Επιδράσεις των αλληλεπιδράσεων γαλακτικού και μονοξειδίου του άνθρακα στη νευροπροστασία και τη νευροσυντήρηση Μέρος 2

Οδός οξείδωσης λιπαρών οξέων

Τα λιπίδια (ταξινομημένα σε πέντε κύριες υποκατηγορίες – λιπαρά οξέα, τριγλυκερίδια, σφιγγολιπίδια, λιπίδια στερόλης και φωσφολιπίδια) είναι σημαντικά για τη φυσιολογική λειτουργία και ανάπτυξη του ΚΝΣ και χρησιμεύουν ως βιοενεργά μόρια, ενεργειακά υποστρώματα, ενεργούν ως δομικοί λίθοι ή συνδυασμός αυτών.

Υπάρχει στενή σχέση μεταξύ ανάπτυξης και μνήμης. Στη ζωή ενός ατόμου, η ανάπτυξη δεν είναι σημαντική μόνο για τη σωματική υγεία, την ευφυΐα και την ανάπτυξη της προσωπικότητας αλλά και για τη μνήμη.

Τα πρώτα χρόνια μετά τη γέννηση, ο εγκέφαλος του μωρού αναπτύσσεται γρήγορα και αυτή είναι μια ιδιαίτερα σημαντική περίοδος ανάπτυξης του εγκεφάλου. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι νευρώνες στον εγκέφαλο θα δημιουργήσουν συνδέσεις και αυτές οι συνδέσεις μπορούν να βελτιώσουν την ικανότητα επεξεργασίας πληροφοριών του εγκεφάλου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η πρώιμη εκπαίδευση στη βρεφική και πρώιμη παιδική ηλικία είναι τόσο σημαντική.

Ταυτόχρονα, η μνήμη επηρεάζεται επίσης από αυτή την περίοδο. Αυτή τη στιγμή, ο εγκέφαλος των παιδιών έχει μια ισχυρή ικανότητα να απορροφά εξωτερικές πληροφορίες, με αποτέλεσμα να θυμούνται εύκολα πολλά πράγματα. Πολλοί άνθρωποι έχουν ξεκάθαρες και λεπτομερείς παιδικές αναμνήσεις, κάτι που οφείλεται στην επιρροή του σταδίου ανάπτυξης του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

Στη μελλοντική αναπτυξιακή διαδικασία, η συνέχιση της διατήρησης καλών συνηθειών διαβίωσης και τακτικής ζωής ευνοεί τη σωματική υγεία και ανάπτυξη, και είναι επίσης ένας σημαντικός τρόπος για τη βελτίωση της μνήμης. Για παράδειγμα, τακτική άσκηση, επαρκής χρόνος ύπνου και υγιεινές διατροφικές συνήθειες. Αυτές οι καλές συνήθειες μπορούν να βοηθήσουν τους ανθρώπους να παραμείνουν υγιείς και να βελτιώσουν τη νοημοσύνη και τη μνήμη.

Εν ολίγοις, η ανάπτυξη και η μνήμη είναι αδιαχώριστα. Η πρώιμη εκπαίδευση και η διαδικασία ανάπτυξης έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη του εγκεφάλου. Η διατήρηση ενός υγιεινού τρόπου ζωής μπορεί να βοηθήσει τους ανθρώπους να διατηρήσουν καλή φυσική κατάσταση και να βελτιώσουν τη μνήμη. Εφόσον προσέχουμε πάντα την ανάπτυξη και την υγεία και εργαζόμαστε σκληρά για να ασκούμαστε και να διατηρήσουμε το σώμα μας, μπορούμε να δημιουργήσουμε μια ικανοποιητική, ευτυχισμένη και υγιή ζωή για τον εαυτό μας. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη επειδή το Cistanche έχει αντιοξειδωτικά, αντιφλεγμονώδη και αντιγηραντικά αποτελέσματα, τα οποία μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση της οξείδωσης και των φλεγμονωδών αντιδράσεων στον εγκέφαλο, προστατεύοντας έτσι την υγεία του νευρικό σύστημα. Επιπλέον, το Cistanche μπορεί επίσης να προωθήσει την ανάπτυξη και την επισκευή των νευρικών κυττάρων, ενισχύοντας έτσι τη συνδεσιμότητα και τη λειτουργία των νευρωνικών δικτύων. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της μνήμης, της ικανότητας μάθησης και της ταχύτητας σκέψης και μπορούν επίσης να αποτρέψουν την εμφάνιση γνωστικής δυσλειτουργίας και νευροεκφυλιστικών ασθενειών.

Κάντε κλικ στο Μάθετε 10 τρόπους για να βελτιώσετε τη μνήμη

Fatty acid imbalance affects CNS development and function. Fatty acids are the essential component of all lipids and consist of a carbon chain that ends in a carboxylic acid functional group (subclassified as short-chain fatty acids (2–4 carbons), medium-chain fatty acids (6–12 carbons), long-chain fatty acids (14–18 carbons), and very long-chain fatty acids with 18+ carbons.) If saturated, all of the carbons have hydrogen atoms and single bonds only exist between carbons whereas unsaturated fatty acids have carbon chains where a double bond has been introduced (mono- versus polyunsaturated defines whether there is more than one double bond.) Fatty acid β-oxidation results in the formation of acetyl-CoA as noted in the equation: β-oxidation of fatty acids->->->->->- >->->Acetyl-CoA (Εικόνα 1).

Η μιτοχονδριακή οξείδωση των λιπαρών οξέων οδηγεί σε ενέργεια - μια επαναλαμβανόμενη αλληλουχία τεσσάρων αντιδράσεων που καταλύονται από ακυλο-CoAdehydrogenase, enoyl-CoA θειολάση, υδροξυ ακυλο-CoA αφυδρογονάση και κετοακυλο-CoA θειολάση.

