>

Основной белок миелина. Основной белок миелина в ликворе (цереброспинальной жидкости)

,

Основно́й бело́к миели́на (также осно́вный белок миелина , англ. myelin basic protein ) - представляет собой основной (порядка 50 %) белковый компонент миелина . При электрофоретическом анализе в ПААГ с SDS экстрактов миелиновой оболочки человека определяется до 10 полос. Основной белок миелина находится в комплексе с липидами и имеет молекулярную массу около 30 кДа.

Строение

Для основного белка миелина человека существует полиморфизм последовательностей аминокислот в 46 и 47 положении. В данном положении находятся остатки глицина, часто в сочетании остатками серина. Было показано, что у больных с рассеянным склерозом отмечалась замена серина на глицин в 44-49 положениях. Рядом авторов была показана высокая степень гомологии - порядка 80-90 % аминокислотной последовательности основного белка миелина у различных видов животных. Так, аминокислотные последовательности основного белка миелина человека и быка отличаются лишь по остаткам аминокислот в нескольких положениях, в то время как основной белок миелина крысы отличается от основного белка миелина человека и быка положением 40 аминокислотных остатков в середине полипептидной цепи (от 118 до 157 остатка).

Основной белок миелина содержит значительный процент (приблизительно 25 %) основных аминокислот (аргинин , лизин и гистидин), равномерно распределенных по всей полипептидной цепи, что обусловливает очень высокую изоэлектрическую точку (рI = 12-13). Такие особенности приводят к взаимодействию всей молекулы основного белка миелина с карбоксильными группами мембранных липидов. Основной белок миелина является мембранным белком и имеет значительное сродство к липидам, в комплексе с которыми и выделяется. Основной белок миелина является поликатионом и формирует особенно стабильные комплексы с анионными липидами. Несмотря на то, что степень связывания основного белка миелина значительно выше с кислыми липидами, она достаточно выражена и в отношении цвиттер-ионов, особенно в отношении сфингомиелина . Основной белок миелина также взаимодействует с фосфатидилэтаноламином при рН 7,2, когда этот липид находится преимущественно в цвиттер-форме. Необычна способность основного белка миелина образовывать нерастворимые комплексы с додецилсульфатом натрия при значениях рН выше и ниже изоэлектрической точки. При формировании комплексов основного белка миелина с основной массой анионных фосфолипидов , в равной степени играют роль как гидрофобные , так и электростатические взаимодействия . Наиболее выраженное влияние на стабилизацию липидов основной белок миелина показывает при встраивании в липидные хвосты. Методом рентгеноструктурного анализа было показано, что при формировании миелина происходит погружение большей части молекул основного белка миелина в слой головок липидов.

После введения основного белка миелина в ЦНС развиваются симптомы, схожие с симптомами рассеянного склероза . Появление этих симптомов получило название экспериментального аллергического энцефаломиелита .

Напишите отзыв о статье "Основной белок миелина"

Примечания

  1. Beniac D. R. , Wood D. D. , Palaniyar N. , Ottensmeyer F. P. , Moscarello M. A. , Harauz G. (англ.) // Journal of structural biology. - 2000. - Vol. 129, no. 1 . - P. 80-95. - DOI :. - PMID 10675299.
  2. Norton W.T., Cammer W. Isolation and characterization of myelin. In: Myelin // Plenum Press, N-Y. – 1984. - P. 147-195.
  3. Shults C. W. , Whitaker J. N. , Wood J. G. (англ.) // Journal of neurochemistry. - 1978. - Vol. 30, no. 6 . - P. 1543-1551. - PMID 78966.
  4. Gibson B. W. , Gilliom R. D. , Whitaker J. N. , Biemann K. (англ.) // The Journal of biological chemistry. - 1984. - Vol. 259, no. 8 . - P. 5028-5031. - PMID 6201481.
  5. Chou C. H. , Chou F. C. , Kowalski T. J. , Shapira R. , Kibler R. F. (англ.) // Journal of neurochemistry. - 1978. - Vol. 30, no. 4 . - P. 745-750. - PMID 77309.
  6. Терлецкая Я.Т., Белик Я.В., Козулина Е.П. и др. // Молекулярная биология. – 1987. № 21. – C. 15-26.
  7. Day E. D. (англ.) // Contemporary topics in molecular immunology. - 1981. - Vol. 8. - P. 1-39. - PMID 6166428.
  8. Day E. D. , Hashim G. A. , Varitek V. A. , Lazarus K. J. , Paterson P. Y. S79. A model for the purification of picomole quantities of specific peptide fragments of myelin basic protein and antibodies against them.] (англ.) // Journal of neuroimmunology. - 1981. - Vol. 1, no. 3 . - P. 311-324. - PMID 6174544.
  9. Chevalier D. , Allen B. G. (англ.) // Protein expression and purification. - 2000. - Vol. 18, no. 2 . - P. 229-234. - DOI :. - PMID 10686154.
  10. Wong R. W. (англ.) // Molecular biotechnology. - 1999. - Vol. 13, no. 1 . - P. 17-19. - DOI :. - PMID 10934518.
  11. Moscarello M. A. , Chia L. S. , Leighton D. , Absolom D. (англ.) // Journal of neurochemistry. - 1985. - Vol. 45, no. 2 . - P. 415-421. - PMID 3925082.
  12. Moskaitis J. E. , Campagnoni A. T. (англ.) // Neurochemical research. - 1986. - Vol. 11, no. 2 . - P. 299-315. - PMID 3010147.
  13. Boggs J. M. , Moscarello M. A. (англ.) // Canadian journal of biochemistry and cell biology = Revue canadienne de biochimie et biologie cellulaire. - 1984. - Vol. 62, no. 1 . - P. 11-18. - PMID 6201246.
  14. Boggs J.M., Moscarello M.A., Papahadjopoulos D. In: Lipids and protein interactions - 1982. – V. 2. – P. 27-51
  15. Boggs J. M. , Rangaraj G. , Koshy K. M. , Ackerley C. , Wood D. D. , Moscarello M. A. (англ.) // Journal of neuroscience research. - 1999. - Vol. 57, no. 4 . - P. 529-535. - PMID 10440902.
  16. Хухо, Ф. Нейрохимия основы и принципы. – М: Мир, 1990 – 384с.

