SİNİR SİSTEMİ Santral sinir sistemi [(SSS) (beyin ve spinal kord)] ve perifenal sinir sistemi olarak ikiye ayrılmaktadır. Temel fonksiyonu, elektrik impulslarının iletilmesidir.
Nöronların sayısı 1011–1012 arasındadır. Elektriksel ileti, sinapslarda kimyasal ileti (nörotransmitter sistemi) şeklinde diğer sinir hücresini, kas hücresini veya salgı bezini uyarmaktadır.
Bir sinir hücresi kendisine ulaşan uyarının şiddetini artırma kapasitesi olan birçok dendritten oluşmaktadır. Birçok sinir hücresinin 10 000 girdi ve aksonal çıktı kapasitesi bulunmaktadır. Serebellum hücreleri 200 000 aksonal çıktı alabilmektedir. Bir sinir hücresi akson boyunca elektriksel iletiyi hiç kayba uğratmadan iletebilmektedir. Bu yalıtma görevinde miyelin fonksiyon görmektedir. Bu nedenle demiyelinazyon birçok hastalığa neden olmaktadır. Uyarılar sinir hücrelerinde yapısal değişikliklere yol açmaktadır. Nöral aktiviteyi etkileyen çok sayıda ilaç ve toksin bulunmaktadır.
Sinir sisteminin ileti fonksiyonu
Sinir impulsu
Bütün hücrelerde membran boyunca potansiyel farkı (iç tarafta negatif) bulunmaktadır. Sinir uyarısı, aksiyon potansiyeli olarak adlandırılan ve aksonun en uç noktasına kadar iletilen elektriksel ileti, sinapslarda nörotransmitterler aracılığı ile kimyasal iletiye çevrilmektedir.
Bu kimyasal ileti, diğer sinir hücresinde elektriksel iletiyi başlatmaktadır. Nörotransmitterler sinapslarda sentezlenerek veziküllerde depolanmaktadırlar. Sinir sisteminde bilginin iletimi, elektriksel ileti→kimyasal ileti→ şeklinde tekrarlanarak sürmektedir. Bu fonksiyon farklılığı membranda bulunan özelleşmiş iyon kanalları sağlamaktadır.
Diğer hücre membranlarındaki iyon kanalları polarize olabilmekte, fakat elektriksel iletiyi yayamamaktadır.
Dinlenmede membran potansiyeli
Ekstrasellüler (ESS) ve intrasellüler (ISS) sıvı anyon ve katyonları farklılık göstermektedir.
İyonların hücre içi ve dışında eşit olmayan dağılımı ile lipofilik membranlardan hidrofilik iyon geşişlerinin iyon kanalları ile kontrol edilmesi, dinlenme membran potansiyelinin oluşmasını sağlamaktadır. İyonların konsantrasyon grandientlerine göre geçişlerine izin veren kanallardan birisi olan K+ kanalından K+, hücre dışına çıkmaktadır. ∆K+kontrol edilerek hücreye göre -70 ve -100mV arasında değişen membran potansiyeli dengede tutabilmektedir. ( ~- 75mV). İç tarafı pozitif, dış tarafı negatif olan membranın her iki tarafında katyon (Na+, K+) ve anyon (CI-, HCO-3 ve proteinat-) etkileşimleri ile elektriksel nötralite dengelenmektedir.
Sinir hücresi membranı
Sinir hücrelerinde K+ kanallarının yanı sıra Na+ kanallarıda bulunmaktadır. Na+ iyonları hücre içine girebildiği için nöron membran potansiyeli daha az negatif (-60mV) olabilmektedir. Na+, K+ giriş- çıkışının düzenlenmesinde görevli membrandaki Na+-K+ ATPaz sistemi, hücre dışına Na+, çıkışını, hücre içine ise K+ girişini sağlamaktadır. (Na+/K+= 3/2). Bu değişimde ATP hidrolizi ile sağlanan enerji, beyinde toplam enerji tüketiminin %50 kadarını oluşturmaktadır.
Nöronal eksitasyon
Sinir hücreleri depolarize (< -45mV) ve hiperpolarize (< -90mV) olmaktadır. Bir akım veya uyarıcı nörotransmitter ile uyarılan sinir hücresinde membran potansiyelinin azalması sonucu membranda başlatılan aksiyon potansiyeli (AP), aksonlar boyunca en uç noktaya kadar iletilmektedir. Na+kanallarının geçirgenliğinin artırılması sonucunda depolarizasyon, Na+ kanallarının kapatılması ve K+kanallarının açılması ile repolarizasyon sağlanmaktadır. Dinlenme sırasında sinir hücre mebranının K+ geçirgenliği, uyarı durumunda ise Na+ geçirgenliği geçici olarak 600 kat artmaktadır.