Το Acetyl-CoA έχει ως αποτέλεσμα ένα μόριο λιπαρού ακυλίου που είναι κατά δύο άνθρακες μικρότερο – ο κύκλος αντίδρασης επαναλαμβάνεται (Εικόνα 1). Με περιττό αριθμό ατόμων άνθρακα, το προπιονυλο-CoA είναι το τελικό προϊόν. Το ακετυλο-CoA εισέρχεται στον κύκλο του θετρικαρβοξυλικού οξέος και μπορεί να δημιουργηθεί πυροσταφυλικό και, πιθανώς, γαλακτικό. Το προπιονυλο-CoA μετατρέπεται σε σουκινυλο-CoA (υπόστρωμα για τη γλυκονεογένεση μέσω σχηματισμού οξαλοξικού).

Μπορεί να δημιουργηθεί πυροσταφυλικό και, πιθανώς, γαλακτικό.46-50Το κυτταροπλασματικό λιπαρό ακυλικό CoA μετατρέπεται σε λιπαρή ακυλοκαρνιτίνη από την ακυλοτρανσφεράση Ι της καρνιτίνης, ένα ένζυμο του εσωτερικού φύλλου της εξωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης. Η λιπαρή ακυλκαρνιτίνη μεταφέρεται από μια αντιθυρίδα σε αντάλλαγμα για ελεύθερη καρνιτίνη στην εσωτερική επιφάνεια της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης.

Η ακυλοτρανσφεράση II της θηρεκαρνιτίνης αντιστρέφει τη διαδικασία, παράγοντας λιπαρό ακυλο-CoA και καρνιτίνη. Αυτός ο μηχανισμός μεταφοράς απαιτείται μόνο για λιπαρά οξέα μεγαλύτερης αλυσίδας ως εξής:

Τα λιπαρά οξέα μέσης και βραχείας αλυσίδας είναι ανεξάρτητα από την καρνιτίνη. Διασχίζουν τις μιτοχονδριακές μεμβράνες και ενεργοποιούνται στο μιτοχόνδριο. Στα μιτοχόνδρια των αστροκυττάρων και των νευρώνων και στο κυτοσόλιο, τα τέσσερα στάδια της οξείδωσης περιλαμβάνουν αφυδρογόνωση του λιπαρού ακυλίου-CoA για τη δημιουργία trans διπλού δεσμού μεταξύ και άνθρακα (απαιτούνται αφυδρογονάσες ακυλο-CoA βραχείας, μέσης και μακράς αλυσίδας, αφαιρούμενα ηλεκτρόνια και μεταφέρονται στο δινουκλεοτίδιο φλαβίνης αδενίνης). , ενυδάτωση του διπλού δεσμού, αφυδρογόνωση της ομάδας -υδροξυλίου σε κετόνη (το ηλεκτρόνιο αφαιρέθηκε και μεταφέρθηκε σε NAD+), ακυλίωση (προσθήκη CoA και παραγωγή ακετυλο-CoA.

Κύκλος ουρίας

While the urea cycle and the tricarboxylic acid cycle (TCA) are independent cycles, they are linked. Fumarate that is produced in the cycle is an intermediate in the TCA cycle, metabolized to malate, and then to pyruvate and lactate (Figure 2). Urea cycle - Citrulline->->->argininosuccinate->->- >arginine and fumarate TCA cycle - Fumarate->->->μηλικό.51-54

Οδός φωσφορικής πεντόζης

Λαμβάνοντας χώρα στο κυτοσόλιο, η οδός της φωσφορικής πεντόζης είναι περισσότερο αναβολική παρά καταβολική, παράγει αναγωγικά ισοδύναμα, παράγει 5-φωσφορική ριβόζη (που απαιτείται για τη σύνθεση νουκλεοτιδίων και νουκλεϊκών οξέων) και ερυθρόζη {{1}φωσφορική για την (απαραίτητη σύνθεση αρωματικών αμινοξέων) και συνδέεται με τη γλυκόλυση. Κατά τη διάρκεια της οξειδωτικής φάσης (μη αναστρέψιμη), η γλυκόζη 6-φωσφορική μεταβολίζεται σε 5-φωσφορική ριβουλόζη. Η τελευταία μπορεί να μεταβολιστεί σε 6-φωσφορική φρουκτόζη κατά τη διάρκεια της μη οξειδωτικής φάσης (αναστρέψιμη.)

Οξειδωτική φωσφορυλίωση

Η κυτταρική αναπνοή εξαρτάται από τη γλυκόλυση (κυτοσόλιο) η οποία έχει ως αποτέλεσμα το πυροσταφυλικό, τον μετασχηματισμό του πυροσταφυλικού σε ακετυλοCoA (μιτοχόνδρια), τον κύκλο του κιτρικού οξέος (ακετυλο-CoA που τροποποιείται στα μιτοχόνδρια για να παράγει ενεργειακές πρόδρομες ουσίες) και την οξειδωτική φωσφορυλίωση (ή μεταφορά ηλεκτρονίων) όπου η μεταφορά ηλεκτρονίων από τους ενεργειακούς προδρόμους από τον κύκλο του κιτρικού οξέος οδηγεί στη φωσφορυλίωση της διφωσφορικής αδενοσίνης που παράγει ATP (συμβαίνει στα μιτοχόνδρια).

Η αποσύνδεση μεταξύ γλυκόλυσης και οξειδωτικής φωσφορυλίωσης περιλαμβάνει τον διαχωρισμό μεταξύ πυροσταφυλικού (το κύριο υπόστρωμα για οξειδωτική φωσφορυλίωση που βασίζεται στη γλυκόζη) και γαλακτικού. Στα μιτοχόνδρια, το ηλεκτρικό ανάγεται σε φουμαρικό από το Σύμπλεγμα II.

