Laktāta un oglekļa monoksīda mijiedarbības ietekme uz neiroaizsardzību un neiroprezervāciju 1. daļa

Abstrakts

Laktāts, kas vēsturiski tiek uzskatīts par anaerobā metabolisma atkritumu produktu, ir metabolīts visa ķermeņa metabolismā, kas nepieciešams normālām centrālās nervu sistēmas (CNS) funkcijām un spēcīga signālmolekula un hormons CNS.

Centrālā nervu sistēma ir viena no vissvarīgākajām cilvēka nervu sistēmām. Tam ir būtiska loma mūsu fiziskajās aktivitātēs, apziņā un atmiņā. Jo īpaši atmiņai ir liela ietekme uz mūsu dzīvi un darbu.

Centrālā nervu sistēma sastāv no divām daļām: smadzenēm un muguras smadzenēm. To sarežģītība ļauj mums domāt, uztvert un rīkoties dažādos veidos. Starp tiem smadzenes ir centrālās nervu sistēmas kodols, un tas ir viens no pārsteidzošākajiem cilvēka orgāniem. Tas var koordinēt mūsu domāšanu un uztveri un kontrolēt dažādas mūsu ķermeņa kustības. Tajā pašā laikā smadzenes ir arī mūsu atmiņas banka. Visas atmiņas tiek glabātas smadzenēs, un mūsu valoda, zināšanas un dzīves pieredze nāk no smadzeņu atmiņām.

Saikne starp centrālo nervu sistēmu un atmiņu ir ļoti cieša. Ja ir problēmas ar mūsu centrālo nervu sistēmu, tas ietekmēs mūsu atmiņu. Piemēram, ja centrālo nervu sistēmu ietekmē traumas, saindēšanās, infekcija un citi faktori, tas novedīs pie kognitīviem traucējumiem un atmiņas zuduma. Kad mēs saskaramies ar šo situāciju, mēs varam veikt dažus pasākumus, lai to uzlabotu.

Pirmais ir smadzeņu vingrinājums. Smadzeņu izmantošana ir labākais veids, kā uzlabot atmiņu. Jūs varat vingrināt savu centrālo nervu sistēmu, spēlējot atmiņas spēles, apgūstot jaunas zināšanas, izaicinot sarežģītas domāšanas problēmas utt., lai palielinātu smadzeņu enerģiju un elastību.

Otrais ir fiziski vingrinājumi. Fiziskie vingrinājumi var uzlabot sirds un asinsvadu darbību, veicināt asinsriti smadzenēs, palielināt fizisko izturību utt., un tas viss var mums palīdzēt uzlabot centrālās nervu sistēmas darbību un tādējādi uzlabot atmiņu.

Turklāt mums vajadzētu arī saglabāt priecīgu noskaņojumu. Emocionālā stabilitāte palīdz normālai centrālās nervu sistēmas darbībai, īpaši pozitīvas emocijas var palīdzēt uzlabot mūsu atmiņu.

Īsāk sakot, attiecības starp centrālo nervu sistēmu un atmiņu ir ļoti ciešas. Mums jādara viss iespējamais, lai aizsargātu un uzlabotu savu centrālo nervu sistēmu, lai saglabātu mūsu ķermeņa un smadzeņu veselību un uzlabotu atmiņu. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa. Cistanche var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche ir tradicionālā ķīniešu medicīna ar daudziem unikāliem efektiem, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Cistanche iedarbīgumu nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp miecskābe, polisaharīdi, flavonoīdu glikozīdi utt., kas var veicināt smadzeņu veselību daudzos veidos.

Noklikšķiniet uz zināt 10 veidus, kā uzlabot atmiņu

Neironu aktivitātes signāli parasti izraisa tā veidošanos galvenokārt astrocītos, un ražošana ir atkarīga no anaerobiem un aerobiem metabolismiem. Funkcijas ir atkarīgas no normālām dinamiskām, ekspansīvām un mainīgām CNS funkcijām.

Līmenis var mainīties normālos fizioloģiskos apstākļos un ar CNS patoloģiju. Viegli sadegoša degviela, kas izplatās visā ķermenī, laktāts tiek izmantots kā enerģijas avots un ir nepieciešams CNS hemostāzei, plastiskumam, atmiņai un uzbudināmībai.

