети (субстанции Ниссля), в которой реализуется протеосинтез.

Расстройства синтеза белка приводят к катастрофическим последствиям для всех стороны жизнедеятельности нервных клеток и, в итоге, к их гибели.

Дисбаланс ионов и жидкости

Ионный гомеостаз нейронов обеспечивается работой энергозависимых калиевых, натриевых, кальциевых и других ионных каналов.

Типичные проявления ионного дисбаланса (возникающие, например, при энергодефиците):

Ú накопление Na⁺ и Ca²⁺ в нейронах;

Ú избыток K⁺ во внеклеточном пространстве.

Последствия дисбаланса ионов в нейронах:

Ú стойкая деполяризация плазмолеммы нейрона(приводит к прекращению нормальной функции нервных клеток);

Ú повышение осмотического давления в нейронах, их набухание и последующая гибель.

Повреждение мембран нейрона

Этот процесс является универсальным механизмом большинства нарушений нервной деятельности.

Наиболее частые причины повреждения мембран:

Ú чрезмерное образование активных форм O₂ и усиления СПОЛ;

Ú активации эндогенных фосфолипаз;

Ú механическое растяжение мембран;

Ú воздействие на мембраны амфифильных соединений.

Последствияповреждения мембран:

Ú прекращение функциональной активности нейронов (электрогенеза);

Ú нарушению всех проявлений жизнедеятельности нервных клеток (например, синаптическая передача, синтез белка, аксонный транспорт и др.);

Ú гибель нейронов путём аутолиза, апоптоза и некроптоза (см. раздел «Гибель клетки» в главе «Патология клетки»).

Апоптоз

Важная роль апоптоза ­ генетически контролируемого процесса гибели нейронов — доказана для патогенеза многих форм невропатологии, особенно для нейродегенеративных заболеваний (например, для болезней Паркинсона, Альцхаймера (Альцгеймера); старческой деменции; бокового амиотрофического склероза и др.).

Причины апоптоза нейронов:

Ú гипоксия нервной ткани любого типа, особенно действующая длительное время (например, при атеросклерозе церебральных сосудов; опухолях головного или спинного мозга, сдавливающих сосуды);

Ú внутриклеточный ацидоз (например, при значительной ишемии ткани мозга);

Ú избыточная генерация радикалов кислорода, липидов и других веществ в ткани мозга (например, в условиях гипоксии и/или гипероксигенации мозга, отравлении нейротоксическими агентами).

Механизмы апоптоза изложены в разделе «Апоптоз» в главе «Повреждение клетки».

Описанные выше механизмы повреждения нейрона тесно взаимосвязаны. Они нередко потенцируют друг друга, образуя порочные круги (circulus vitiosus). Формирование таких порочных кругов — неспецифическая, стандартная реакция нейрона на разные патогенные воздействия.

Специфические механизмы повреждения нейронов

Патогенетическую основу большинства форм нарушений нервной деятельности составляют раздельные или сочетанные расстройства специфических для нейрона процессов метаболизма различных нейромедиаторов (рис. 29.3).

Ы ВЁРСТКА Вставить файл «ПФ_Рис.29.3» МС Ы

Рис. 29.3. Основные механизмы повреждения нейронов (специфические).

· Расстройство синтеза нейромедиаторов. Наиболее частые причины:

Ú нарушение энергетического обеспечения процесса биосинтеза нейромедиаторов;

Ú дефицит субстратов их синтеза;

Ú генетические дефекты ферментов биосинтеза нейромедиаторов;

Ú ингибирование ферментов их синтеза.

· Замедление аксонного транспорта нейромедиаторов.Наиболее частыепричины нарушения аксонного транспорта рассмотрены далее (раздел «Механизмы нарушений межнейронных взаимодействий»).

· Нарушение выделения нейромедиатора в синаптическое пространство.(см. статью «Нейромедиаторы» в приложении «Справочник терминов»).

· Изменение скорости удаления нейромедиатора.(см. статью «Нейромедиаторы» в приложении «Справочник терминов»).

· Нарушение взаимодействия нейромедиатора с его рецепторами.(см. статью «Нейромедиаторы» в приложении «Справочник терминов»).

Реализация описанных выше неспецифических и специфических механизмов повреждения нейрона обусловливает нарушение восприятия, анализа, генерации и проведения возбуждения нейронами.

Механизмы нарушений межнейронного взаимодействия

Механизмы нарушений межнейронных взаимодействий приведены на рис. 29.4.

Ы ВЁРСТКА Вставить файл «ПФ_Рис.29.4» МС Ы

Рис. 29.4. Механизмы нарушений взаимодействия нейронов.

В основе нарушений межнейронных взаимодействий находятся расстройства физико-химических процессов и форм функционального взаимодействия нейронов.