Το τελευταίο εισέρχεται στον κύκλο του Krebscycle και μπορεί να παραχθεί πυροσταφυλικό (και στη συνέχεια γαλακτικό μέσω γαλακτικής αφυδρογονάσης (LDH)).58-60 Η παραγωγή μονοξειδίου του αζώτου αναστέλλει επίσης τη μιτοχονδριακή αναπνευστική αλυσίδα στην κοξειδάση του κυτοχρώματος στα αστροκύτταρα και η πλειονότητα της γλυκόζης που καταναλώνεται απελευθερώνεται ως γαλακτικό. 61

Κύκλος κιτρικού οξέος

Η οξείδωση του ακετυλο-CoA σε CO2 μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέος είναι η κεντρική διαδικασία στην παραγωγή ενέργειας. Η διαδικασία έχει επίσης ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό ενδιαμέσων που μπορούν να μετατραπούν κυρίως σε λιπαρά οξέα, παράγωγα γλυκόζης, -αμινοβουτυρικό οξύ (GABA), γλουταμικό, γλουταμίνη και ασπαρτικό.

Η ισορροπία μεταξύ των δύο βιοχημικών διεργασιών που σχετίζονται με τον κύκλο (αναπλήρωση και καταπλέρωση) είναι απαραίτητη για τη φυσιολογική φυσιολογία του ΚΝΣ.62 Η πυροσταφυλική καρβοξυλίωση είναι σημαντική για τη διχτυωτή σύνθεση του γλουταμινικού, GABA και ασπαρτικού (αναπλέρωση) και σχετίζεται με την εγκεφαλική δραστηριότητα - ροή μέσω της πυροσταφυλοκαρβοξυλάσης υψηλότερη στην κατάσταση εγρήγορσης σε σύγκριση με τη βαθιά φαινοβαρβιτάλη αναισθησία.63

Ωστόσο, ο εγκέφαλος δεν μπορεί να μεταβολίσει πλήρως τα μόρια 4- και 5-άνθρακα – πρέπει να αφαιρεθούν με καταπλέρωση, μια διαδικασία που μπορεί να συνδεθεί με βιοσυνθετικές διεργασίες που έχουν ως αποτέλεσμα τη σύνθεση λιπαρών οξέων και αμινοξέων και τη γλυκονεογένεση.

Το γλουταμινικό άλας φαίνεται να είναι το μόριο που συνδέει την αναπλήρωση και την καταπλύρωση στον κύκλο του Krebs.

Το κυτοσολικό μηλικό ένζυμο και η φωσφοενολοπυροσταφυλική καρβοξυκινάση σε αστροκύτταρα μετατρέπουν το μηλικό και το οξαλοξικό σε γαλακτικό που αφήνει τον εγκέφαλο (αίμα ή περικοιλιακό σύστημα.) Η εκροή γαλακτικού επιτρέπει τη συνεχή πυροσταφυλική καρβοξυλίωση.{{0}

Κίνηση του γαλακτικού στον εγκέφαλο Γαλακτικά σαΐτες

Η υπόθεση του γαλακτικού οξέος περιγράφει την κίνηση του γαλακτικού εντός και μεταξύ των κυττάρων και βασίζεται στην παρατήρηση ότι το γαλακτικό σχηματίζεται και χρησιμοποιείται συνεχώς σε διαφορετικά κύτταρα τόσο σε αναερόβιες όσο και σε αερόβιες συνθήκες.

Η αλληλομετατροπή γαλακτικού και πυροσταφυλικού γίνεται μέσω της γαλακτικής αφυδρογονάσης και παράγεται σε θέσεις με υψηλά ποσοστά γλυκόλυσης και γλυκογονόλυσης. Το γαλακτικό διαδραματίζει σημαντικό ρόλο ως μεταφορά και μπορεί να μεταφερθεί σε παρακείμενες ή απομακρυσμένες τοποθεσίες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως γλυκονεογόνος πρόδρομος ή υπόστρωμα για οξείδωση.

Η υπόθεση εξετάζει επίσης το ρόλο του γαλακτικού στον λιπολυτικό έλεγχο, τη σηματοδότηση οξειδοαναγωγής και τη γονιδιακή έκφραση και επιβεβαιώνει τον ρόλο του γαλακτικού στη σηματοδότηση των κυττάρων, την ενδοκρινική/αυτοκρινή/παρακρινική σύνδεση μεταξύ οξειδωτικού και γλυκολυτικού μεταβολισμού και την παροχή γλυκονεογονικού και οξειδωτικού υποστρώματος. σύνδεση μεταξύ αερόβιων και γλυκολυτικών οδών (υπόστρωμα για μιτοχονδριακή αναπνοή και προϊόν γλυκόλυσης.).

Τα κύτταρα παραγωγής γλυκολυτικού γαλακτικού οξέος παρέχουν γαλακτικό που προσλαμβάνεται από το αίμα και το μιτοχονδριακό δίκτυο (οξειδωτικά γαλακτικά καταναλωτικά κύτταρα). στην ικανότητα των κυττάρων να προάγουν την ομοιόσταση του ΑΤΡ.

Η κατάσταση οξειδοαναγωγής, η βαθμίδα συγκέντρωσης και/ή η βαθμίδα του pH είναι γνωστό ότι οδηγούν αυτές τις σαΐτες.6 Οι αλληλεπιδράσεις κυττάρου προς γαλακτικό είναι σημαντικές για τη λειτουργία του ΚΝΣ. Υπάρχει φυσιολογική φυσιολογική λειτουργία και η σχέση μεταξύ αστροκυττάρων και νευρώνων - η σαΐτα αστροκυττάρου-γαλακτικού νευρώνα.

Η αύξηση της συναπτικής δραστηριότητας ή οι συνθήκες χαμηλής γλυκόζης έχουν ως αποτέλεσμα τη μεταφορά του γαλακτικού οξέος από τα αστροκύτταρα στους νευρώνες που συντηρούν τον οξειδωτικό μεταβολισμό των νευρώνων.