См. также

Литература

  • Boylan KB, Ayres TM, Popko B, et al. (1990). «Repetitive DNA (TGGA)n 5" to the human myelin basic protein gene: a new form of oligonucleotide repetitive sequence showing length polymorphism.». Genomics 6 (1): 16–22. DOI :. PMID 1689270.
  • Kishimoto A, Nishiyama K, Nakanishi H, et al. (1985). «Studies on the phosphorylation of myelin basic protein by protein kinase C and adenosine 3":5"-monophosphate-dependent protein kinase.». J. Biol. Chem. 260 (23): 12492–9. PMID 2413024.
  • Saxe DF, Takahashi N, Hood L, Simon MI (1985). «Localization of the human myelin basic protein gene (MBP) to region 18q22----qter by in situ hybridization.». Cytogenet. Cell Genet. 39 (4): 246–9. DOI :. PMID 2414074.
  • Kamholz J, de Ferra F, Puckett C, Lazzarini R (1986). «Identification of three forms of human myelin basic protein by cDNA cloning.». 83 (13): 4962–6. DOI :. PMID 2425357.
  • Scoble HA, Whitaker JN, Biemann K (1986). «Analysis of the primary sequence of human myelin basic protein peptides 1-44 and 90-170 by fast atom bombardment mass spectrometry.». J. Neurochem. 47 (2): 614–6. PMID 2426402.
  • Roth HJ, Kronquist K, Pretorius PJ, et al. (1986). «Isolation and characterization of a cDNA coding for a novel human 17.3K myelin basic protein (MBP) variant.». J. Neurosci. Res. 16 (1): 227–38. DOI :. PMID 2427738.
  • Popko B, Puckett C, Lai E, et al. (1987). «Myelin deficient mice: expression of myelin basic protein and generation of mice with varying levels of myelin.». Cell 48 (4): 713–21. DOI :. PMID 2434243.
  • Kamholz J, Spielman R, Gogolin K, et al. (1987). «The human myelin-basic-protein gene: chromosomal localization and RFLP analysis.». Am. J. Hum. Genet. 40 (4): 365–73. PMID 2437795.
  • Roth HJ, Kronquist KE, Kerlero de Rosbo N, et al. (1987). «Evidence for the expression of four myelin basic protein variants in the developing human spinal cord through cDNA cloning.». J. Neurosci. Res. 17 (4): 321–8. DOI :. PMID 2442403.
  • Shoji S, Ohnishi J, Funakoshi T, et al. (1988). «Phosphorylation sites of bovine brain myelin basic protein phosphorylated with Ca2+-calmodulin-dependent protein kinase from rat brain.». J. Biochem. 102 (5): 1113–20. PMID 2449425.
  • Wood DD, Moscarello MA (1989). «The isolation, characterization, and lipid-aggregating properties of a citrulline containing myelin basic protein.». J. Biol. Chem. 264 (9): 5121–7. PMID 2466844.
  • Edwards AM, Ross NW, Ulmer JB, Braun PE (1989). «Interaction of myelin basic protein and proteolipid protein.». J. Neurosci. Res. 22 (1): 97–102. DOI :. PMID 2467009.
  • Streicher R, Stoffel W (1989). «The organization of the human myelin basic protein gene. Comparison with the mouse gene.». Biol. Chem. Hoppe-Seyler 370 (5): 503–10. PMID 2472816.
  • Lennon VA, Wilks AV, Carnegie PR (1971). «Immunologic properties of the main encephalitogenic peptide from the basic protein of human myelin.». J. Immunol. 105 (5): 1223–30. PMID 4099924.
  • Carnegie PR (1972). «Amino acid sequence of the encephalitogenic basic protein from human myelin.». Biochem. J. 123 (1): 57–67. PMID 4108501.
  • Baldwin GS, Carnegie PR (1971). «Specific enzymic methylation of an arginine in the experimental allergic encephalomyelitis protein from human myelin.». Science 171 (971): 579–81. DOI :. PMID 4924231.
  • Baldwin GS, Carnegie PR (1972). «Isolation and partial characterization of methylated arginines from the encephalitogenic basic protein of myelin.». Biochem. J. 123 (1): 69–74. PMID 5128665.
  • Wood DD, Vella GJ, Moscarello MA (1985). «Interaction between human myelin basic protein and lipophilin.». Neurochem. Res. 9 (10): 1523–31. DOI :. PMID 6083474.
  • Gibson BW, Gilliom RD, Whitaker JN, Biemann K (1984). «Amino acid sequence of human myelin basic protein peptide 45-89 as determined by mass spectrometry.». J. Biol. Chem. 259 (8): 5028–31. PMID 6201481.
  • Pribyl TM, Campagnoni CW, Kampf K, et al. (1993). «The human myelin basic protein gene is included within a 179-kilobase transcription unit: expression in the immune and central nervous systems.». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90 (22): 10695–9. DOI :. PMID 7504278.