Difūzija ārpus neironu aktīvās zonas ietekmē neironu un astrocītu aktivitāti citās smadzeņu zonās. Barriģenēze, hematoencefālās barjeras funkcija un buferizācija starp oksidatīvo metabolismu un glikolīzi un smadzeņu metabolismu, ko ietekmē laktāts. Neiroprotekcijai svarīga klātbūtne vai neesamība ir saistīta ar L-laktāta un hema oksigenāzes/oglekļa monoksīda (agasotransmitera) neiroprotektīvajām sistēmām.

Oglekļa monoksīda ietekme uz L-laktātu ietekmē neiroaizsardzību – gāztransmitera mijiedarbība ar L-laktātu ir svarīga CNS stabilitātei, kas tiks aplūkota šajā rakstā.

Atslēgvārdi: astrocīti; bioķīmiskās mijiedarbības; CNS; gāzu raidītāji; mikroglia; neirokonservācija; neiroaizsardzība; oligodendrocīti.

IEVADS

Laktāts (atklāts 1780. gadā, uzskatīts par vielmaiņas atkritumu produktu) ir visa ķermeņa metabolisma un normālas centrālās nervu sistēmas (CNS) attīstībai un funkcionēšanai nepieciešamā molekula. Tas ir vēlamais substrāts enerģijas iegūšanai un lipīdu prekursors oligodendrocītos, astrocītos un neironos perinatālā periodā, 1, 2 bet galvenokārt saistīts ar smadzeņu išēmiju.

Tomēr tagadējie pierādījumi liecina, ka laktāts CNS ir atrodams fizioloģiskos apstākļos.3,4 Neironu aktivitātes signāli inducē formāciju galvenokārt astrocītos.

Lai gan to izmanto kā enerģijas avotu, tas ir nepieciešams arī CNS hemostāzei, plastiskumam, atmiņai un uzbudināmībai, un tagad tiek atzīts par nepieciešamo metabolītu visa ķermeņa metabolisma koordinēšanā kā plaši sadedzināta degviela, kas tiek pārvietota pa visu ķermeni, kas ir spēcīga signalizācija. molekula un hormons.{1}} Šīs funkcijas ir atkarīgas no CNS prasībām normālām dinamiskām, ekspansīvām un mainīgām CNS fizioloģiskajām funkcijām.

Klātbūtne vai neesamība ir svarīga arī CNS neiroaizsardzībai, un tā ir saistīta ar L-laktāta un hēma oksigenāzes/oglekļa monoksīda (CO) (gāzes transmitera) neiroprotektīvajām sistēmām.8 CO ietekme uz L-laktātu ietekmē neiroaizsardzību - gāzu transmitera mijiedarbība ar L-laktātu ir svarīgi CNS stabilitātei, kas tiks apskatīts šajā rakstā.

Sistemātiski tika meklētas šādas datu bāzes: MEDLINE, EMBASE un Cochrane. Datubāzēs tika meklēta no to izveides līdz 2020. gada 31. decembrim.

LAKTA AVOTI CENTRĀLĀ NERVU SISTĒMĀ

Uzskata par anaerobā metabolisma atkritumu produktu, laktātam ir zināma labvēlīga loma CNS, un tā ražošana neaprobežojas ar anaerobo metabolismu. CNS koncentrācija ir atkarīga no laktāta līmeņa serumā, skābekļa pieejamības, neironu aizdegšanās, degradācijas un vielmaiņas ātruma.

Laktāts kalpo kā svarīga vielmaiņas degviela un starpšūnu sūtnis — tā difūzija ārpus neironu aktīvās zonas ietekmē neironu un astrocītu darbību citās smadzeņu zonās.{0}}

Veicinot toneuronu vielmaiņas atbalstu, pārnesot laktātu caur citoplazmas mielīna kanāliem un monokarboksilātu transportieriem (MCT), oligodendrocīti ir aktīvi šī procesa dalībnieki – laktātu atbrīvo mielinizējošie oligodendrocīti, un pēc tam to izmanto aksoni mitohondriju aladenozīna trifosfātu ģenerēšanai. laktāta atspole uz šūnām un astrocītu-neironlaktāta atspole (laktāta pārvietošanās starp šūnām, kas ražo laktātu, un šūnām, kas patērē laktātu, ir svarīga oligodendrocītu metabolismam).