(-45mV) azalmakta ve voltaja duyarlı Na+ girişi ile membran potansiyeli pozitif (+30mV) olmakta ve aksiyon potansiyeli akson boyunca yayılmaya başlamaktadır. Na+hücreye alındığında aksonal mebrandaki komşu bölge depolarize olarak uyarılmakta ve Na+ kanallarının açılmasını sağlamaktadır.
Sinapslar
Aksonların en uç bölgeleri olan sinapslarda elektriksel ileti, kimyasal iletiye çevrilmektedir. Sinir hücresi ile kas hücresinin bağlantıları ise nöromüskuler bağlantı yerleri (motor plak) olarak adlandırılmaktadır. Bir sinir hücresi, akson son ucu ile sonraki sinir hücresinin ana gövdesi (soma) arasındaki sinaptik aralık ile bağlantı halindedir. Presinaptik bölgeden salınan nörotransmitterler ile oluşan kimyasal ileti postsinaptik bölgeye iletilerek sonraki hücrede elektriksel ileti başlatmaktadır.
Bir sinaptik ileti uyarıcı veya inhibitör etkide olabilmektedir. Uyarıcı veya engelleyici özellikleri bulunan nörorantransmiterlerin etkileri çok karmaşık bir mekanizma ile yürütülmektedir. Uyarıcı etkili depolarizasyon veya inhibitör etkili hiperpolarizasyon nörotransmiterlerin doğaları tarafından belirlenmektedir.
Depolarizasyon dalgalarının aksonal hareketi
Sinir demetleri arasında elektriksel iletinin birbirine karışmadan yayılması, miyelin kılıf sayesinde sağlanmaktadır. %70 kadarı lipit (kolesterol, galaktolipit, fosfolipit) olan miyelin glial hücreler tarafından sentezlenmektedir. Lifleri çevreleyen lipoprotein lipoprotein tabakası olan miyelin yapısı nedeni ile iyonları geçirmemektedir. İzolatör görevi bulunan miyelin tabakası, uyarı iletiminde aktif rol oynamamaktadır. Çok iyi izolatör olan miyelin kılıf, akson boyunca 1,5 mm aralıklarla yerleşen Ranvier boğumlarında kesintiye uğramaktadır. Aksiyon potansiyeli atlayarak ilerlediği bu boğumlarda voltaja duyarlı Na+ kanalları yerleşmiştir. Bu şekilde uyarı miyelinsiz sinirlere göre daha hızlı iletilmekte ve ATP tüketiminde tasarruf sağlamaktadır.
Kimyasal iletim ve nörotransmiter sistemleri
Nörotransmiterler sinir sisteminde fizyolojik ve psikobiyolojik homeostazın sağlanmasında rol oynamaktadır.
Presinaptik bölgede sentezlenen (bazıları somada) ve veziküllerde depolanan nöroransmiterler elektriksel uyarı sonucu (lokal [ Ca+2]artmasıyla kuvvetlendirilir) parçalanan vezikülerden ekzositoz yoluyla sinaptik aralığa salınmaktadırlar. Postsinaptik membranda (bazı durumlarda presinaptik membranda ) özgül reseptörlere bağlanan nörotransmiterler uyarıcı (depolarizasyon) veya inhibitör (hiperpolarizasyon) etki oluşturmaktadır.
Reseptörler, iyonotrofik ve metabotrofik olarak iki sınıfa ayrılmaktadır. iyonotrofik reseptörler nörotransmitter bağlanmasıyla voltaja duyarlı Na+ kanallarının açılmasına aracılık etmektedirler. Metobotrofik reseptörler ise spesifik protein kinazları aktifleyerek cAMP veya inozitol trifosfat üzerinden etkili olmaktadır.