Τα αστροκύτταρα εκφράζουν MCT4 (ένας μεταφορέας χαμηλής συγγένειας για το γαλακτικό που υποδηλώνει ότι το γαλακτικό που παράγεται από τη γλυκόλυση εξάγεται.) Οι νευρώνες εκφράζουν το MCT2 (ένας μεταφορέας υψηλής συγγένειας για το γαλακτικό.).

Η υπόθεση είναι ότι τα αστροκύτταρα παράγουν γαλακτικό, το οποίο στη συνέχεια προσλαμβάνεται από τους νευρώνες και οξειδώνεται για ενέργεια. γαλακτικά σαΐτες σε τραυματικές εγκεφαλικές βλάβες και νευροεκφυλιστικές ασθένειες, και το lactateshuttle αστροκυττάρων-μικρογλοίας.6,15,72,73.

Κύτταρο σε κύτταρο, όταν συζευγνύεται με ενδοκυτταρικό, το γαλακτικό άλας επιτρέπει την ταυτόχρονη παρουσία γλυκολυτικών (δηλαδή, γλυκόζης προς γαλακτικό) και οξειδωτικών (δηλαδή, γαλακτικού σε πυροσταφυλικό προς ακετυλο-CoA) οδών. Αυτή η ενδοκυτταρική οδός γαλακτικού - ανταλλαγή γαλακτικού και μετατροπή σε πυροσταφυλικό διατηρώντας την οξειδοαναγωγική ισορροπία στο κυτοσόλιο και στα μιτοχόνδρια - πιστεύεται ότι υπάρχει μεταξύ κυτοσόλης και μιτοχονδρίων και μεταξύ κυτοσόλης και υπεροξισωμάτων.15,74

Γλυμφικό σύστημα

Περίπου το 60% έως 68% της συνολικής περιεκτικότητας σε νερό του εγκεφάλου βρίσκεται εντός του ενδοκυτταρικού χώρου και 32-40% στον εξωκυττάριο χώρο (12% έως 20% στο διάμεσο υγρό (ISF), 10% στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό (ΕΝΥ), 10 % στο αίμα.) Το ΕΝΥ, που σχηματίζεται από τα χοριοειδή πλέγματα (χωρίς BBB), εξαρτάται από την οσμωτική και υδροστατική κίνηση του υγρού, των κρυσταλλοειδών και των κολλοειδών από το πλάσμα στο στρώμα.

Το γλυμφικό σύστημα, ενσωματωμένο στην ισορροπία υγρών του ΚΝΣ και την απομάκρυνση των αποβλήτων, έχει γλοιακά εξαρτώμενα περιαγγειακά κανάλια που σχηματίζονται από αστρογλοιακά κύτταρα, εξαρτάται από την ακουαπορίνη (AQP) 4 κανάλια νερού στα άκρα των αστροκυττάρων, έχει περιφλεβική κάθαρση και οδούς περιαρτηριακής εισροής, είναι συνδεδεμένο με το λεμφικό σύστημα που σχετίζεται με τη μήνιγγα, τα κρανιακά νεύρα και τα αγγεία που βρίσκονται στις εξόδους του κρανίου και επιτρέπει τη συνεχή απομάκρυνση ISF και ΕΝΥ δυνητικά επιβλαβών μοριακών προϊόντων.

Η δραστηριότητα αυξάνεται κατά τη διάρκεια της γενικής αναισθησίας και του ύπνου και μειώνεται με το εγκεφαλικό επεισόδιο, τον σακχαρώδη διαβήτη, τη νόσο του Αλτσχάιμερ και τη γήρανση. , εξάγεται ως γαλακτικό από το γλυφικό σύστημα –η συγκέντρωση γαλακτικού στον εγκέφαλο συσχετίζεται αντιστρόφως με τη γλυμφατική-λεμφική κάθαρση και προκύπτει η αναλογία γαλακτικού/πυροσταφυλικού (και το οξειδοαναγωγικό δυναμικό NADH/NAD) – και μειώνεται γρήγορα με την έναρξη του ύπνου.

Η αποβολή του γαλακτικού κατά τη διάρκεια του ύπνου σε συνδυασμό με την έλλειψη αποβολής κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της οξειδοαναγωγικής κατάστασης με την εγρήγορση (σε σχέση με τον ύπνο.)83-85

ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΓΑΛΑΚΤΙΚΟΥ ΑΠΟ ΤΟ ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

Η διατήρηση ενός φυσιολογικού επιπέδου γαλακτικού στο ΚΝΣ εξαρτάται από τη χρήση του έναντι της συσσώρευσής του. Ενώ ο εγκέφαλος ηρεμίας απελευθερώνει γαλακτικό (απελευθέρωση από διάφορες δομές του εγκεφάλου διαφέρει υπό βασικές συνθήκες), αυτό αυξάνεται σταδιακά με την ενεργοποίηση του εγκεφάλου.86

Η ολική κάθαρση του γαλακτικού καθορίζεται από τον μεταβολισμό του στο ΚΝΣ, την απέκκριση μέσω των τριχοειδών αγγείων, ή την απέκκριση μέσω του ΕΝΥ – τα συστήματα κάθαρσης μπορεί να είναι μέσω CSF, το ISF εντός του ΚΝΣ και το αίμα.86-88 Έχουν υποτεθεί τρία κύρια μοντέλα αποβολής γαλακτικού μέσω εγκεφαλικών υγρών. :1) μηνιγγικά λεμφαγγεία,89 το γλυμφικό σύστημα,83,90 και το ενδοτοιχωματικό περιαρτηριακό σύστημα.91,92Το λεμφικό σύστημα είναι μέρος του αγγειακού συστήματος.

Περιφερικά, το πλάσμα φιλτράρεται μέσω του αγγειακού ενδοθηλίου των τριχοειδών αγγείων στον εξωκυτταρικό χώρο με πάνω από το 80% να επαναρροφάται πίσω στα φλεβικά αγγεία και το υπόλοιπο στο εξωκυττάριο υγρό ή ISF.