Отрывок, характеризующий Основной белок миелина

Ничего больше не думая, и ничего не решая, я просто «улетела» туда, куда стремилась моя израненная Душа, чтобы спастись... Чтобы хотя бы чуточку отдохнуть и забыться, уйдя далеко от злого «земного» мира туда, где царил только свет...
Я знала, что Караффа не оставит меня надолго в покое, несмотря на то, что мне только что пришлось пережить, даже наоборот – он будет считать, что боль ослабила и обезоружила меня, и возможно именно в этот момент попробует заставить меня сдаться, нанеся какой-то очередной ужасающий удар...
Дни шли. Но, к моему величайшему удивлению, Караффа не появлялся... Это было огромным облегчением, но расслабляться, к сожалению, не позволяло. Ибо каждое мгновение я ожидала, какую новую подлость придумает для меня его тёмная, злая душа...
Боль с каждым днём потихонечку притуплялась, в основном, благодаря пару недель назад происшедшему и совершенно меня ошеломившему неожиданному и радостному происшествию – у меня появилась возможность слышать своего погибшего отца!..
Я не смогла увидеть его, но очень чётко слышала и понимала каждое слово, будто отец находился рядом со мной. Сперва я этому не поверила, думая, что просто брежу от полного измождения. Но зов повторился... Это и, правда, был отец.
От радости я никак не могла придти в себя и всё боялась, что вдруг, прямо сейчас, он просто возьмёт и исчезнет!.. Но отец не исчезал. И понемножку успокоившись, я наконец-то смогла ему отвечать...
– Неужели это и правда – ты!? Где же ты сейчас?.. Почему я не могу увидеть тебя?
– Доченька моя... Ты не видишь, потому, что совершенно измучена, милая. Вот Анна видит, я был у неё. И ты увидишь, родная. Только тебе нужно время, чтобы успокоиться.
Чистое, знакомое тепло разливалось по всему телу, окутывая меня радостью и светом...
– Как ты, отец!?. Скажи мне, как она выглядит, эта другая жизнь?.. Какая она?
– Она чудесна, милая!.. Только пока ещё непривычна. И так не похожа на нашу бывшую, земную!.. Здесь люди живут в своих мирах. И они так красивы, эти «миры»!.. Только у меня не получается ещё. Видимо, пока ещё рано мне... – голос на секунду умолк, как бы решая, говорить ли дальше.
– Меня встретил твой Джироламо, доченька... Он такой же живой и любящий, каким был на Земле... Он очень сильно скучает по тебе и тоскует. И просил передать тебе, что так же сильно любит тебя и там... И ждёт тебя, когда бы ты ни пришла... И твоя мама – она тоже с нами. Мы все любим и ждём тебя, родная. Нам очень не хватает тебя... Береги себя, доченька. Не давай Караффе радости издеваться над тобою.
– Ты ещё придёшь ко мне, отец? Я ещё услышу тебя? – боясь, что он вдруг исчезнет, молила я.
– Успокойся, доченька. Теперь это мой мир. И власть Караффы не простирается на него. Я никогда не оставлю ни тебя, ни Анну. Я буду приходить к вам, когда только позовёшь. Успокойся, родная.
– Что ты чувствуешь, отец? Чувствуешь ли ты что-либо?.. – чуть стесняясь своего наивного вопроса, всё же спросила я.
– Я чувствую всё то же, что чувствовал на Земле, только намного ярче. Представь рисунок карандашом, который вдруг заполняется красками – все мои чувства, все мысли намного сильнее и красочнее. И ещё... Чувство свободы потрясающе!.. Вроде бы я такой же, каким был всегда, но в то же время совершенно другой... Не знаю, как бы точнее объяснить тебе, милая... Будто я могу сразу объять весь мир, или просто улететь далеко, далеко, к звёздам... Всё кажется возможным, будто я могу сделать всё, что только пожелаю! Это очень сложно рассказать, передать словами... Но поверь мне, доченька – это чудесно! И ещё... Я теперь помню все свои жизни! Помню всё, что когда-то было со мною... Всё это потрясает. Не так уж и плоха, как оказалось, эта «другая» жизнь... Поэтому, не бойся, доченька, если тебе придётся придти сюда – мы все будем ждать тебя.
– Скажи мне отец... Неужели таких людей, как Караффа, тоже ждёт там прекрасная жизнь?.. Но ведь, в таком случае, это опять страшная несправедливость!.. Неужели опять всё будет, как на Земле?!.. Неужели он никогда не получит возмездие?!!
– О нет, моя радость, Караффе здесь не найдётся места. Я слышал, такие, как он, уходят в ужасный мир, только я пока ещё там не был. Говорят – это то, что они заслужили!.. Я хотел посмотреть, но ещё не успел пока. Не волнуйся, доченька, он получит своё, попав сюда.
– Можешь ли ты помочь мне оттуда, отец?– с затаённой надеждой спросила я.
– Не знаю, родная... Я пока ещё не понял этот мир. Я как дитя, делающее первые шаги... Мне предстоит сперва «научиться ходить», прежде чем я смогу ответить тебе... А теперь я уже должен идти. Прости, милая. Сперва я должен научиться жить среди наших двух миров. А потом я буду приходить к тебе чаще. Мужайся, Изидора, и ни за что не сдавайся Караффе. Он обязательно получит, что заслужил, ты уж поверь мне.
Голос отца становился всё тише, пока совсем истончился и исчез... Моя душа успокоилась. Это и правда был ОН!.. И он снова жил, только теперь уже в своём, ещё незнакомом мне, посмертном мире... Но он всё также думал и чувствовал, как он сам только что говорил – даже намного ярче, чем когда он жил на Земле. Я могла больше не бояться, что никогда не узнаю о нём... Что он ушёл от меня навсегда.
Но моя женская душа, несмотря ни на что, всё так же скорбела о нём... О том, что я не могла просто по-человечески его обнять, когда мне становилось одиноко... Что не могла спрятать свою тоску и страх на его широкой груди, желая покоя... Что его сильная, ласковая ладонь не могла больше погладить мою уставшую голову, этим как бы говоря, что всё уладится и всё обязательно будет хорошо... Мне безумно не хватало этих маленьких и вроде бы незначительных, но таких дорогих, чисто «человеческих» радостей, и душа голодала по ним, не в состоянии найти успокоения. Да, я была воином... Но ещё я была и женщиной. Его единственной дочерью, которая раньше всегда знала, что случись даже самое страшное – отец всегда будет рядом, всегда будет со мной... И я болезненно по всему этому тосковала...
Кое-как стряхнув нахлынувшую печаль, я заставила себя думать о Караффе. Подобные мысли тут же отрезвляли и заставляли внутренне собираться, так как я прекрасно понимала, что данный «покой» являлся всего лишь временной передышкой...
Но к моему величайшему удивлению – Караффа всё также не появлялся...
Проходили дни – тревога росла. Я пыталась придумать какие-то объяснения его отсутствию, но ничего серьёзного, к сожалению, в голову не приходило... Я чувствовала, что он что-то готовит, но никак не могла угадать – что. Измученные нервы сдавали. И чтобы окончательно не сойти с ума от ожидания, я начала каждодневно гулять по дворцу. Выходить мне не запрещалось, но и не одобрялось, поэтому, не желая далее сидеть взаперти, я для себя решила, что буду гулять... несмотря на то, что возможно это кому-то и не понравится. Дворец оказался огромным и необычайно богатым. Красота комнат поражала воображение, но лично я в такой бьющей в глаза роскоши никогда не смогла бы жить... Позолота стен и потолков давила, ущемляя мастерство изумительных фресок, задыхавшихся в сверкающем окружении золотых тонов. Я с наслаждением отдавала дань таланту художников, расписывавших это чудо-жилище, часами любуясь их творениями и искренне восхищаясь тончайшим мастерством. Пока что никто меня не беспокоил, никто ни разу не остановил. Хотя постоянно встречались какие-то люди, которые, встретив, с уважением кланялись и уходили дальше, спеша каждый по своим делам. Несмотря на такую ложную «свободу», всё это настораживало, и каждый новый день приносил всё большую и большую тревогу. Это «спокойствие» не могло продолжаться вечно. И я была почти уверена, что оно обязательно «разродится» какой-то жуткой и болезненной для меня бедой...