Amino asitler ve türevleri merkezi ve periferal sinir sisteminde uyarıların adenilat siklaz aracılığı ile aktarılmasından sorumludur. Beyindeki bileşikler sinaptik transmisyonu inhibitör etkidedirler. Gamma γ- amino bütirik asidin (GABA), taurin ve alaninin inhibitör, glutamik ve aspartik asidlerin ise uyarıcı etkileri bulunmaktadır. Nötral asidler inhibitör, asidik olanlar ise uyarıcı etki göstermektedirler. Nöral spinal korda inhibitör olan glisin ile metabolik olarak ilişkide olan asetilkolin, merkezi sinir sisteminde nörotransmiter olarak görev yapmaktadır. Fenilalanin ve tirozin (epinefrin ve norepinefrin), triptofan (serotonin) ve histidin (histamin) türevleri olan aromatik aminler nörotransmitter olarak kullanılmaktadır. Düz kas kasılması ve vazodilatasyonunda etkili olan P maddesi polipeptid yapısındadır.
Norepinefrin
Uyarıcı etkili olan norepinefrin presinaptik noradrejenik nöronlarda
Oluşmaktadır. Norepinefrin dopa ve dopamin ara metabolitleri üzerinden tirozinden sentezlenmektedir.
Sinaptik boşlukta 3-metoksi-4 hidroksifenilglikole (MHPG) metabolize olmakta veya presinaptik nörona geri alınmaktadır. Presinaptik nöronda sitoplazmikmonoamino oksidaz (MAO) ile metabolize olmakta ve tekrar norepinefrin sentezlenmektedir. Kan-beyin engelini geçen MHPG idrarla atılmaktadır.
Dopamin (inhibitör)
Enzimleri bulunmayan dopaminergenik nöronlardan salgılanmaktadır. Dopamin reseptörlerinin sayısı 5–7 arasındadır. Homovanilik aside metabolize olarak idrarla atılmaktadır.
- Asetilkolin Presinaptik kolinerjik nöronlarda asetil CoA ve kolinden asetilkolin sentezi, kolin asetiltransferaz tarafından katalizlenmektedir. Nörotransmiter olan asetilkolin, postsinaptik reseptörlere bağlanmaktadır. Santral ve periferal sinir siteminin bütün sinapslarının %10 kadarında nörotransmiter olarak görev yapan asetilkolin sinaptik boşlukta asetilkolin esteraz tarafından parçalanmaktadır.
-Serotin (5- hidroksi triptamin, 5-HT)
Presinaptik serotoninerjik nöronlarda hidroksitriptofan üzerinden triptofandan sentezlenen ve uyarıcı nörotransmiter olan serotonin, postsinaptik hidroksitriptamin reseptörüne bağlanmaktadır. Serotonin ve metaboliti 5-hidroksiindolasetik asit (5-HIAA), presinaptik nöron tarafından geri alınmaktadır.
- γ-Aminobütiril asit(GABA)
Beyindeki sinapsların %10–40 kadarında glutamik asidin dekarboksilasyonu ile sentezlenmektedir. Difüze olarak beyin, beyin sapı ve spinal kordda bulunan serotonin inhibitör nörotransmiter olarak görev yapmaktadır. Fenobarbital, valproat ve benzodiazepin gibi ilaçlar postsinaptik GABA reseptör komplekslerine bağlanabilmektedir.
Nitrik oksit (NO)
Çeşitli fizyolojik yanıtlara aracılık eden biyolojik sinyal ileticisi nitrik oksidin (NO) vazodilasyon, immün sistemde tümör ve parazit öldürücü etkileri bulunmaktadır. Sinir hücresinde NO sentetaz, nöral iletide NO yanıtından sorumludur. Düz kas hücrelerini relakse ederek korpus kavernozumun kanlanmasını sağlayan NO penil ereksiyonu uyarmaktadır. Kanda 100 milisaniye kalan, NO, dokularda birkaç saniyede O2 ile tepkimeye girerek nitrit oluşturmakta ve idrarla atılmaktadır.
nöronal yollarda bulunan ağrı iletici P maddesi yer almaktadır
karbon monoksit gibi gazlarında nörotransmitter etkili oldukları gösterilmiştir.
Sinir hücresi bileşenleri
Miyelin
Periferal sinir sistemindeki
nöronların aksonları
dendritleri
duyu ganglion hücrelerinin hücre cisimleri
nörinemmal (merkezi sinir sisteminin beyaz maddesi) veya Schwann hücreleri
Tarafından oluşturulan miyelin kılıfı ile kaplanmaktadır. Miyelin kılıfın protein içeriği %20 kadardır.
