Bài giảng Hoá sinh tổ chức thần kinh - Đoàn Trọng Phụ

HOÁ SINH TỔ CHỨC THẦN KINH   ĐOÀN TRỌNG PHỤ HOÁ SINH TỔ CHỨC THẦN KINH(TCTK) I- Đặc đ iểm thành phần hoá học của TCTK II- Đặc đ iểm chuyển hoá của Não III- Các chất trung gian dẫn truyền của TCTK I- Đ ẶC Đ IỂM THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA TCTK * Khác nhau ở các vùng khác nhau: chất xám ≠ chất trắng, TKTW ≠ TKNV * Chú ý: N đ Protid: chất xám (1/2P.khô) > chất trắng (1/3P.khô) N đ Lipid: chất trắng (1/2P.khô) > chất xám (1/3P.khô) 1- Protid 2- Glucid 3- Lipid 4- Chất vô c ơ 1- Protid Chiếm 40%P.khô/não. Đã tách đư ợc 100 protid hoà tan Bao gồm: Proteid : nucleoproteid: N đ .AN cao (có l.q với trí nhớ), lipoprotein, glycoprotein, proteolipid (ở myelin), phospholipoprotein (ở màng) Protein : neuroalbumin, neuroglobin, protein cationic, protein của TCLK * Các protein mới phát hiện, Có liên quan với trí nhớ: Protein S100, có nhiều ở TBTK đ ệm Protein 14-3-2, có nhiều ở chất xám Các yếu tố phát triển TK : yếu tố β Peptid (Neuropeptid) * Các neuromediators mới phát hiện * Các neuropeptid mới phát hiện Các peptid hormon: Các peptid đư ờng tiêu hoá: Gastrin, Secretin,Cholecystokinin Các peptid có liên quan với trí nhớ Catabatmophobin (15 AA) Scotophobin Các peptid có liên quan với cảm giác đ au Encephalin, Endorphin: 5 AA, giảm đau giống opiat nhưng không gây nghiện Các peptid có liên quan với gi ấ c ngủ Peptid gây ngủ Các peptid có liên quan với hành vi, nhân cách: TRF, Somatostatin Aminoacid Glu, Asp có nồng đ ộ cao 2- Lipid - Chiếm 51-55%P.khô/não, ở chất trắng > chất xám - Gồm cholesterol, cerebrosid, phospholipid (phosphoglycerid, sphingolipid) - Myelin (chứa cholesterol, phospholipid, sphingomyelin) ở sợi myelin 3- Glucid Khoảng 1%, gồm Glycogen, Glc, Gal, 4- Chất vô c ơ II- ĐẶC Đ IỂM CHUYỂN HOÁ CỦA NÃO 1- Hô hấp của Não 2- Chuyển hoá Glucid 3- Chuyển hoá Protid 4- Chuyển hoá Lipid 1- Hô hấp của não * Não hô hấp mạnh : - Tiêu thụ Oxy lớn: chiếm 2-3%P, tiêu thụ 20-25% tổng l ư ợng oxy tiêu thụ khi nghỉ (200-240ml). ậ trẻ em (< 4 tuổi) có thể đ ến 50% - Trong 1 phút, 100g não có 53-54 ml máu chảy qua và tiêu thụ 3,7 mlO2. -> Toàn bộ não (1500g) sẽ tiêu thụ: 3,7x15 = 55,5 mlO2 * Nhu cầu oxy : t ă ng khi h ư ng phấn, kích thich, giảm khi ức chế, gây mê -> Não rất nhạy cảm với tình trạng thiếu oxy: Thời gian chịu đ ựng thiếu oxy < 6 phút, > 6 phút: tổn th ươ ng không hồi phục 2- Chuyển hoá Glucid * Bình th ư ờng, n ă ng l ư ợng hoạt đ ộng của não hầu nh ư chỉ do Glucose cung cấp * Chuuyển hoá glucid chủ yếu là áI khí : TSHH #1, tiêu thụ Oxy lớn, > 90% Glc bị oxy hoá thành CO2 và H2O * L ư ợng Glc dự trữ của não (khoảng 750 mg) chỉ đ ủ dùng trong 10 phút :100g não tiêu thụ 5mg Glc/1phút. Toàn bộ nã0 (1500g) sẽ tiêu thụ: 5mg x15 = 75mg. * Vì vậy: - Não rất nhạy cảm với tình trạng thiếu Glc/thiếu n ă ng l ư ợng . Khi đ ó não dễ bị ức chế và hôn mê -> Gây shock Insulin đ ể cắt c ơ n đ ộng kinh/thao cuồng. - Não cần nhiều Vit. B1 đ ể chuyển hoá áI khí Glucid. Thiếu B1 dẫn đ ến tê phù (Beri beri) do ứ đ ọng pyruvic. 