2.2 Metabolismus nervové tkáně

Mozek patří mezi orgány s velmi vysokými energetickými nároky – z 20 % se podílí na celkové spotřebě kyslíku a z 25 % na celkové spotřebě glukózy. Většina ATP se využívá v procesech přesunu iontů přes membránu neuronů. Za 70 % veškeré energetické spotřeby je zodpovědná Na+/K+-ATPáza, která udržuje stále iontové složení intracelulární a extracelulární tekutiny a umožňuje tudíž hladké fungování vzrušivých tkání.

Zdroje ATP v CNS

Glukóza
Hlavním zdrojem ATP pro buňky CNS je glukóza, jeho buňky spotřebují přibližně 120 g glukózy za den. Toto se odráží na hodnotě respiračního kvocientu nervové tkáně, jenž se za fyziologických podmínek blíží jedné.

Bunky CNS se umí adaptovat i na utilizaci ketolátek, což je významné zejména při déletrvajícím hladovění (týdny), kdy degradace ketolátek dodává až 50 % ATP.  Na tvorbě energie se podílejí obě hlavní populace buněk v CNS, neurony i neuroglie (zejm. astrocyty).

Interakce neuron – astrocyt a zisk energie

CNS jako celek odebírá z protékající krve molekuly glukózy. V astrocytech je tato glukóza částečně degradována na laktát a pyruvát, které jsou pak nabízeny neuronům. Tvorba ATP v neuronech tedy závisí na dodávce laktátu a pyruvátu z astrocytů – transportním mediem je extracelulární tekutina.

Popsaný proces je zapojen do širšího kontextu vzájemné spolupráce neuronů a astrocytů: astrocyty například napomáhají recyklaci některých neurotransmiterů. Pokud astrocyt sídlí v blízkosti vysoce aktivního neuronu, roste v něm spotřeba ATP pokrývající procesy recyklace neurotransmiteru, toto vyústí ve vyšší přísun glukózy z krve a tím i vyšší konverzi glukózy na laktát/pyruvát. Vykazuje-li sousední neuron nízkou aktivitu, výměna látek se zpomalí a celá interakce sníží svoji intenzitu.

Amoniak a buňky CNS
Zvýšená koncentrace amoniaku v krvi (nad 50 μmol/l) se negativně odrazí na fungování buněk CNS. Amoniak snadno prostupuje hematoencefalickou bariérou, v buňkách CNS následně posouvá rovnováhy mnoha reakcí, což může vést až ke kolapsu metabolismu astrocytů a neuronů. Nejčastější příčinou zvýšené koncentrace amoniaku je porucha funkce jater, které amoniak fyziologicky přeměňují na netoxickou močovinu – výsledkem je tzv. jaterní encefalopatie.

         

Část 2. - Nervová tkáň

obsah