Šie procesi ļauj laktātu izmantot kā signālmolekulu, enerģijas avotu un glikoneogēno prekursoru CNS.6,11 Laktāts ietekmē arī barjeras ģenēzi un asins-smadzeņu barjeras (BBB) ​​darbību14, kas ir buferis starp oksidatīvo metabolismu un glikolīzi, 15 un varbūt vēlamā degviela smadzeņu metabolismam.16

Laktāta pārvietošanās šūnās un starp šūnām un laktāta uzņemšana caur BBB liecina, ka tā ir neatņemama CNS homeostāzes sastāvdaļa, lai gan tā transportēšana pa BBB ir ierobežota un laktāta veidošanās smadzenēs atspoguļo CNS vajadzības (metabolisms un izmantošana ir dinamiska).

Astrocītu-neironu laktāts notiek miera laikā, bet ar glikozes-laktāta ierosmes glikolīzi (pārsniedzot mitohondriju degvielas oksidācijas ātrumu) neironos nodrošina palielinātas enerģijas vajadzības.17,18 Jaundzimušā zīdītāju smadzenēs kā substrāts tiek izmantots paaugstināts asins laktāts. un pieaugušo smadzenēs miera stāvoklī ar sākotnējo asins laktāta līmeni aptuveni 10% no smadzeņu enerģijas vajadzībām tiek apmierināti ar laktāta oksidēšanu (var oksidēties vairāk, palielinoties laktāta līmenim plazmā.)19,20 CNS laktāta topogrāfija liecina par reģionam specifisku bioloģiju/metabolismu un ir līdzīga starp personām.21-23

Laktāta homeostāzei raksturīgā izvadīšana no CNS ir vienlīdz svarīga – liela daļa CNS saražotā laktāta neironu darbības laikā tiek izņemta, nevis izmantota kā enerģijas avots.

Uzņemšana caur BBB

Ļoti vaskulārais BBB, aizsargājoša saskarne starp ķermeni un CNS, selektīvi ļauj vielām, tostarp laktātam, iekļūt smadzenēs. Sākotnēji to identificēja Pols Ērlihs24 (kurš injicēja krāsvielu peļu asinsritē un pamanīja, ka krāsviela neietilpst smadzenēs vai muguras smadzenēs), terminu BBB ieviesa Levandovskis25 pēc tam, kad pētījumi parādīja, ka dažādas vielas, kas ievadītas smadzeņu kambaros, izraisīja neiroloģiskus simptomus. kas netika novēroti, injicējot intravenozi.

Elektronu mikroskopija parādīja, ka smadzeņu endotēlija šūnas veido barjeru starp asinīm un CNS ar vienu smadzeņu endotēlija šūnu slāni, kas saskaras ar neironiem, astrocītiem, pericītiem un asinsvadu gludo muskuļu šūnām.

BBB funkcija ir atkarīga no šīs neirovaskulārās vienības signalizācijas un šķērsrunas.26,27 Stingri savienojumi (barjera jonu un molekulu pārejai pa paracelulāro ceļu un proteīnu un lipīdu kustībai starp plazmas membrānas apikālo un bazolaterālo domēnu) un pielipušie savienojumi. (ļauj epitēlija šūnām izveidot polaritāti ar dažādiem proteīniem un lipīdiem apikālajā un bazālajā plazmas membrānā) uztur BBB integritāti.

Lai gan tas ir vislabāk pazīstams ar savu barjerfunkciju, kas ierobežo toksisku un/vai kaitīgu vielu transportēšanu no asinīm uz smadzenēm, BBB ir arī nesējfunkcija, kas ir atbildīga par metabolītu noņemšanu un barības vielu transportēšanu uz smadzenēm. funkcija ir atkarīga no paracelulārās barjeras, transcelulārās barjeras, fermentatīvās barjeras un izplūdes transportētājiem.

Pasīvā difūzija un specifiski transporta proteīni ir nepieciešami tās nesēja funkcijai.28 Asins plūsma ietekmē BBB šūnu struktūru un funkcija palielina BBB blīvumu un ietekmē endotēlija šūnu diferenciāciju.29

Vielu izvadīšana no CNS ietver perivaskulāru izplūdi, vielmaiņu un BBB.30,31L-laktāts tiek uzskatīts par tilpuma raidītāju un var pārvietoties lielos attālumos no ražošanas vietas (ti, muskuļiem) līdz patēriņa vietai (ti, CNS) ar monokarboksilāta transportētājiem. (MCT), kas mediē laktāta difūziju starp ekstracelulāro telpu un šūnām.