3- Chuyển hoá Protid * Chuyển hoá protid diễn ra mạnh: Tốc đ ộ đ ổi mới protid của não cao : T1/2 khoảng 65h, h ơ n của h.thanh 3 lần, của protid khác 20 lần; của chất xám > chất trắng, t ă ng khi kích thích, giảm khi ức chế * Chuyển hoá aminoacid diễn ra mạnh và theo nhiều h ư ớng đ ể: t.h protein, peptid; t.h amin sinh học; t.hợp mediator * Chuyển hoá của Glu và Asp có ý nghĩa đ ặc biệt Glu có thể: - khử amin oxy hoá thành CG +NH3, - Amin hoá thành Gln, - Khử CO2 thành GABA, - Trao đ ổi amin, - Biến đ ổi thành His, Asp, Arg, Pro, Ala, - T.h Glutathion * NH3 còn đư ợc tạo thành từ chu trình purin nucleotid. Quá trình này diễn ra mạnh khi thiếu oxy và thiếu máu cục bộ Chu trình Purin nucleotid AMP IMP ADENYLSUCCINAT NH 3 GTP GDP +Pi Fumarat Malat Oxaloacetat Aspartat NAD NADH + Deaminase Syntetase Adenosuccinose Fumarase MDH GOT 4- Chuyển hoá Lipid * Thành phần Lipid não t ươ ng đ ối ổn đ ịnh nên tốc đ ộ đ ổi mới Lipid của não thấp * Chuyển hoá của cholesterol, cerebrosid, phosphatidylethanolamin và sphingomyelin diễn ra chậm. * Trong các phospholipid của chất xám, tốc đ ộ đ ổi mới lớn nhất là phosphatidylcholin, phosphatidylinositol . * Náo tr ư ởng thành chứa nhiều cholesterol (25g). L ư ợng cholesterol của não trẻ s ơ sinh (2g) t ă ng nhanh trong những n ă m đ ầu (3 lần) sau đ ó giảm và ổn đ ịnh. III- CÁC CHẤT TRUNG GIAN DẪN TRUYỀN CỦA TCTK ( Mediator, neuromediator, Neurotransmitters, M) * Kháiquát: 1- Phổ các M ngày càng mở rộng, đ ã biết > 40 M 2- Một số M còn là hormon hoặc amin sinh học,,, 3- C ơ chế tác dụng: - Khi gắn với receptor (R) đ ặc hiệu, M thể hiện tác dụng qua Sự mở kênh ion (là một phần của R) Các thông tin 2 (AMPc, GMPc) - Có một số type R khác nhau cho một M -> M thể hiện tác dụng khác nhau ở các tổ chức khác nhau. Vd Adrenalin 4- Chất kháng chất trung gian (Antimediators) 5- Phân loại: M h ư ng phấn và M ức chế * Một số M: 1- Acetylcholin (ACh) Vai trò M của Ach - Ach là M của các neuron tr ư ớc hạch và một số neuron sau hạch của HTTKTV; - Ach là M của các neuron vận đ ộng của c ơ x ươ ng và neuron của một số phần của TKTW, ví dụ thể l ư ới.- Ach còn có liên quan với sự tự nhận thức và chú ý Tổng hợp và phân huỷ Acetylcholin (ACh) AcetylCoA CoASH CH3COSCoA Cholin acetylase Cholin Acetylcholin ( ACh ) Acetylcholin esterase ( AChE ) Acetic CH3COOH H2O ( CH3 ) - CH2-CH2-OH N + ( CH3 ) - CH2-CH2-OCO-CH3 N + Tổng hợp và phân huỷ ACh Đ ư ợc tổng hợp ở màng tr ư ớc sinaps từ Cholin và AcetylCoA d ư ới tác dụng của Cholin acetylase Đ ư ợc đ óng gói trong các xoang sinaps, mỗi xoang chứa 2000-4000 pt ACh Đ ư ợc giảI phóng khi có x đ tk, đ ể gf.1xoang cần 4 ion Ca, đ ộc tố đ ộc thịt ức chế sự gf. Ach Đến gắn với R đ h ở màng sau, gây khử cực màng sau Có 2 type R: Nicotinic và Muscarinic Khi gf. 200-300 xoang sẽ đ ủ đ ể k.h với 1 triệu R/màng sau Bị phân huỷ bởi Acetylcholin esterase (AChE), gồm 4 DĐV, mỗi DĐV phân huỷ 16 pt Ach/ ms.TTHĐ gồm 2 phần: phần anion đ ể gắn với Ach và phần esterase đ ể thuỷ phân Ach. Cholin và Acetat đư ợc sử dụng lại Các chất ức chế AChE Các chất ức chế cạnh tranh (thuận nghịch): gắn với phần anion của TTHĐ cuả E, làm cho ACh không gắn vào đư ợc, do đ ó làm t ă ng tác dụng của ACh Ví dụ: Các thuốc Eserin, Proserin, Prostigmin trong đ iều trị nh ư ợc c ơ , yếu c ơ mãn đ i kèm với teo c ơ Các chất ức chế không cạnh tranh (không thuận nghịch): gắn với ohần esterase của TTHĐ của E, tạo thành phức hợp bền vững, gồm: - Các alkylphosphat : thuốc diệt côn trùng TEPP (Tetraethylpyrrophosphat) DFP (Diisopropylfluorophosphat) - Các phosphonat /phospho h.c ơ : các chất đ ộc, khí đ ộc TK Tabun, Sarin, Soman GiảI đ ộc: Atropin và 2PAM (2pyridin aldoxim methyl iodat) * AChE và CHE trong LS 2- Catecholamin Tổng hợp catecholamin (Dopamin, Noradrenalin=Norepinephrin, Adrenalin=Epinephrin) ThoáI biến Catecholamin Ghi chú TH: tyrosin hydrolase DHPR: dihdropteridin reductasse MAO: monoaminooxydase COMT: catechol-oxy-methyl-transferase H2B: dihydrobiopterin H4B: tetrahydrobiopterin DOPAC: dihydrophenylacetic acid MHPG: 3-methoxy3-hydroxyphnylglycol Epinephrin: Adrenalin Norepinephrin: Noradrenalin Chuyển hoá Catecholamin (Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin) Đ ư ợc tổng hợp từ Tyrosin, giống nh ư ở tuỷ th ư ợng thận Thoái biến chủ yếu d ư ới tác dụng của 2 enzym: MAO: monoaminooxydase COMT: catechol-oxy-methyl-transferase Sản phẩm cuối Dopamin: homovanillic acid Noradrenalin và Adrenalin: vanillylmandelic acid (VMA) thảI ra NT, có thể đ ịnh l ư ợng đư ợc * Vai trò M: Dopa: gây cảm giác sợ hãi Dopamin: - M của neuron mà thân ở phần trên của thân não, axon ở thể vân, nhân đ uôi, nhân đ ậu và nhân bèo-nh ữ ng phần kiểm soát TW của vận đ ộng - Tham gia kiểm soát vận đ ộng, đ áp ứng xúc đ ộng, và khả n ă ng kinh qua vui và đ au - Bệnh Parkinson, do thiếu dopamin, đ iều trị bằng L-Dopa Noradrenalin: - Nh ư một M, noradrenalin giúp đ ỡ đ iều hoà sự thức, m ơ và tâm trạng - Nh ư một hormon, noradrenalin gây t ă ng huyết áp, co mạch và làm t ă ng nhịp tim Serotonin 3- Serotonin Tổng hợp Thoái biến: bởi MAO thành aldehyd rồi oxy hoá thành oxyindolacetic thải ra n ư ớc tiếu Vai trò M: - M của các neuron ở d ư ới thị và thân não - Bình th ư ờng, serotonin có liên quan với sự đ iều hoà tính khí, nhận thức cảm giác và kiểm soát tâm trạng. - Tuy nhiên, nó đ óng vai trò chính trong các rối loạn xúc cảm nh ư trầm cảm, tự sát, tính bốc đ ồng và gây hấn. Chất kháng serotonin: LSD (diethylamid của acid lysergic) 4- Histamin Tổng hợp: từ sự khử CO2 của His ThoáI biến: bởi Histaminase hoặc methyl hoá thành 1,5 methylhistidin hoặc acetyl hoá thành acetylhistidn Vai trò: Là M: của vùng d ư ới thị Là amin: gây giãn mạch, đ iều hoà tr ươ ng lực c ơ tr ơ n, gây dị ứng Chất kháng: dimedrol, calci 5- GABA (gamma amino butyric acid) Tổng hợp và phân huỷ: shunt GABA Qua shunt, GABA có thể t.gia cung cấp n ă ng l ư ợng cho não Vai trò M: Chất ức chế chính của não và tủy sống Chất kháng GABA: Picrotoxin (ức chế giảI phóng GABA) 6- Glycin (Gly) Aminoacid Vai trò: Chất ức chế tuỷ sống và phần lớn thân não Chất kháng Gly: Strichnin, Apamin * Mediator h ư ng phấn chính của não ?