Миелиновая оболочка нервов на 70-75% состоит из липидов и на 25-30 % - из белков. В состав ее клеток также входит лецитин - представитель фосфолипидов, роль которого очень велика: он принимает участие во многих биохимических процессах, улучшает сопротивляемость организма к токсинам, снижает уровень холестерина.


Употребление продуктов, содержащих лецитин, является хорошей профилактикой и одним из способов лечения заболеваний, связанных с нарушением деятельности нервной системы. Это вещество входит в состав многих круп, сои, рыбы, яичного желтка, пивных дрожжей. Лецитин также содержат: печень, оливки, шоколад, изюм, семечки, орехи, икра, молочные и кисломолочные продукты. Дополнительным источником этого вещества могут быть биологически активные пищевые добавки.


Восстановить миелиновую оболочку нервов можно, включая в диету продукты, содержащие аминокислоту холин: яйца, бобовые, говядина, орехи. Очень полезны омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты. Они содержатся в рыбе жирных сортов, морепродуктах, семечках, орехах, льняном масле и льняном семени. Источником омега-3 жирных кислот могут служить: рыбий жир, авокадо, грецкие орехи, фасоль.


В состав миелиновой оболочки входят витамины В1 и В12, поэтому для нервной системы будет полезно включать в рацион ржаной хлеб, цельнозерновые крупы, молочные продукты, свинину, свежую зелень. Очень важно употреблять достаточное количество фолиевой кислоты. Ее источники: бобовые (горох, фасоль, чечевица), цитрусовые, орехи и семечки, спаржа, сельдерей, брокколи, свекла, морковь, тыква.


Восстановлению миелиновой оболочки нервов способствует медь. Ее содержат: кунжут, тыквенные семечки, миндаль, горький шоколад, какао, свиная печень, морепродукты. Для здоровья нервной системы необходимо включать в рацион продукты, содержащие инозитол: овощи, орехи, бананы.


Очень важно поддерживать иммунную систему. При наличии в организме источников хронического воспаления или аутоиммунных заболеваний нарушается целостность нервов. В этих случаях, в дополнение к основной терапии нужно вводить в меню пищевые и травяные противовоспалительные средства: зеленый чай, настои шиповника, крапивы, тысячелистника, а также продукты, богатые витаминами С и Д. Витамин С в большом количестве содержится в цитрусовых, ягодах, киви, капусте, сладком перце, томатах, шпинате. Источниками витамина Д являются яйца, молочные продукты, сливочное масло, морепродукты, жирные сорта рыбы, печень трески и других рыб.


Диета для восстановления миелиновой оболочки нервов должна содержать достаточное количество кальция. Он входит в состав многих продуктов: молоко, сыр, орехи, рыба, овощи, фрукты, крупы. Для полноценного усвоения кальция необходимо включать в рацион магний (содержится в орехах, хлебе грубого помола) и фосфор (содержится в рыбе).

6. БЕЛКИ МИЕЛИНА

Белковый состав миелина своеобразен, но существенно проще, чем в нейронах и глиальных клетках.

В миелине велика доля катионного белка – КБМ. Он представляет собой относительно небольшой полипептид с М г = 16–18 кД. КБМ содержит значительную долю диаминокислот и в то же время около половины составляющих его аминокислот – неполярные. Это обеспечивает, с одной стороны, тесный контакт с гидрофобными компонентами липидов миелина, а с другой стороны, определяет его способность к образованию ионных связей с кислыми группировками липидов.

Необычайно высокой гидрофобностью характеризуются так называемые протеолипидные белки Фолча, составляющие большую часть остальных белков миелина. В свою очередь, главный из этих белков – липофилин, в котором 2/3 составляющих аминокислот – неполярные. Интересна определенная избирательность контактов липофилина с липидами, например, вытеснение холестерина из его окружения. Полагают, что это связано с особенностями вторичной структуры липофилина.

Довольна велика также доля так называемого белка Вольфграма – кислого протеолипида, довольно богатого остатками дикарбоновых аминокислот, и, в то же время, содержащего около половины остатков неполярных аминокислот.

Наконец, из нескольких десятков других белков миелина отметим миелинассоциированный гликопротеин, расположенный на экстраделлюлярной поверхности мембран; он встречается, кроме того, в олигодендроцитах до миелинизации и в миелине периферической нервной системы. В ЦНС человека он представлен тремя полипептидными цепями с М г =92, 107, 113 кД, а в периферической нервной системе – одним белком с М г =107 кД. МАГ относится к гликопротеинам с относительно низким содержанием углеводных остатков – около 30% от массы молекулы, но содержит характерный для гликопротеинов набор углеводов: N‑ацетилглюкозамин, N‑ацетилнейраминовая кислота, фукоза, манноза и галактоза. Для белковой части молекулы характерно высокое содержание глутаминовой и асларагиновой кислот.

Функции белка Вольфграма и МАГ неизвестны, если не считать общих соображений об их участии в организации структуры миелиновых оболочек.

7. НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ БЕЛКИ ГЛИИ

Белок S‑100 содержится и в нейронах, и в глиальных клетках, причем доля его в последних велика – около 85%.

В 1967 г. из а 2 -глобулинов мозга был выделен нейроспеци-фический а 2 -гликопротеин с молекулярной массой 45 кД. В мозге человека он появляется на 16‑й неделе эмбрионального развития. Углеводные компоненты его включают глюкозамин, маннозу, глюкозу, галактозу, галактозамин и N‑ацетилнейраминовую кислоту. а 2 -гликопротеин локализован только в астроцитах, но отсутствует в нейронах, олигодендроцитах и в клетках эндотелия. Поэтому его можно рассматривать как один из специфических маркеров астроцитов.