Στη συνέχεια, το ISF φιλτράρεται ξανά στα λεμφαγγεία που το επιστρέφουν στο φλεβικό σύστημα. Στο ΚΝΣ, ο όγκος του εγκεφαλικού υγρού είναι σταθερός, υπάρχει περιορισμός BBB της διήθησης υγρού από το πλάσμα στον εγκέφαλο και δεν υπάρχει κοινή συμφωνία σχετικά με το σχηματισμό ISF στον εγκέφαλο.

Τα τρία μοντέλα σχηματισμού ISF που έχουν προταθεί περιλαμβάνουν την παραγωγή από τον μεταβολισμό του εγκεφάλου, την εγκεφαλική τριχοειδική έκκριση διαλυμένων ουσιών και το ISF είναι ένα κλάσμα ανακυκλωμένου CSF (ρέει από το χοριοειδές πλέγμα στον υπαραχνοειδή χώρο και στη συνέχεια στον περιαγγειακό χώρο όπου το CSF συγχωνεύεται με το ISF που έχει δημιουργηθεί από τον εγκέφαλο τριχοειδή) – η λεμφική επικοινωνία με τα εγκεφαλικά υγρά επηρεάζει την κάθαρση του γαλακτικού οξέος καθώς και αυτή των αποβλήτων, βακτηρίων, ιών, τοξινών κ.λπ.93-95

Το εκτεταμένο δίκτυο μηνιγγικών λεμφικών αγγείων που βοηθά στη μακρομοριακή κάθαρση και τη διακίνηση ανοσοκυττάρων στο ΚΝΣ, επικοινωνεί επίσης με το γλυμφικό σύστημα, ένα σύστημα που επιτρέπει την αιμάτωση του ΚΝΣ από το ISF και το ΕΝΥ και συμπληρώνει την ενδοτοιχωματική, περιαρτηριακή κάθαρση.96-98

ΥΠΕΡΒΟΛΙΑ Ή ΠΟΛΥ ΛΙΓΟ ΓΑΛΑΚΤΙΚΟ

Η διατήρηση των επιπέδων γαλακτικού οξέος είναι απαραίτητη για τη φυσιολογική υγεία και ευεξία – μια περίσσεια ή σχετικά πολύ μικρή μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγές στον μεταβολισμό του σώματος. Οι διακυμάνσεις δεν οφείλονται συνήθως σε χαμηλά επίπεδα οξυγόνου καθώς μπορεί να εμφανιστεί υπεργαλακτοαιμία με φυσιολογική αιμάτωση/οξυγόνωση ιστού και σχετική υπογαλακτοαιμία με κακή αιμάτωση/οξυγόνωση ιστού.

Παρόλο που η παραγωγή γαλακτικού (κύριος γλυκονεογόνος πρόδρομος, μόριο σηματοδότησης και κύρια πηγή ενέργειας) συμβαίνει κανονικά κατά την ανάπαυση, αυξάνεται με σήψη, παγκρεατίτιδα, τραύμα, καρδιακή ανεπάρκεια, κ.λπ.68,99-102 Η προκύπτουσα γαλακτική οξέωση, υπερπαραγωγή Η υποχρησιμοποίηση του γαλακτικού οξέος με το σώμα να μην μπορεί να προσαρμοστεί σε αυτές τις αλλαγές, σχετίζεται με συσσώρευση οξέος και ανισορροπία του επιπέδου pH του σώματος.

Τα αυξημένα επίπεδα χρησιμοποιούνται ως βιοδείκτης για τον κίνδυνο και τη θεραπεία και τα υψηλά επίπεδα που σχετίζονται με αυξημένο κίνδυνο θανάτου ανεξάρτητα από οργανική ανεπάρκεια και σοκ.103-105 Εμφανίζονται κυτταρικός μεταβολικός επαναπρογραμματισμός, μεταβολική ακαμψία και μείωση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού.106-111 Οι επιδράσεις στο καρδιαγγειακό σύστημα μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα την υποαπόκριση του αγγειακού συστήματος στους αγγειοσυστολείς και τη μειωμένη καρδιακή συσταλτικότητα. Αναλογία NAD+/NADH, παραγωγή ενεργών ειδών οξυγόνου, ρύθμιση γονιδίων, απελευθέρωση αγγειακού ενδοθηλιακού αυξητικού παράγοντα/ιντερλευκίνης-1/μετασχηματιστικού αυξητικού παράγοντα- και ενεργοποίηση επηρεαζόμενων Sirtuins.101,109-112 Σοβαρό γαλακτικό η οξέωση έχει προταθεί ως προϋπόθεση για έμφραγμα εγκεφάλου από πλήρη ισχαιμία.

Αυτό μπορεί να οφείλεται στον αυξημένο μεταβολισμό της γλυκόζης στον εγκέφαλο στο γαλακτικό και η επίδρασή του στα αστροκύτταρα καθώς το υπερβολικό γαλακτικό θεωρείται ότι είναι επιζήμιο για το ΚΝΣ και μπορεί να επηρεάσει την ανάρρωση από εγκεφαλικό τραύμα, ανοξία, επιληψία και ισχαιμία.102 Ωστόσο, ο μεταβολισμός και οι κυτταρικές αλληλεπιδράσεις καθορίζουν εάν το γαλακτικό οξύ είναι προϊόν ή ένα χρήσιμο υπόστρωμα.

Ενώ οι οξείες και οι χρόνιες παθολογίες μεταβάλλουν τον μεταβολισμό του εγκεφάλου με αποτέλεσμα αλλαγές στη συγκέντρωση του γαλακτικού, το γαλακτικό είναι ένα προτιμώμενο καύσιμο έναντι των σκευασμάτων εγκεφάλου γλυκοζίνης. γλυκόζη ως ενεργειακό υπόστρωμα – η εγκεφαλική πρόσληψη γαλακτικού οξέος αυξάνεται.

