Гематоэнцефалический барьер: клеточная стенка

Головной мозг входит в сосудистую систему организма с мельчайшими капиллярами вокруг нейронов. Каждый нейрон хорошо защищен маслянистой двойной мембраной, состоящей из жиров холестерина и лецитина. Внутри стенки находятся различные белки, которые переносят питательные вещества и кислород из капилляров через стенку к ядру клетки. Эта стена называет «гематоэнцефалический барьер». Он очень избирателен в том, какое вещество можно пропустить, включая и потенциально полезные медикаменты. Как пошутил один комментатор, принимать добавки, чтобы помочь клеткам головного мозга, – это все равно что пытаться помочь стране с недостатком горючего, летая над землей и сбрасывая на нее баночки с бензином.

Белки

Слово «белок» знакомо нам в значении «вид пищевых продуктов», но это именно то вещество, которое составляет нашу жизнь. Белки составляют аминокислоты (которые представляют собой 20 основных форм) в различных конфигурациях. Существует бесчисленное количество белков, каждый из которых имеет свою функцию. Они составляют стенки клеток; они действуют как ферменты (фермент – это катализатор, который вызывает изменения в других веществах); они также являются нейротрансмиттерами, химическими посредниками головного мозга.

Белки бывают различных размеров. Например, пептиды – это очень маленькие белки, и некоторые из них действуют как нейромодуляторы, химические датчики, которые прикрепляют сенситивность клеток к другим нейротрансмиттерам, как, например, при управлении болью. Другие протеины – очень большие, такие, как гликопротеины, – располагаются на внешней поверхности мембраны клетки в синаптической щели между двумя нейронами и принимают поступающую информацию от соседних клеток. Считается, что гликопротеины оказывают помощь в процессе превращения кратковременных воспоминаний в долговременные.

Гены и хромосомы

Каждый нейрон несет с собой полный набор инструкций, для того чтобы делать белки, которые ему нужны (как и все другие клетки). Новый белок делается из соединения аминокислот, которые присоединяются одна к другой, как бусинки в ожерелье. Таким образом, инструкции по составлению белка представляют собой нужную последовательность аминокислот. Гены – и есть эти самые инструкции.

Фабрика Лего

Представьте себе фабрику, которая берет конструктор Лего и строит из него машины, домашние принадлежности, компоненты для фабрики, строительные материалы и все остальное необходимое для общества Лего. На этой фабрике есть сто тысяч планов, один для каждого приспособления, которое она строит, включая планы для своих собственных станков и роботов-рабочих, так что она может починить свои станки и построить новые, когда возникнет необходимость. Фабрика лего даже может сделать полную репродукцию самой себя. Что поразительно, так это то, что фабрика Лего почти полностью построена из деталей Лего и некоторых простых компонентов, которые доставляются к ее дверям.

Клетки похожи на фабрики, которые вырабатывают белки. Детали Лего – это аминокислоты (составляющие, из которых строятся белки), планы – это гены, а собранные приспособления – это белки, которые нужны, чтобы организм функционировал.

Гены кодируются в длинных нитевидных молекулах, которые называются ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). У людей 23 пары молекул ДНК (хромосом), которые образуют две спирали. Хромосомы в свернутом виде находятся в ядре клетки.

Воспроизводить протеины очень важно для жизни клетки, молекула ДНК раскручивается, подключается определенный ген (это означает, что его инструкции копируются), и ДНК снова сворачивается. Копия инструкций выносится за ядро к структурам, которые соединяют соответствующую последовательность аминокислот, и образует из аминокислот белок.

Каждая клетка содержит полный набор генов для своего организма, но активизирует лишь небольшое количество из этого набора. Таким образом, есть гены, которые могут никогда не использоваться или использоваться только в некоторых клетках, при определенных обстоятельствах. Гены дают наследственность из возможных белков, но только сама клетка определяет, какой ген подключить, а какой отключить в определенный момент, при определенных обстоятельствах, в которых она находится. Эти обстоятельства – результат окружающей среды, которую выбирает человек, – его питание, физические упражнения и образ жизни.

За годы своей службы гены могут испортиться по разным причинам, например, в процессе сворачивания и разворачивания хромосом или из-за вирусов и свободных радикалов (побочный продукт при окислении). Результатом поврежденных генов может быть вырабатывание анормальных протеинов, которые могут повредить клетку, привести к ее смерти или к бесконтрольному клеточному воспроизведению, формирующему рак. В клетке происходит множество процессов, которые могут исправить или ограничить ущерб, наносимый поврежденными генами. Одна из причин, по которой антиоксиданты так важны для здоровья, – это их роль защитников, не дающих свободным радикалам повредить ДНК.