Miyelin lipitleri tüm beyaz maddenin 565 kadarı lipittir. Olgun miyelinde kolesterol: fosfogliseridler: galaktolipitlerin molar oranı 4:3:2 şeklindedir. İnsan sinir dokusunda lipitler çeşitli oranlarda bulunmaktadır.
Miyelin proteinleri Proteolipit ve miyelin bazik proteini iki önemli proteindir. Merkezi sinir sistemine özgün olan bazik protein, miyelin proteinlerinin %30’unu oluşturmaktadır. Asidik proteolipit tam olarak karakterize edilememiştir.
Sinir büyüme faktörü
Peptid yapıda olan ve submaksiler bezden izole edilen NGF, iki protein ve Zn ile kompleks oluşturmaktadır. Nöronal plazma membranında spesifik reseptörüne bağlanarak bilinmeyen bir mekanizma ile etkili olmaktadır.
Glia ve nöronlara özgün proteinler
Çözülebilen iki asidik protein (S–100 ve 14–3–2 ) beyinde diğer organlara göre 1.000 kat daha fazla bulunmaktadır. Moleküler ağırlığı 21.3kDa olan ve iki molekül Ca+2 bağlayabilen S–100 proteininin üç alt birimi bulunmaktadır. Bu proteinin glutamat ve asparat içeriği yüksektir. Nöron-spesifik enolaz olarak bilinen 14–3–2 proteini gri maddede yüksek konsantrasyondadır.
Beyin
Fonksiyonları çok karmaşık olan beyinde mikroskobik olarak farklı tipte çok sayıda hücre saptanmasına rağmen fonksiyonel olarak açıklanabilen iki hücre tipi bulunmaktadır. Elektrik uyarılarının iletilmesinde görevli uyarılabilen hücreler olan nöronlar ile destekleyici glia hücreleri iki önemli fonksiyonel hücre türüdür. Asttrositler besinsel destek sağlamakta, atıkları beyin omurilik sıvısına büyük olasılıkla glia hücreleri aktarmaktadır. Nöronlar bölünememekte, glia hücreleri ise bölünebilmekte ve çoğalabilmektedir.
Serebrospinal sıvı [ beyin omurilik sıvısı (BOS)]
Beyin ve omurilik, yetişkinde toplam hamcı 150mL olan beyin omurilik sıvısı içinde bulunmaktadır. Günlük üretim hızı 500mL olan (0.35mL/dak) BOS sürekli üretilmekte ve tekrar absorbe edilmektedir.
Su CO2 ve O2 dışında BOS ile kan arasında madde alışverişi sınırlıdır (kan- beyin engeli) Beyin ve BOS arsındaki madde alışverişini moleküler ağırlığı, proteine bağlanma ve lipitte çözünürlük dereceleri gibi faktörler kontrol etmektedir. Molekül ağırlığının artması ve proteine bağlı olma geçişi kolaylaştırmaktadır. Ayrıca bazı hastalıklarda bozulan kan- beyin engelini geçebilen serbest ilaçlar tedavi amacı ile kullanılmaktadır. (Menenjitte penisilin kullanımı).
Beyine mekanik destek sağlayan serebrospinal sıvı, metabolik atıkların uzaklaştırılmasında ve kimyasal haberci olarak görev yapan biyolojik aktif bileşiklerin taşınmasında fonksiyon görmektir. Ayrıca BOS beyin çevresinde kimyasal ortamı dengede tutmaktır. Bazı bileşiklerin BOS ve plazma konsantrasyonları farklı, bazı bileşiklerin ise aynıdır.
Beyin metabolizması
Beyinde enerji metabolizması Metabolik hızı (uykuda ve uyanık) en yüksek organ olan beyinin diğer organlardan en önemli farklılığı enerji depolanmamasıdır. Bu nedenle, sürekli olarak sabit enerji gereksinimi bulunan beyin enerjisini periferal kan dolaşımından aldığı glukoz ve oksijenden sağlamaktadır. Vücut kütlesinin %27 kadarını oluşturan beyin oksijenin %20, Glukozun ise %60 kadarını kullanmaktadır. Serebral kan akışı kardiak çıktının %15–20 kadarını (100 gr. Beyin için 500mL/dak) oluşturmaktadır. Toplam serebral kan akışı sabit olmakla birlikte bazı alanlarda da farklılık göstermektedir. Gri maddeye kan akışı beyaz maddeye göre 3-4 kat fazladır. Farklı işlevlerde (el hareketi, konuşma veya mental) bölgesel farklılıklar gözlenmektedir.
Beyin enerjisinin 3/2 sini transmembran potansiyelinin sürdürülmesinde (Na+ –K+ ATPaz gibi transmembran enzimlerin aktivitelerinin sürdürülmesi) kullanmaktadır. Beyinde glikojen çok az olduğu için glukoz gereksinimi sürekli olarak kan dolaşımından sağlanmaktadır. Kan glukoz düzeyinin <50mg/dL olması halinde baş dönmesi, sayıklama ve ölüm görülmektedir. Normal koşullarda beyin ve diğer sinir hücrelerinin günlük gllukoz gereksinimi 150gr kadardır. Beyinde glukoz oksidasyonu CO2 ve H2O ile sonlanmaktadır.
Normal koşullarda enerjisini glukozdan sağlayan beyin, uzun süren açlıkta keton cisimciklerini kullanmaktadır. Albumine bağlı yağ asitleri kan-beyin engelini aşamadığı için enerji sağlamada yağ asitleri kullanılamamaktadır. Beyinde glukoneogenez yapılamadığından ATP oluşumunda amino asitlerdende yararlanılamamaktadır.
* Karbonhidrat metabolizması.Beyin glukozun %90 kadarını enerji üretmek için glikoliz ve sitrik asit döngüsü ile CO2 ve suya metabolize etmektedir. Geri kalan glukoz beyin amino asitleri, lipitleri, nükleik asitleri ve proteinlerine karkıda bulunmaktadır. Nörotransmitter sentezinde glıtamat ve GABA daha önemli öncül olmalarına rağmen, glukozun katkısı bulunmaktadır.
GLUT transport proteinleri her dokuda farklılık göstermektedir. Bu farklılık her dokunun glukoz metabolizmasının göstergesidir.
Hipoglisemide (kan glukozu 18–54 mg/dL) kan dolaşımından beyin omurilik sıvısına glukoz taşınması yavaşlamaktadır. Beyin omurilik sıvısından nörona glukoz taşınması hızlı olmakta ve glikoliz ATP üretiminde hız sınırlayıcı rol oynamamaktadır.
Beyinde kapiller, endotel hücreleri çok sıkı bağlantılıdır.
Kan dolaşımından beyin omurilik sıvısına glukoz aktarılması endoteldeki transport proteinleri aracılığı ile olmakta ve süreklilik gösteren bazal membran geçilmektedir. Kandan nöral hücrelere glukoz taşınmasının Km değeri olan 7-11mM, beyinin glukoz kullanım hızından çok yüksek değildir. Bundan dolayı kan glukozunun 80–90 mg/dL altına düşmesi beyindeki glukoz metabolizma hızını önemli derecede etkilemektedir.
Beyindeki hekzokinaz aktivitesi diğer dokulara göre 20 kat fazladır. Fosfofruktokinaz da diğer dokulardaki gibi glukoz kullanımında etkilidir.
Glikolitik enzimler hücre gövdesinde (soma) ve sinaptik fonksiyon için metabolik gereksinimlerin karşılanması için akson terminallerinde bulunmaktadırlar.
Bütün beyin hücrelerinde yağ asitleri ve steroid sentezlerinde kullanılmak üzere NADPH, pentoz fosfat yolundan sağlanmaktadır.
Glikojen deposu çok az olduğundan enerji metabolizmasına katkıda bulunmamaktadır. Beyin karbonhidrat metabolizmasını doğrudan etkilemeyen insülin periferal sinir hücrelerinde karbonhidrat metabolizmasını direkt etkilemektedir.
Beyindeki önemli inozitol içeren bileşiklerin (fosfotidilinozitol) öncülü olan miyoinozitol, glukozdan sentezlenmektedir.
** Amino asit ve protein metabolizmasıBeyin amino asit metabolizmasına aktif olarak katılmaktadır. Nöral dokularda amino asitler sentezinde (>40) kullanılmaktadır. Metabolizmalrı çok hızlı olduğu için nörotransmiterlerin de novo sentezlerinde amino asit havuzlarının sürekli desteklenmesi gerekmektedir.
Beyinde glutamat ve aspartat ile türevleri (N- asetil, aspartat, glutamin, glutatyon, GABA) plazmadan daha yüksek konsantrasyonlarda bulunmaktadır. Bu amino asitler2-oksoglutarat(glutamat dehidrogenaz ile glutamat) ve oksaloasetatın (aspartat transaminaz ile aspartat) transaminasyonu ile oluşmaktadırlar. Öncüllerin her ikisi de sitrik asit döngüsü ara metabolitleridir.
Astroglial hücrelerde bulunan glutamin sentetaz ile beyinde glutamattan glutamin üretilmektedir. Glutamat ve aspartat sentezinde kullanılan amino grupları dallı zincirli amino asitlerden (özellikle valin) ve sitrat döngüsü ara metabolitlerden (glukozdan türeyen), karbon iskeletleri ise dallı zincirli amino asitlerden sağlanmaktadır.
Amino asitlerin transaminasyonu ve beyin AMP metabolizmasından türeyen amonyum, glutamin yapısına katılmaktadır. Glutamin kana geçmekte veya nöronal hücrelerde glutamat sentezinde kullanılmaktadır. Nöronal hücrelerde nöronal glutaminaz izoenzimi ile glutaminden elde edilen glutamat, nöronal hücrelerde uyarıcı nörotransmiter olarak görev yapmaktadır. Glutamib inhibitör transmitter olan GABA öncülüdür. GABAerjik nöronlarda glutamin dekarboksilaz ile dekarboksile olan glutaminden GABA üretilmektedir. Sitrik asit döngüsüne katılan GABA, tekrar kazanılmaktadır. Diğer hücrelerde önemi çok az olan GABA mekiği beyinde büyük önem taşımaktadır.
Hiperammonemi sırasında kandan beyine difüze olan amonyak (NH3) nöral glutaminazı inhibe etmektedir. Beyinde amonyak oluşumunu engelleyen glutaminazın inhibisyonu, glutamat ve buna bağlı olarak GABA metabolizmasını da engellemektedir. Amonyağın bu etkisi hepatik hastalıkta letarjinin hiperammonemi ile ilişkili olabileceğini göstermektedir. Beyinde karbamoil fosfat sentetaz bulunmadığı için üre sentezlenememektedir.
Beyine giren ve beyin hücrelerinde oluşan amino asitler hızla protein sentezinde kullanılmaktadır. Nöral dokularda protein sentezinde hücre gövdesindeki sitoplazmik ribozomlarda ve mitokondrilerde yapılmaktadır. Sinir hücre uçlarında sürekli dönüşüm halinde olan proteinler, aksonal trasportun akışına göre belirlenmektedir.
Beyin kapillerinde amino asit transportunda rol oynayan ve luminalveya kontraluminal membranlarında yerleşik en az dört taşıma sistemi bulunmaktadır. Taşıma sistemlerinden ikisi nötral, biri asidik ve bir diğeri ise bazik amino asitlerin taşınmasından sorumludur.
***Nükleik asit metabolizması.Beyinde karbamoil fosfat sentetaz bulunmadığı için CO2, amonyak veya glutamin kullanılarak de novo pirimidin sentezi yapılamamaktadır. Pürinlerin de novo sentezinde görevli tüm enzimler beyin dokusunda bulunduğu için pürin sentezi yapılabilmektedir. Pirimidinleri de novo sentezleyemeyen beyin üridininden UMP, UTP ve CTP oluşturmakta ve nükleik asit, lipit ve polisakkarid metabolizmasında kullanılabilmektedir. Bütün pürinler, pirimidinlerin ve türevleri kan- beyin engelini geçerek beyine girebilmektedir.
Pürinlerin sentezlenebildiği beyinde kurtarma yolu (salvage yolu) önemli yer tutmaktadır. Guanin, hipoksantin ve adeninden sırasıyla GMP, IMP, AMP oluşmaktadır. Kurtarma yolu enzimlerinin eksikliğinde şiddetli nörolojik bozukluklar (hipoksantin- guanin fosforibozil transferaz eksikliğinde Lesch-nyhan Sendromu gibi) gözlenmektedir.
Diğer dokulardaki gibi nükleik asitlerin temel görevi olan genetik bilginin depolanması, aktarılması ve hücresel proteinlere translasyonu beyinde ve nöronal sistemde önemini korumaktadır.
****Lipit metabolizması lipit içeriği bakımından en zengin organlardan olan beyinde lipitler hücresel ve intrasellüler membranlar ile miyelin kılıfta yaygın olarak yerleşiktir. Nöronal ve glial membranlarda gri madde, nöronal ve glial membranlar ile miyelin bileşenleri arasında beyaz nmadde yer almaktadır. Gri madde ile karşılaştırıldığında beyaz maddenin galaktolipit içeriği yüksek fosfolipit içeriği ise düşüktür. Beyaz maddede etanolamin fosfolipitlerinin %75-80 kadarını oluşturan plazmalojen gri maddede %50 civarında bulunmaktadır.
