Расчеты показывают, что на столь интенсивный синтез белка, как полное его воспроизведение за сутки, нервная клетка в покое должна затрачивать в 42 раза меньше энергии, чем на ионные насосы, а при активной работе в 123 раза меньше. Даже у глиальной клетки на ионные насосы затрачивается в 4,2 раза больше энергии, чем на столь интенсивные синтетические процессы.
Поистине, дорого стоит нервной ткани поддержание в боевой готовности натриево-калиевого механизма генерации и проведения нервного импульса — практически на это идут все энергетические затраты.
Все это означает, что если глиальные клетки в целом способны с такой же интенсивностью синтезировать АТФ как и нейроны, то АТФ у них должна быть в избытке. И из соображений целесообразности естественно предположить возможность прямого использования этого избытка нейронами.
Формулировка гипотезы. Можно предложить возможный путь потока АТФ из глиальных клеток в нейроны на основе уже известных механизмов. Этот путь должен состоять из двух этапов.
Первый этап — это выброс АТФ из глиальных клеток при их деполяризации ионами калия во время активации соседних нейронов (имеются убедительные данные, что при калиевой деполяризации глиальные клетки активно секретируют в межклетники ряд еще неидентифицированных соединений).
Второй этап — это поступление АТФ из межклетников в пресинаптические окончания по механизму пиноцитозного поглощения (в пресннатических окончаниях показано существование процесса обратной секреции—типа пиноцитоза).
С точки зрения этой гипотезы нейроглия является общим распределенным энергетическим резервуаром, снабжающим нейроны универсальным биологическим топливом — АТФ. Активность того или иного нейронного пула сразу же приводит к калиевой деполяризации глиальных клеток, окружающих эти нейроны. Они начинают секретировать АТФ в межклетники, а оттуда через активированные пресинаптические окончания эта АТФ может поступать по механизму пиноцитозного поглощения в нейроны. Таким образом, при реализации подобной возможности видна большая целесообразность во взаимодействии нейронов и глиальных клеток—поток АТФ из глиальных клеток в нейроны четко регулируется самой нейронной активностью: чем активнее работает нейрон, тем больше АТФ в него будет поступать.
Важно также заметить, что наличие щелевых контактов между глиальными клетками создает условия для эффективного диффузионного обмена АТФ глиальными клетками. Другими словами система глиальных клеток, окружающая нейроны, может в этой связи рассматриваться как единая непрерывная диффузионная среда, в которой могут осуществляться градиентные потоки АТФ в участки мозга с наибольшим потреблением АТФ, т. е. в места наибольшей нейронной активности. Таким образом, может происходить своеобразная кооперация глиальных клеток при обеспечении АТФ наиболее нуждающихся нейронов.
Высказанные соображения мало чего стоят, пока не будут получены прямые экспериментальные данные в пользу сформулированной гипотезы.
Заключение.
В заключение хочу обобщить все сказанное.
Во всех органах человеческого тела, кроме мозга, функционирующие клетки удерживаются вместе межклеточным веществом соединительной ткани. В нервной системе эту роль выполняет глия ( от греч. глия-клей), клетки которой образуются из общих с нейронами предшественниц на раннем этапе развития мозга. Глия создает опору для нейронов, объединяет отдельные элементы нервной системы, но, в то же время, изолируют друг от друга разные группы нейронов, а также большую часть их аксонов. Тем она формирует структуру мозга. Численность клеток глии превышает нейронов в мозгу приблизительно в 10 раз. Эти клетки отличаются друг от друга по внешнему виду и по выполняемой функции.
Самым распространенными среди клеток глии являются астроциты, например, в мозолистом теле они составляют 1/4 всех клеток глии. У астроцита неправельной, звездчатой формы тело с многочисленными и относительно длинными отростками, один из которых направлены к нейронам, а другие- к кровеносным капиллярам. Эти отростки расширяются на концах, образуя т. н. астроцитарную ножку. На поверхности капилляра отростки соседних астроцитов плотно смыкаются друг с другом и практически полностью обвертывают кровеносный сосуд. Подобная изоляция сосуда является одним из способов формирования гематонцефалического барьера- границы между кровью и нервной тканью, закрытой для многих находящихся в крови веществ.
Другие отростки астроцита почти целиком обертывают тела нейронов. Если нейрон возбуждается длительно, вокруг него повышается концентрация ионов калия, а это может уменьшить возбудимость соседних нейронов. Астроциты предупреждают такую возможность, поглощая излишки калия, тем самым они выполняют функцию буфера. Некоторые клетки глии при этом деполяризуются, а поскольку они связаны между собой щелевыми контактами, между деполяризованными и находящимися в покое клетками возникает ток. Это, однако, не приводит к возбуждению, так как в мембране клеток глии очень мало потенциалзависимых каналов для натрия и калия. Не смотря на, что повышение концентрации ионов калия у астроцитов изменяет некоторые их свойства, в настоящее время нет достаточных оснований считать их прямыми участниками переноса нервных импульсов.
Особую роль клетки глии выполняют, по-видимому, во время развития мозга. Некоторые их разновидности регулируют напровление перемищения нейронов в определенные регионы растущего мозга, а также напровление роста аксонов. Другие клетки глии возможно участвуют в питании нервных клеток путем регуляции кровотока, а тем самым транспорта глюкозы и кислорода.
Литература.
1.Костюк П. Г. «Структура и функция биологических мембран» М., «Наука» 1975 г.
2.Шульговский В. В. «Физиология ЦНС» Изд. Моск. универ. 1997 г.
3.Недоспасов В .О. «Физиология ЦНС» М.: ООО УМК «Психология» 2002 г.