Другой белок опять-таки характерен только для клеток глии. Он был выделен из богатых фиброзными астроцитами областей головного мозга человека, а впоследствии – в значительно больших количествах – из мозга больных множественным склерозом. Это вещество было названо глиальным фибриллярным кислым белком. Он специфичен только для ЦНС, а в ПНС он не обнаружен. Содержание его в белом веществе головного мозга превышает таковое в сером веществе. В онтогенезе мышей максимальное содержание GFA наблюдается между 10‑м и 14‑м днями постнатального развития, т.е. совпадает по времени с периодом миелинизации и пиком дифференцировки астроцитов. Молекулярная масса белка составляет 40–54 кД. Глиальная локализация этого белка также позволяет использовать его как «маркерный» белок для этих клеток.

Функции а 2 -гликопротеина и белка GFA неизвестны.

Что касается белков микроглии, то следует иметь в виду участие этих клеток в построении миелина. Многие из белков миелина, выявлены в микроглии.

В глии представлены также многие рецепторные и ферментные белки, участвующие в синтезе вторичных мессенджеров, предшественников нейромедиаторов и других регуляторных соединений, которые могут быть отнесены к нейроспецифическим.

8. ИНТЕНСИВНОСТЬ МЕТАБОЛИЗМА БЕЛКОВ В РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛАХ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Современное представление о динамическом состоянии белков в нервной ткани было установлено благодаря применению изотопов А.В. Палладиным, Д. Рихтером, А. Лайтой и другими исследователями. Начиная с конца 50‑х и в течение 60‑х годов при изучении метаболизма белка использовались различные предшественники их биосинтеза, меченые С, Н, S. При этом было показано, что белки и аминокислоты в головном мозге взрослого животного метаболируют, в общем, более интенсивно, чем в других органах и тканях.

Например, в опытах in vivo при применении в качестве предшественника равномерно меченой С‑1–6‑глюкозы оказалось, что по интенсивности образования аминокислот за счет глюкозы ряд органов можно расположить в следующем порядке:

головной мозг > кровь > печень > селезенка и легкие > мышца.

Аналогичная картина наблюдалась при использовании и других меченых предшественников. Показано, что из С-ацетата в головном мозге интенсивно синтезируется углеродный скелет аминокислот, особенно моноаминодикарбоновых кислот и прежде всего глутамата; из моноаминомонокарбновых кислот достаточно интенсивно образуются глицин, аланин, серии и др. Следует отметить, что особое место в метаболизме аминокислот занимает глутамат. В опытах in vitro с использованием меченого глутамата показано, что если в реакционную среду гомогената мозга добавить только одну глутаминовую кислоту, то она может быть источником образования 90–95% аминокислот.

Были проведены многочисленные исследования по изучению различий в интенсивности метаболизма суммарных и индивидуальных белков с помощью меченых предшественников. В опытах in vivo при использовании С-глутамата было показано, что он включается в 4–7 раз интенсивнее в белки серого вещества, чем белого. Во всех случаях интенсивность обмена суммарных белков серого вещества больших полушарий мозга и мозжечка оказалась значительно выше, чем белого вещества тех же отделов мозга, какой бы предшественник ни применялся при исследовании. При этом различие интенсивности обмена суммарных белков серого вещества по сравнению с белками белого вещества имеет место не только в норме, но, как правило, и при различных функциональных состояниях организма.

Проводились также исследования по изучению различий в интенсивности включения меченых предшественников в суммарные белки центральной и периферической нервной систем. Оказалось, что несмотря на существенные различия в составе, метаболизме и функциональной деятельности различных отделов ЦНС и ПНС, а также на сложность и гетерогенность белков, входящих в их состав, суммарные белки ЦНС взрослых животных обновляются значительно интенсивнее, чем суммарные белки ПНС.

Много исследований посвящено метаболизму белков в различных отделах головного мозга. Например, при изучении распределения радиоактивности в головном мозге после введения С-глутамата оказалось, что на долю серого вещества больших полушарий приходится 67,5 радиоактивности, мозжечка – 16,4, продолговатого мозга – 4,4, на долю других отделов головного мозга – около 11,7. В опытах in vivo при введении взрослым животным различных предшественников, а именно С-глутамата, С‑1–6‑глюкозы, С‑2‑ацетата, оказалось, что по интенсивности включения метки в суммарные белки различные отделы нервной системы располагаются в такой последовательности: серое вещество больших полушарий и мозжечка > таламус > зрительный бугор > средний и промежуточный мозг > Варолиев мост > продолговатый мозг > белое вещество больших полушарий и мозжечка > спинной мозг > седалищный нерв > миелин.

Проводились также исследования, посвященные изучению интенсивности обмена белков в различных отделах ЦНС с использованием авторадиографического метода. Получена аналогичная картина: наиболее интенсивное включение метки имело место в белках серого вещества больших полушарий и мозжечка, медленное – в спинном мозге и еще более медленное – в белках седалищного нерва. Что же касается подкорковых образований, то интенсивность обмена их белков была средней между скоростью обновления белков серого и белого вещества больших полушарий и мозжечка. Между отдельными подкорковыми образованиями наблюдаются менее существенные различия, чем между метаболической активностью белого и серого вещества.

Исследовались также суммарные белки различных областей коры больших полушарий – лобной, височных, теменной и затылочной. По данным Вэлша и ВАПалладина, более высокой обновляемостью обладают белки сенсорной области коры, а более низкой – белки височной доли коры больших полушарий. Эти же авторы показали, что более высокая обновляемость белков характерна для филогенетически более молодых и функционально более активных структурных образований мозга.

На фоне, в общем, высокой обновляемое белков мозга особого упоминания заслуживают немногие довольно инертные белки. К ним относятся гистоны нейронов неокортекса-катионные белки хроматина этих клеток. Во взрослом организме нейроны-неокортекса не размножаются. В соответствии с этим темп обновления гистонов очень незначителен. Среднестатистические сроки обновления половины молекул некоторых фракций гистонов измеряются десятками суток.