Yetişkin beyinde lipit bileşiminin sabit olması, lipit dönüşümünün proteinlere göre daha yavaş olduğunu göstermektedir. Kolesterol, serebrozidler, fosfotidiletanolamin ve sfingomiyelin yavaş metabolize olmaktadır. Glukoz ve yağ asitlerinden sentezlenen fosfatidilkolin ve fosfoinozitol daha hızlı dönüşüm göstermektedir. Kolesterol sentezi hidroksimetil glutaril –CoA redüktaz aktivitesinin yaşla azalmasına bağlı olarak yavaşlamaktadır. Glukozdan sentezlenen yağ asidleri bazı koşullarda asetoasetat, sitrat ve hatta asetilaspartattan üretilmektedir.
Yetişkin beyinde toplam serebrozidlerin %90 kadarı miyelin kılıfta bulunmaktadır. Gangliozidler ise karakteristik olarak nöronal bileşenlerdir. Doğumdan yetişkinliğe doğru gangliozidlerde iki kat artış görülmektedir.
Lipitler beyinde diğer organlarda olduğu gibi benzer biyosentez ve katabolizma yollarını izlemektedirler. Katabolik enzimlerden birinin eksikliğinden kaynaklanan lipit birikimi hastalıkları beyini ve nöronal aktiviteyi olumsuz yönde etkilemektedir.
Beyin-omurilik sıvısı (BOS)
BOS görünümü
Normalde berrak ve renksiz olan beyin omurilik sıvısının görünümünün incelenebilmesi için en az 1ml BOS sıvısı gerekmektedir. Kan karıştığı zaman BOS, hafif sarımsı renk (ksantokromi) almaktadır. Subakranoid kanama veya lumbar ponksiyon sırasında hasara uğrayan damarlar ksantokromiye neden olmaktadır. Ponksiyon sırasındaki hasardan ileri gelen renk BOS alındıktan hemen sonra santrifüj edilirse giderilebilmektedir. Belirgin ksantokromi, kanamadan 2-4 saat sonra sıvı alındığı zaman gözlenebilmektedir. 500/mm3 eritrosit sayısı pembe veya sarımsı renk vermektedir. Diğer ksantokromi nedenleri arasında BOS protein içeriği, hemoglobin ve bilirubin bulunmaktadır. 200/mm3 lökosit beyin omurilik sıvısında hafif bulanıklığa neden olmaktadır.
BOS proteinleri
Hastalıklarda merkezi sinir sistemindeki yerel üretim veya değişiklikler nedeniyle BOS protein konsantrasyonu artmaktadır. Kapiller endotel engelinin bütünlüğünü bozan beyin tümörü, purulent (bakteriyal) menenjit, serebral infarktüs ve travma gibi hastalıklarda artışa neden olmaktadır. BOS proteinleri immünoelektroforez yöntemi ile fraksiyonlarına ayrılmaktadır. IgD,IgA ve IgM (eser miktarlarda IgD ve IgE) temel BOS immünoglobulin olan IgG konsantrasyonunun artışına beyindeki yerel üretimin fazlalığı yol açmakta veya hasarlı kan- beyin engelinden dolayı kan dolaşımından kaynaklanmaktadır. Bunun için albumin indeksi yaygın kullanılmaktadır. Her laboratuar tarafından belirlenmesi gereken bu indeksin referans aralığı genelde 0.25–0.85 arasında bulunmaktadır.
Kan – beyin engelinde bir değişiklik olmadan bazı hastalıklarda merkezi sinir sisteminde [( Multilpl skleroz (MS)] IgG üretimi artmakta ve IgG indeksi üst sınırı aşmaktadır. Kan-beyin engelinin beyin omurilik sıvısına serum proteinlerinin geçişini engelleyemediği hastalıklarda (inme, tümörler ve bazı menenjitlerde) IgG indeksi azalmaktadır.
Serum miyelin bazik protein (MBP) konsantrasyonundaki artış, demiyelizasyonun en önemli göstergesidir. Miyelin bileşeni olan MBP, multipl sklerozun yanı sıra miyelin hasarının görüldüğü birçok sinir sistemi hastalıklarında artmaktadır.