Русская версия English version   
Том 13   Выпуск 2   Год 2018
Математическая модель нарушения энергетического метаболизма в мозге при развитии нейродегенеративных заболеваний: новый предполагаемый механизм гибели клеток

Мысин Иван Евгеньевич, Попова Ирина Юрьевна, Осипов Алексадр Александрович

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино, Московская область, Россия
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии, Москва, Россия

 
Аннотация. В работе проведено теоретическое исследование последствий нарушения энергетического метаболизма в нервной ткани на биофизической модели метаболического сопряжения между нейронами и астроцитами в условиях афферентной стимуляции, имитирующей выброс глутамата в пресинаптическую щель. Основным результатом представленного модельного исследования стало обнаружение феномена аденилатного коллапса, суть которого состоит в необратимом падении концентрации АТФ после достижения критического порогового значения. Данный эффект возникает в результате обращения реакции, катализируемой аденилаткиназой. При высоких значениях АТФ равновесие реакции смещено в сторону образования АДФ из АТФ и АМФ. При достижении порога равновесие смещается в противоположную сторону, т.е. происходит образование АМФ и АТФ из АДФ. Если данная ситуация сопровождается высоким расходом АТФ, то весь пул адениновых нуклеотидов переходит в АМФ. Однако АМФ не фосфорилируется, в отличие от АДФ в гликолизе и окислительном фосфорилировании, поэтому система быстро приходит к истощению АТФ. Последствием такого коллапса может являться избирательная гибель клеток в результате прекращения потребления глюкозы, кислорода и блокирования метаболизма. Таким образом, аденилатный коллапс может являться новым механизмом избирательной гибели клеток при развитии нейродегенеративных заболеваний.
 
Ключевые слова: нейродегенерация, нейроны, астроциты, АТФ, АМФ, аденилаткиназа, аденилатный коллапс.

 

Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2018;13(2):591-608
doi: 10.17537/2018.13.591
опубликована на рус. яз.

Аннотация (рус.)
Аннотация (англ.)
Полный текст (рус., pdf)
Список литературы

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2024