В головном мозге отсутствуют абсолютно инертные белки, а индивидуальные белки и белковые комплексы нейронов претерпевают непрерывную перестройку, связанную с их участием в функциональной деятельности нейронов и нейроглии. Помимо синтеза и распада целых белковых молекул происходят изменения в их структуре, происходящие, в частности, при аминировании и дезаминировании белков мозга. Их следует рассматривать как частичное обновление отдельных фрагментов белковой молекулы.


1. В нервной ткани обнаружены характерные только для нее нейроспецифические белки. По химической природе они могут быть кислыми или основными, простыми или сложными, часто они представляют собой гликопротеины или фосфопротеины. Многие нейроспецифические белки имеют субъединичную структуру. Число открытых нейроспецифических белков уже превысило 200 и быстро возрастает.

2. Нейроспецифические белки прямо или косвенно участвуют в осуществлении всех функций нервной системы – генерации и проведении нервного импульса, процессах переработки и хранении информации, синаптической передаче, клеточном узнавании, рецепции и др.

3. По локализации в ткани нервной системы различают исключительно или преимущественно нейрональные и глиальные нейроспецифические белки. По субклеточной локализации они могут быть цитопяазматическими, ядерными или мембрано-связанными. Особое значение имеют нейроспецифические белки, локализованные в мембранах синаптических образований.

4. Многие кислые кальиий связывающие нейроспецифические белки участвуют в процессах транспорта ионов. Предполагается, что, в частности, они играют значительную роль в формировании памяти.

5. Особую группу нейроспецифических белков представляют сократительные белки нервной ткани, которые обеспечивают ориентацию и подвижность цитоструктурных образований, активный транспорт ряда компонентов нейрона и участвуют в нейромедиаторных процессах в синапсах.

6. К группе нейроспецифических белков, связанных с гуморальной регуляцией, осуществляемой головным мозгом, относятся некоторые гликопротеины гипоталамуса, а также нейрофизины и подобные им белки, являющиеся носителями пептидных регуляторов.

7. Разнообразные нейроспецифические гликопротеины участвуют в формировании миелина, в процессах клеточной адгезии, нейрорецепции и взаимном узнавании нейронов в онтогенезе и при регенерации.

8. Ряд нейроспецифических белков представляет собой мозговые изоэнзимы известных ферментов, например енолазы, альдолазы, креатинкиназы и др.

9. Многие нейроспецифические белки весьма активно метаболируют в головном мозге животных, причем интенсивность метаболизма различна в разных отделах мозга и зависит от функционального состояния нервной системы. В целом по интенсивности обновления белки мозга значительно превосходят белки других тканей и органов.

Нервная система выполняет важнейшие функции в организме. Она отвечает за все действия и мысли человека, формирует его личность. Но вся эта сложная работы была бы невозможна без одной составляющей — миелина.

Миелин – это вещество, образующее миелиновую (мякотную) оболочку, которая отвечает за электроизоляцию нервных волокон и скорость передачи электрического импульса.

Анатомия миелина в строении нерва

Главная клетка нервной системы – нейрон. Тело нейрона называется сома. Внутри нее находится ядро. Тело нейрона окружено короткими отростками, которые называются дендриты. Они отвечают за связь с другими нейронами. От сомы отходит один длинный отросток – аксон. Он несет импульс от нейрона к другим клеткам. Чаще всего на конце он соединяется с дендритами других нервных клеток.

Всю поверхность аксона покрывает миелиновая оболочка, которая представляет собой отросток клетки Шванна, лишенный цитоплазмы. По сути, это несколько слоев клеточной мембраны, обернутые вокруг аксона.

Шванновские клетки, обволакивающие аксон, разделяются перехватами Ранвье, в которых отсутствует миелин.

Функции

Основными функциями миелиновой оболочки являются:

  • изоляция аксона;
  • ускорение проведения импульса;
  • экономия энергии за счет сохранения ионных потоков;
  • опора нервного волокна;
  • питание аксона.

Как работают импульсы

Нервные клетки изолированы благодаря своей оболочке, но все же взаимосвязаны между собой. Участки, в которых клетки соприкасаются, называются синапсы. Это место, где встречаются аксон одной клетки и сома или дендрит другой.

Электрический импульс может передаваться внутри одной клетки или от нейрона к нейрону. Это сложный электрохимический процесс, который основан на перемещении ионов через оболочку нервной клетки.

В спокойном состоянии внутрь нейрона попадают только ионы калия, а ионы натрия остаются снаружи. В момент возбуждения они начинаются меняться местами. Аксон положительно заряжается изнутри. Затем натрий перестает поступать через мембрану, а отток калия не прекращается.

Изменение напряжения из-за движения ионов калия и натрия называется «потенциал действия». Он распространяется медленно, но миелиновая оболочка, обволакивающая аксон, ускоряет это процесс, препятствуя оттоку и притоку ионов калия и натрия из тела аксона.

Проходя через перехват Ранвье, импульс перескакивает с одного участка аксона на другой, что и позволяет ему двигаться быстрее.

После того, как потенциал действия пересекает разрыв в миелине, импульс останавливается, и возвращается состояние покоя.

Такой способ передачи энергии характерен для ЦНС. Что касается вегетативной нервной системы, в ней часто встречаются аксоны, покрытые малым количеством миелина или вообще не покрытые им. Скачки между шванновскими клетками не осуществляются, и импульс проходит гораздо медленнее.

Состав

Миелиновый слой состоит из двух слоев липидов и трех слоев белка. Липидов в нем гораздо больше (70-75%):

  • фосфолипиды (до 50%);
  • холестерин (25%);
  • глактоцереброзид (20%) и др.

Белковые слои тоньше липидных. Содержание белка в миелине – 25-30%:

  • протеолипид (35-50%);
  • основной белок миелина (30%);
  • белки Вольфграма (20%).

Существуют простые и сложные белки нервной ткани.

Роль липидов в строении оболочки

Липиды играют ключевую роль в строении мякотной оболочки. Они являются структурным материалом нервной ткани и защищают аксон от потери энергии и ионных потоков. Молекулы липидов обладают способностью восстанавливать ткани мозга после повреждений. Липиды миелина отвечают за адаптацию зрелой нервной системы. Они выступают в роли рецепторов гормонов и осуществляют коммуникацию между клетками.