Η βελτιωμένη γνωστική λειτουργία σε θυελλώδεις εγκεφαλικούς τραυματισμούς στους οποίους χορηγήθηκε ενδοφλέβια θεραπεία με γαλακτικό και οι γρήγορες αυξήσεις της έκφρασης της πρωτεΐνης MCT του γαλακτικού σε εγκεφάλους αρουραίων μετά από τραυματική εγκεφαλική βλάβη υποδηλώνουν ότι ο μεταβολισμός του γαλακτικού σε ανθρώπους μετά από τραυματική εγκεφαλική βλάβη είναι σημαντικός για την ανάρρωση. Οι ρόλοι του γαλακτικού στον φυσιολογικό εγκεφαλικό μεταβολισμό και στην παθολογία του ΚΝΣ επαναπροσδιορίζονται.

Το γαλακτικό υποστηρίζει την ηπατική επινεφρική γλυκονεογένεση, η οποία είναι σημαντική για τον μεταβολισμό του εγκεφάλου, η παραγωγή από το σώμα παρέχει έμμεσα γλυκόζη στον τραυματισμένο εγκέφαλο, το ισοτοπικά επισημασμένο γαλακτικό καταναλώνεται απευθείας και χρησιμοποιείται από τον τραυματισμένο ανθρώπινο εγκέφαλο και η εξωγενής έγχυση γαλακτικού αυξάνει την παροχή εγκεφαλικού υποστρώματος όταν επηρεάζεται η γλυκόλυση. 0}} Οι αλλαγές στο γαλακτικό, που αντανακλούν τη συνολική μεταβολική υγεία, επηρεάζονται από την αίμη-οξυγενάση (και το CO) και επηρεάζουν την υγεία του ΚΝΣ.

ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΟΝΟΞΕΙΔΙΟΥ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΤΟ ΓΑΛΑΚΤΙΚΟ ΣΤΟ ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

Η συγκέντρωση του εξωκυττάριου γαλακτικού του ΚΝΣ αυξάνεται με τη νευροπαθολογία καθώς και με την ενεργοποίηση του ΚΝΣ - και τα δύο έχουν ως αποτέλεσμα σημαντική απελευθέρωση γαλακτικού.117 Το τελευταίο, το οποίο μπορεί να συσχετιστεί με διεγερτοτοξικότητα, μπορεί να οδηγήσει σε νευρωνική βλάβη και θάνατο, καθώς η διεγερτική τοξικότητα είναι ένα κύριο συστατικό της παθολογίας του ΚΝΣ.{{2} }L-γαλακτικό (προστατεύει τους νευρώνες από διεγερτική τοξικότητα, ρυθμιστής και μεταβολίτης στο ΚΝΣ, ρυθμίζει την έκφραση της συναπτικής πλαστικότητας και γονιδίων νευροπροστασίας στους νευρώνες του φλοιού, προάγει την αγγειογένεση/ανοσολογική διαφυγή/μετανάστευση κυττάρων, χρησιμεύει ως υπόστρωμα που προστατεύει τη γλυκόζη, ρυθμίζει την εγκεφαλική ροή ,και παίζει σημαντικό ρόλο στη μάθηση και τη μνήμη)123-127δρα ως σηματοδοτικό μόριο σε παθολογικές καταστάσεις,123-125 είναι νευροπροστατευτικό και τα αποτελέσματα κατευθύνονται στη νευροδιαβίβαση.

Έχει βρεθεί ότι το CO ρυθμίζει τα επίπεδα L-γαλακτικού στα αστροκύτταρα παρέχοντας στοιχεία ότι αλληλεπιδρούν τα συστήματα οξυγενάσης αίμης και L-γαλακτικού νευροπροστατευτικού συστήματος. Οι κυτταροπροστατευτικές ιδιότητες των οξυγενασών της αίμης αποδίδονται στην παραγωγή CO.

Η ενδογενής παραγωγή προέρχεται από τον μεταβολισμό της αίμης (τουλάχιστον 86%) και από πηγές ανεξάρτητες από την αίμη που περιλαμβάνουν την καταλυόμενη από ασκορβικό σίδηρο υπεροξείδωση λιπιδίων μικροσωμικών λιπιδίων και φωσφολιπιδίων, φωτοοξείδωση οργανικών ενώσεων, αυτόματη και ενζυματική οξείδωση φαινολών και αναγωγή κυτοχρώματος b5.

Τα ισοένζυμα της αίμης οξυγενάσης καταλύουν το πρώτο και περιοριστικό βήμα στην αποδόμηση της αίμης σε CO, σίδηρο και μπιλιβερδίνη. Οι νευροπροστατευτικές επιδράσεις του CO είναι στο μεταβολισμό (μεταβολική υποστήριξη, ρύθμιση τοπικής ροής αίματος, σύνθεση/αποθήκευση γλυκογόνου, σχηματισμός νευρογλοιακών -αγγειακή μονάδα και γλοιακή-αγγειακή διεπαφή), μοριακή (ρύθμιση pH, μεταφορά νερού/ομοιόσταση, ομοιόσταση νευροδιαβιβαστών, ομοιόσταση ιόντων), όργανο (επιδράσεις στο λεμφικό σύστημα και BBB), κυτταρικό/δίκτυο (συναπτική πλαστικότητα, συναπτογένεση/συντήρηση/ εξάλειψη, νευρογένεση, ανάπτυξη/καθοδήγηση νευρώνων, καθοριστική αρχιτεκτονική του ΚΝΣ) και συστηματικά επίπεδα (επηρεάζει τον ύπνο, ρυθμίζει την ενεργειακή ισορροπία, σημαντικά για τη χημειοαισθητοποίηση). Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ του L-γαλακτικού CNS και των συστημάτων αίμης οξυγενάσης/CO που επηρεάζουν τη νευροπροστασία μπορεί να εμφανιστούν σε πολλαπλά επίπεδα.

Μεταβολικός

Μεταβολική υποστήριξη

Ο ενεργειακός μεταβολισμός υποστηρίζει την εγκεφαλική λειτουργία, έχει δυναμικά εύρη από στιγμή σε στιγμή, περιλαμβάνει βασικές λειτουργικές και μεταβολικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ νευρώνων και αστροκυττάρων και διαμερισματοποιείται.

Οι νευρώνες και τα αστροκύτταρα εξαρτώνται ο ένας από τον άλλο για τη μεταβολική υποστήριξη του ΚΝΣ. Ο σχηματισμός γαλακτικού από τα αστροκύτταρα είναι μια απόκριση στη νευρωνική διέγερση - συμπληρώματα γαλακτικού Η παροχή ενέργειας στο ΚΝΣ κατά τη διάρκεια της ευγλυκαιμίας, μπορεί να συμβάλει στην αύξηση των αποθεμάτων ATP (δίνει προτεραιότητα στη ρύθμιση της συγκέντρωσης του ATP του εγκεφάλου) και είναι πρωτεύον υπόστρωμα του κύκλου τρικαρβοξυλικού οξέος.

Ο ρυθμός του οξειδωτικού μεταβολισμού στα αστροκύτταρα μπορεί να αυξηθεί όσο και ο ρυθμός του νευρωνικού μεταβολισμού ως απόκριση στην αισθητηριακή διέγερση. Σε αυτό το περιβάλλον, υπάρχει μια στάσιμη κλίση γαλακτικού με υψηλότερη συγκέντρωση γαλακτικού στα αστροκύτταρα από τους νευρώνες και το νευρωναλλακτικό μπορεί να εξωθηθεί σε κοντινούς νευρώνες με χαμηλότερες συγκεντρώσεις γαλακτικού ή τον εξωκυττάριο χώρο.

Η αστροκυτταρική πρόσληψη Κ+, αλλά όχι η πρόσληψη αστροκυττάρου+-συζευγμένου γλουταμικού, είναι σημαντική για τη δημιουργία μιας μεταβολικής συνεργασίας νευρώνων-αστροκυττάρων. Μια μείωση του δείκτη οξυγόνου-γλυκόζης – συνοδευόμενη από διέγερση του σχηματισμού πυροσταφυλικού (και, ως εκ τούτου, σχηματισμό γαλακτικού) και αναπνοή αστροκυττάρων – παρατηρείται επίσης με νευρωνική ενεργοποίηση. -τα νευρωνικά κύτταρα (δηλαδή τα αστροκύτταρα) και τα αστροκύτταρα περιέχουν γλυκογόνο το οποίο μπορεί να μετασχηματιστεί σε L-γαλακτικό (βλ. παραπάνω).

Αυξημένα τοπικά επίπεδα CO μπορεί να αυξήσουν τον σχηματισμό L-γαλακτικού αστροκυττάρου και, ως εκ τούτου, να επηρεάσουν την έκφραση νευρολογικών παθήσεων. μεταβολική υποστήριξη και νευρολογικές παθήσεις.

Ρύθμιση τοπικής ροής αίματος

Η νευροαγγειακή σύζευξη έχει ως αποτέλεσμα τοπική αύξηση της ροής του αίματος για να ανταποκρίνεται στις ενεργειακές απαιτήσεις και εμφανίζεται φυσιολογικά και σε ασθένειες στα επίπεδα των τριχοειδών και των αρτηριδίων (διαφορετικά μηχανιστικά.).

Σε τριχοειδές επίπεδο, αυτό εξαρτάται από τη σηματοδότηση του ασβεστίου (η συγκέντρωση του ασβεστίου αλλάζει σε απόκριση στη νευρωνική δραστηριότητα.) Η διαστολή των αρτηριδίων εξαρτάται από την ενεργοποίηση του υποδοχέα Nmethyl-D-aspartate (NMDA) και τη σύνθεση νιτροξειδίου. Επομένως, η δυνητικά τοπική ροή αίματος στο ΚΝΣ και η τελευταία μπορεί να εξαρτάται από τη συγκέντρωση CO.

Το CO είναι γνωστό ότι είναι ένας ενδογενής αγγειακός ρυθμιστής που λειτουργεί ταυτόχρονα ως αγγειοσυσταλτικό και ως αγγειοδιασταλτικό και είναι εξαιρετικά προστατευτικό για τα αγγεία. Η αγγειοσυσταλτική δράση μπορεί να σχετίζεται με τη δημιουργία αντιδραστικών ειδών οξυγόνου.131 Στο ΚΝΣ, ο αεριοδιαβιβαστής διαστέλλει τα εγκεφαλικά αρτηρίδια. Τα αγγειοδιασταλτικά ερεθίσματα (σπασμοί, υποξία, διφωσφορική αδενοσίνη, γλουταμινεργική διέγερση) έχουν ως αποτέλεσμα αύξηση του CO. Συνδέεται στα λεία μυϊκά κύτταρα Ca2+-ενεργοποιημένο κανάλι K+ BKCa) αίμη που συνδέεται με το κανάλι που οδηγεί σε αύξηση του Ca{{4 }} προκαλεί σύζευξη με BKCa (συνδέεται επίσης απευθείας με το κανάλι BKCa σε διαφορετικές θέσεις) με αποτέλεσμα αγγειοδιαστολή. Η αναστολή της οξυγενάσης της αίμης επηρεάζει τη διαστολή των αγγείων στα ερεθίσματα αυτά.

Η απόπτωση και οι οδοί που δημιουργούν οξειδωτικά αναστέλλονται επίσης.132,133 Το γαλακτικό μπορεί να δράσει ως δοσοεξαρτώμενος ρυθμιστής της εγκεφαλικής μικροκυκλοφορίας επηρεάζοντας την υπερεμυστική απόκριση, η οποία μπορεί να σχετίζεται με διαταραχή της οξειδοαναγωγής του κυτοσολίου και η βελτιστοποίηση της ροής του αίματος μπορεί να αλληλεπιδράσει με το μεταβολισμό του νιτρικού οξέος και που απελευθερώνονται από νευρωνικά και νευρογλοιακά κύτταρα κατά τη διάρκεια της νευρικής δραστηριότητας. 109,134,135 Καθώς τόσο το CO όσο και το γαλακτικό επηρεάζουν τους διαύλους ασβεστίου και το NMDA, η σχέση μεταξύ τους, τα κανάλια ασβεστίου/NMDA και η τοπική ροή αίματος στο ΚΝΣ είναι σημαντικά ερωτήματα που δεν έχουν αντιμετωπιστεί. Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες.

Σύνθεση και αποθήκευση γλυκογόνου

Ένα πολυμερές γλυκόζης, το γλυκογόνο υπάρχει στο ΚΝΣ σε χαμηλές συγκεντρώσεις σε σχέση με το ήπαρ και τους σκελετικούς μυς και, σε ανεπτυγμένους εγκεφάλους θηλαστικών υπό κανονικές συνθήκες, εντοπίζεται κυρίως σε αστροκύτταρα (έχει βρεθεί σε εμβρυϊκούς νευρώνες.) Η σύνθεση είναι ένα πολλαπλό στάδιο διαδικασία, ρυθμίζεται στενά και απαιτείται μεταφορά γλυκόζης μέσω του BBB.

Η συνθάση του γλυκογόνου και το ένζυμο διακλάδωσης γλυκογόνου επιμηκύνουν τις αλυσίδες γλυκόζης και εισάγουν σημεία διακλάδωσης. Τα αστροκύτταρα χωρίς γλυκογόνο δεν είναι τόσο επιτυχημένα στην υποστήριξη νευρώνων όσο εκείνα που δεν έχουν εξαντληθεί σε γλυκογόνο.136-138Ο μεταβολισμός του γλυκογόνου των αστροκυττάρων είναι σημαντικός για τη λειτουργία του ΚΝΣ. Η ουσία είναι πολύ μεγάλη για να απελευθερωθεί και να ταξιδέψει μεταξύ των κυττάρων, αλλά μελέτες έχουν δείξει ότι τα αστροκύτταρα απελευθερώνουν γαλακτικό στα μέσα. σε αστροκύτταρα από γλυκόζη οργλυκογόνο και μεταφέρονται από αστροκύτταρα σε νευρώνες για να ταιριάζουν με τις νευρωνικές ενεργειακές ανάγκες και να παρέχουν σήματα που ρυθμίζουν τις νευρωνικές λειτουργίες και είναι σημαντικά για την υγεία και την ασθένεια του ΚΝΣ. Το CO ρυθμίζει τα επίπεδα L-γαλακτικού (και, επομένως, το μεταβολισμό του γλυκογόνου) στα αστροκύτταρα και μελετάται περαιτέρω.3,8,139,140.

Σχηματισμός νευρογλοιακής-αγγειακής μονάδας και γλοιακής-αγγειακής διεπαφής

Αποτελούμενη από νευρώνες, αστροκύτταρα, μικρογλοιακά κύτταρα, ενδοθηλιακά κύτταρα, περικύτταρα, λεία μυϊκά κύτταρα και κυκλοφορούντα αιμοσφαίρια, η νευρογλοιακή-αγγειακή μονάδα αλληλεπιδρά για τον έλεγχο της συναπτικής επικοινωνίας, της λειτουργίας BBB, της τοπικής παροχής αίματος, της νευρωνικής ανάπτυξης και της επιτήρησης/ανοσολογικής λειτουργίας.

Μοντέλα (μοντέλο Buxton-Want αγγειακής δυναμικής, Hodgkin-Huxley διατύπωση διεγερσιμότητας της νευρωνικής μεμβράνης, βιοφυσικό μοντέλο μεταβολικών οδών) της νευρογλοιακής-αγγειακής μονάδας περιγράφουν τη νευρική δυναμική και υποστηρίζουν ότι η ενέργεια στο εσωτερικό του νευρώνα είναι δυναμική και εξαρτάται από τη νευρική δραστηριότητα - γαλακτικό στα αστροκύτταρα μπορεί να τροφοδοτήσει τη νευρωνική δραστηριότητα - και την τοπική αγγείωση.

Η μετακίνηση γαλακτικού αστροκυττάρου-νευρώνα προβλέπεται από αυτά τα μοντέλα - η χρονική δυναμική του γαλακτικού ιστού, της γλυκόζης των ιστών και της κατανάλωσης οξυγόνου, και το σήμα BOLD που αναφέρθηκαν απάνθρωπες μελέτες έχουν προβλεφθεί σωστά, η μεταφορά του γαλακτικού από τα αστροκύτταρα στους νευρώνες που σημειώνεται ως απόκριση στη δραστηριότητα, η δυναμική του εξωκυττάριου γαλακτικού και του οξυγόνου όπως παρατηρήθηκε in vivo σε αρουραίους που είχε προβλεφθεί σωστά, ο νευρωνικός οξειδωτικός μεταβολισμός αυξήθηκε πρώτα κατά την ενεργοποίηση με μια επακόλουθη καθυστερημένη αύξηση της αστροκυτταρικής γλυκόλυσης.141,142 Αυτό απαιτεί MCT.

Το μονοξείδιο του αζώτου έχει αποδειχθεί ότι ρυθμίζει προς τα κάτω το MCT 1. Η επίδραση του CO στο MCTs και, επομένως, οι επιδράσεις του γαλακτικού στη νευρογλοιακή-αγγειακή μονάδα δεν έχουν μελετηθεί.

For more information:1950477648nn@gmail.com