Var ierobežot laktāta pārvietošanos cauri BBB ar nepiesātinātās difūzijas vai MCT starpniecību plazmas membrānā – līdzsvarošanu starp laktāta koncentrāciju asinīs un smadzeņu rezultātiem (laktāts pēc tam līdzsvarojas ar piruvātu laktāta dehidrogenāzi).32

Ar normālu plazmas laktāta līmeni nepiesātinātā difūzija var sasniegt 50% no laktāta transportēšanas no asinīm uz CNS, un, ja plazmas laktāta līmenis ir augsts, notiek gandrīz momentāna līdzsvarošana. MCT pārnēsā L-laktātu (visbiežāk sastopamo monokarboksilātu smadzenēs) cauri dažādām šūnu membrānām, tostarp BBB – monokarboksilāta anjonu un protonokuru koptransports. Četri nesēji (MCT 1–4) nodrošina protonu un monokarboksilskābju (ti, laktāta) divvirzienu, elektroneitrālu 1:1 koptransportu.

MCT2 ir visaugstākā afinitāte pret laktātu – ir ierosināts, ka MCT 1–4 reģionalizācija norāda uz iesaistīšanos dažādos laktāta metabolisma aspektos, un to ražošana dažādos apstākļos atšķiras.

Papildproteīni (ti, embigīns, bazigīns, neiroplastīns) ir nepieciešami to darbībai.4,32-36 Izplūde notiek pasīvā transporta ceļā, ko nodrošina MCT1, kas atrodas gan abluminālajā, gan luminālajā membrānā.30,37

Laktāta ražošana smadzenēs

Svarīgi galvenie metabolisma ceļi, kataboliskie un anaboliskie, kas nepieciešami CNS dzīvībai/augšanai/dalīšanai, ietver glikoneoģenēzi/glikolīzi, taukskābju oksidāciju, urīnvielas ciklu, pentofosfāta ceļu, oksidatīvo fosforilāciju un citronskābes ciklu.

Glikoze, obligāts CNS enerģijas substrāts nenobriedušiem cilvēkiem, ir atkarīga no glikozes transportēšanas/metabolisma, to galvenokārt patērē oligodendrocīti un astrocīti, un astrocītu un oligodendrocītu ražotos un atbrīvotos metabolītus neironi izmanto kā enerģijas avotus.

Vēlamais smadzeņu enerģijas substrāts, laktāts, ir svarīgs enerģijas substrāts aksoniem, ir svarīgs CNS sirdī, ir svarīgs avots dzīves sākumā, un tagad tiek uzskatīts, ka tas ir svarīgs metabolīts, kas nepieciešams pieaugušo smadzenēs.

Laktāts, kas atrodas astrocītos, mikroglijos, neironos un oligodendrocītos, notiek pa vairākiem ceļiem, un tā savlaicīga vielmaiņa un izvadīšana veicina CNS veselību un labklājību – vielmaiņas pāreja uz laktātu CNS ir saistīta ar izturību pret slimībām, stresu un traumām.

Vielmaiņas procesi CNS, kas ir atkarīgi no vairāku šūnu veidu klātbūtnes un attīstības/brieduma līmeņa, rada piruvāta/laktāta attiecību, kas samazinās līdz ar nobriešanu un atšķiras pa smadzeņu apgabaliem.

Astrocītu-neironu mijiedarbība, kas ir svarīga laktāta vielmaiņai, atspoguļo dinamiskās vajadzības un tā ražošanu – glikols, līze un glikogēna metabolisms ir nepieciešami normālai smadzeņu darbībai, augšanai un dziedināšanai, kā arī var izraisīt laktāta veidošanos.

CNS laktāta veidošanās ietver šādus ceļus: glikoneoģenēzes/glikolīzes ceļš, taukskābju oksidēšana, urīnvielas cikls, pentozes fosfāta ceļš, oksidatīvā fosforilācija un citronskābes cikls.4,7,38,39

Glikoneoģenēzes/glikolīzes ceļš

Glikozes veidošanās CNS no ne-ogļhidrātu prekursoriem (glikoneoģenēze) ir daudzpakāpju process – glikolīzē izmantotie enzīmi var katalizēt atgriezeniskas reakcijas. Tomēr ir trīs neatgriezeniskas reakcijas:

1) