» » Почему нейроны такие прожорливые

Почему нейроны такие прожорливые

Даже в покое нейронам нужно много энергии — чтобы поддерживать свою готовность к работе.

Как известно, мозг ест очень и очень много энергии. На первый взгляд, понятно, почему: нейронные импульсы — это постоянное открывание и закрывание ионных каналов, перекачивание ионов то на одну, то на другую сторону клеточной мембраны, причём всё должно происходить очень быстро и одновременно в огромном количестве нервных клеток. Однако мозг расходует большое количество даже тогда, когда, казалось бы, почти ничего не делает. Несколько десятилетий назад нейробиологи выяснили, что у людей в коме и в так называемом вегетативном состоянии, когда мозг не занят почти никакой деятельностью кроме элементарных рефлексов, он всё равно требует много питательных веществ. Расход глюкозы в таком мозге падает всего лишь наполовину — слишком мало по сравнению с тем, что можно было бы ожидать.

Почему нейроны такие прожорливые
Передача нейромедиаторов в синапсе. (Иллюстрация: Alexmit / Depositphotos) Открыть в полном размере ‹ ›

Тут нужно вспомнить, как нейроны передают импульсы друг другу. Когда импульс добегает до межнейронного контакта (синапса), передающий нейрон высвобождает из себя вещества-нейромедиаторы. Молекулы нейромедиаторов выходят в синаптическую щель и быстро достигают принимающего нейрона, связываясь с его рецепторами. Когда принимающий нейрон чувствует нейромедиаторы, он генерирует импульс, который бежит дальше, к следующему нейрону. Несколько лет назад сотрудники Медицинского колледжа Вейл Корнелл выяснили, что как раз на синапсы уходит большая часть энергии, которую потребляет активный нейрон.

Но и у неактивного нейрона синапсы остаются главными поедателями энергии. Нейрон накапливает нейромедиаторы в мембранных пузырьках-везикулах. Когда наступает время передать импульс, эти пузырьки с нейромедиаторами подплывают к клеточной мембране и выбрасывают нейромедиатор в щель навстречу принимающему нейрону. Очевидно, у нейрона должен быть запас нейромедиаторных пузырьков, и он у него есть. Но нейромедиаторы попадают в пузырьки с помощью специальных транспортных белков, которые встроены в мембрану везикул. В свою очередь, эти транспортные белки работают с помощью других белков, которые перекачивают внутрь пузырьки ионы водорода (протоны). На перекачку ионов водорода нужна энергия. Получается следующая картина: протонные насосы тратят энергию и заполняют пузырьки протонами, высокая концентрация протонов активирует транспортные белки, которые закачивают в те же пузырьки молекулы нейромедиаторов.

Но вот везикулы заполнились нейромедиаторами — значит, протонный насос можно отключить? В том-то всё и дело, что нельзя: как говорится в статье в Science Advances, протоны всё время утекают наружу из пузырьков, причём утекают они через те белки, которые транспортируют нейромедиаторы. Эти белки переносят нейромедиаторы чрезвычайно быстро, но побочный эффект их быстроты состоит в том, что они одновременно оказываются «дырой» для протонов.

Получается, что даже когда пузырьки наполнены нейромедиаторами, протонные насосы всё равно должны работать, чтобы поддерживать нужный уровень протонов в пузырьках — и чтобы нейромедиаторные насосы, пусть неактивные сейчас, могли бы включиться сразу, как только это понадобится. Если учесть, что на весь мозг количество нейромедиаторных везикул исчисляется сотнями триллионов, то понятно, почему мозг даже в коме требует огромных энергетических затрат.

13 декабрь 2021 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Нейрозаживляющий гель лечит спинной мозг после травмы

Полимерные нити с блуждающими лекарственными молекулами помогают восстановить спинномозговые кровеносные сосуды и разорванные нейронные отростки.

Как мозг управляет чиханием

О том, что в нос что-то попало, мозг узнаёт с помощью специальных нейронов.

Кишечные бактерии влияют на сон

Без кишечных бактерий мозгу начинает не хватать нейромедиаторов, управляющих сном.

Как мы чувствуем мочевой пузырь

В клетках мочевого пузыря нашли белки механического растяжения.

Иммунные клетки мозга управляют нервными сигналами

Возбуждённые нейроны, лишённые иммунных клеток, не могут успокоиться и могут довести мозг до эпилепсии.

Электрические синапсы рыб оказались несимметричными

Американские нейробиологи установили, что у рыб данио-рерио электрические синапсы — один из видов контактов между нервными клетками — вопреки общепринятому мнению не симметричны. Каждая из двух
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
«Фантастические твари»: животные, которые нас удивили в 2021 годуЧто происходит: квантовые компьютерыПочему в Арктике начал светиться снегСтранная наука – 20219 привычек, которые помогут дожить до 100 летОфринительные паукиИнформационная автократия – новый тренд мировой политикиУченые нашли новые данные о появлении жизни на Земле