Роль белков

Немаловажное значение в строении миелинового слоя имеют молекулы белков. Они наряду с липидами выступают в роли строительного материала нервной ткани. Их главной задачей является транспортировка питательных веществ в аксон. Также они расшифровывают сигналы, поступающие в нервную клетку и ускоряют реакции в ней. Участие в обмене веществ – важная функция молекул белка миелиновой оболочки.

Дефекты миелинизации

Разрушение миелинового слоя нервной системы – очень серьезная патология, из-за которой происходит нарушение передачи нервного импульса. Она вызывает опасные заболевания, зачастую несовместимые с жизнью. Существуют два типа факторов, влияющие на возникновение демиелинизации:

  • генетическая предрасположенность к разрушению миелина;
  • воздействие на миелин внутренних или внешних факторов.
  • Демиелизация делится на три вида:
  • острая;
  • ремиттирующая;
  • острая монофазная.

Почему происходит разрушение

Наиболее частыми причинами разрушения мякотной оболочки являются:

  • ревматические болезни;
  • существенное преобладание белков и жиров в питании;
  • генетическая предрасположенность;
  • бактериальные инфекции;
  • отравление тяжелыми металлами;
  • опухоли и метастазы;
  • продолжительные сильные стрессы;
  • плохая экология;
  • патологии иммунной системы;
  • длительный прием нейролептиков.

Заболевания вследствие демиелинизации

Демиелинизирующие заболевания центральной нервной системы:

  1. Болезнь Канавана – генетическое заболевание, возникающее в раннем возрасте. Его характеризуют слепота, проблемы с глотанием и приемом пищи, нарушение моторики и развития. Также следствием этой болезни являются эпилепсия, макроцефалия и мышечная гипотония.
  2. Болезнь Бинсвангера. Чаще всего вызвана артериальной гипертонией. Больных ожидают расстройства мышления, слабоумие, а также нарушения ходьбы и функций тазовых органов.
  3. . Может вызвать поражения нескольких частей ЦНС. Ему сопутствуют парезы, параличи, судороги и нарушение моторики. Также в качестве симптомов рассеянного склероза выступают поведенческие расстройства, ослабление лицевых мышц и голосовых связок, нарушение чувствительности. Зрение нарушается, меняется восприятие цвета и яркости. Рассеянный склероз также характеризуется расстройствами тазовых органов и дистрофией ствола мозга, мозжечка и черепных нервов.
  4. Болезнь Девика – демиелинизация в зрительном нерве и спинном мозге. Болезнь характеризуют нарушения координации, чувствительности и функций тазовых органов. Ее отличают серьезные нарушения зрения и даже слепота. В клинической картине также наблюдаются парезы, мышечная слабость и вегетативная дисфункция.
  5. Синдром осмотической демиелинизации . Возникает из-за недостатка натрия в клетках. Симптомами выступают судороги, нарушения личности, потери сознания вплоть до комы и смерти. Следствием заболевания являются отек головного мозга, инфаркт гипоталамуса и грыжа ствола мозга.
  6. Миелопатии – различные дистрофические изменения в спинном мозге. Их характеризуют мышечные нарушения, сенсорные расстройства и дисфункция тазовых органов.
  7. Лейкоэнцефалопатия – разрушение миелиновой оболочки в подкорке головного мозга. Больных мучают постоянная головная боль и эпилептические припадки. Также наблюдаются нарушения зрения, речи, координации и ходьбы. Снижается чувствительность, наблюдаются расстройства личности и сознания, прогрессирует слабоумие.
  8. Лейкодистрофия – генетическое нарушение метаболизма, вызывающее разрушение миелина. Течение болезни сопровождают мышечные и двигательные расстройства, параличи, нарушение зрения и слуха, прогрессирующее слабоумие.

Демиелинизирующие заболевания периферической нервной системы:

  1. Синдром Гийена-Барре – острая воспалительная демиелинизация. Она характеризуется мышечными и двигательными нарушениями, дыхательной недостаточностью, частичным или полным отсутствием сухожильных рефлексов. Больные страдают заболеваниями сердца, нарушением работы пищеварительной системы и тазовых органов. Парезы и нарушения чувствительности так же являются признаками этого синдрома.
  2. Невральная амиотрофия Шарко-Мари-Тута – наследственная патология миелиновой оболочки. Ее отличают нарушения чувствительности, дистрофия конечностей, деформация позвоночника и тремор.

Это лишь часть заболеваний, возникающих из-за разрушения миелинового слоя. Симптомы в большинстве случаев схожи. Точный диагноз можно поставить лишь после проведения компьютерной или магнитно-резонансной томографии. Немаловажную роль в постановке диагноза играет уровень квалификации врача.

Принципы лечения дефектов оболочки

Заболевания, связанные с разрушением мякотной оболочки, очень сложно лечить. Терапия направлена в основном на купирование симптомов и остановку процессов разрушения. Чем раньше диагностировано заболевание, тем больше шансов остановить его течение.

Возможности восстановления миелина

Благодаря своевременному лечению можно запустить процесс восстановления миелина. Однако, новая миелиновая оболочка не будет так же хорошо выполнять свои функции. Кроме того, болезнь может перейти в хроническую стадию, а симптомы сохранятся, лишь слегка сгладятся. Но даже незначительная ремиелинизация способна остановить ход болезни и частично вернуть утраченные функции.

Современные лекарственные средства, направленные на регенерацию миелина более эффективны, но отличаются очень высокой стоимостью.

Терапия

Для лечения заболеваний, вызванных разрушением миелиновой оболочки, используются следующие препараты и процедуры:

  • бета-интерфероны (останавливают течение заболевания, снижают риск возникновения рецидивов и инвалидности);
  • иммуномодуляторы (воздействуют на активность иммунной системы);
  • миорелаксанты (способствуют восстановлению двигательных функций);

  • ноотропы (восстанавливают проводниковую активность);
  • противовоспалительные (снимают воспалительный процесс, вызвавший разрушение миелина);
  • (предупреждают повреждение нейронов мозга);
  • обезболивающие и противосудорожные препараты;
  • витамины и антидепрессанты;
  • фильтрация ликвора (процедура, направленная на очищение спинномозговой жидкости).

Прогноз по заболеваниям

В настоящее время лечение демиелинизации не дает стопроцентного результата, но учеными активно ведутся разработки лекарственных средств, направленных на восстановление мякотной оболочки. Исследования проводятся по следующим направлениям:

  1. Стимуляция олигодендроцитов . Это клетки, производящие миелин. В организме, пораженном демиелинизацией, они не работают. Искусственная стимуляция этих клеток поможет запустить процесс восстановления разрушенных участков миелиновой оболочки.
  2. Стимуляция стволовых клеток . Стволовые клетки могут превращаться в полноценную ткань. Есть вероятность, что они могут заполнять и мякотную оболочку.
  3. Регенерация гематоэнцефалического барьера . При демиелинизации этот барьер разрушается и позволяет лимфоцитам негативно влиять на миелин. Его восстановление защищает миелиновый слой от атаки иммунной системы.

Возможно, в скором времени заболевания, связанные с разрушением миелина, перестанут быть неизлечимыми.

РАМН, 1996. - 470 c.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка): neyrohimiya1996.djvu Предыдущая 1 .. 36 > .. >> Следующая
89
3.6 БЕЛКИ МИЕЛИНА
Белковый состав миелина своеобразен, но существенно проще, чем в нейронах и глиальных клетках.
В миелине велика доля катионного белка - КБМ (около 30 процентов). Он представляет собой относительно небольшой полипептид с Мг = 16-18 кД. КБМ содержит значительную долю диаминокислот (около 20 процентов) и в то же время около половины составляющих его аминокислот - неполярные. Это обеспечивает, с одной стороны, тесный контакт с гидрофобными компонентами липидов миелина, а с другой стороны, определяет его способность к образованию ионных связей с кислыми группировками липидов. Подробнее функции КБМ будут рассмотрены в главе о липидах в связи с общим анализом структуры миелиновых мембран.
Необычайно высокой гидрофобностью характеризуются так называемые протеолипидные белки Фолча, составляющие большую часть остальных белков миелина. В свою очередь, главный из этих белков - липофилин (Мг = 28 кД), в котором 2/3 составляющих аминокислот - неполярные. Интересна определенная избирательность контактов липофилина с липидами, например, вытеснение холестерина из его окружения. Полагают, что это связано с особенностями вторичной структуры липофилина. Подробнее его роль в формировании миелиновых оболочек рассмотрена опять-таки в главе о липидах.
Довольна велика также доля так называемого белка Вольф-грама (около 15% белков) - кислого протеолипида, довольно богатого остатками дикарбоновых аминокислот, и, в то же время, содержащего около половины остатков неполярных аминокислот.
Наконец, из нескольких десятков других белков миелина отметим миелинассоциированный гликопротеин (МАГ), расположенный на экстрацеллюлярной поверхности мембран; он встречается, кроме того, в олигодендроцитах до миелинизации и в миелине периферической нервной системы. В ЦНС человека он представлен тремя полипептидными цепями с Мг=92, 107, 113 кД, а в периферической нервной системе - одним белком с Мг=107 кД. МАГ относится к гликопротеинам с относительно низким содержанием углеводных остатков - около 30% от массы молекулы, но содержит характерный для гликопротеинов набор углеводов: N-ацетилглюкозамин, N-ацетилнейрами-новая кислота, фукоза, манноза и галактоза. Для белковой части молекулы характерно высокое содержание глутаминовой и
90
аспарагиновой кислот.
Функции белка Вольфграма и МАГ неизвестны, если не считать общих соображений об их участии в организации структуры миелиновых оболочек.
3.7 НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ БЕЛКИ ГЛИИ
Подробно описанный в разделе 3.1 белок S-100 содержится и в нейронах, и в глиальных клетках, причем доля его в последних велика - около 85%.
В 1967 г. из а2-глобулинов мозга был выделен нейроспеци-фический а2-гликопротеин с молекулярной массой 45 кД. В мозге человека он появляется на 16-й неделе эмбрионального развития. Углеводные компоненты его включают глюкозамин, ман-нозу, глюкозу, галактозу, галактозамин и N-ацетилнейрамино-вую кислоту. а2-гликопротеин локализован только в асгроци-тах, но отсутствует в нейронах, олигодендроцитах и в клетках эндотелия. Поэтому его можно рассматривать как один из специфических маркеров астроцитов.
Другой белок опять-таки характерен только для клеток глии. Он был выделен из богатых фиброзными астроцитами областей головного мозга человека, а впоследствии - в значительно больших количествах - из мозга больных множественным склерозом (фибральным глиозом). Это вещество было названо глиальным фибриллярным кислым белком (GFA). Он специфичен только для ЦНС, а в ПНС он не обнаружен. Содержание его в белом веществе головного мозга превышает таковое в сером веществе. В онтогенезе мышей максимальное содержание GFA наблюдается между 10-м и 14-м днями постнатального развития, т е. совпадает по времени с периодом миелинизации и пиком диффе-ренцировки астроцитов. Молекулярная масса белка составляет 40-54 кД. Глиальная локализация этого белка также позволяет использовать его как “маркерный” белок для этих клеток.
Функции а2-гликопротеина и белка GFA неизвестны.
Что касается белков микроглии, то следует иметь в виду участие этих клеток в построении миелина. Многие из белков миелина. описанные в предыдущем разделе, выявлены в микроглии.
В глии представлены также многие рецепторные и ферментные белки, участвующие в синтезе вторичных мессенджеров, предшественников нейромедиаторов и других регуляторных соединений, которые могут быть отнесены к нейроспецифиче-ским. Часть из них охарактеризована в следующих главах.
91
3.8 ИНТЕНСИВНОСТЬ МЕТАБОЛИЗМА БЕЛКОВ В РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛАХ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Современное представление о динамическом состоянии белков в нервной ткани было установлено благодаря применению изотопов А.В.Палладиным, Д.Рихтером, А.Лайтой и другими исследователями. Начиная с конца 50-х и в течение 60-х годов при изучении метаболизма белка использовались различные предшественники их биосинтеза (аминокислоты, глюкоза, ацетат и другие), меченые 14С, 3Н, 35S. При этом было показано, что белки и аминокислоты в головном мозге взрослого животного метаболируют, в общем, более интенсивно, чем в других органах и тканях.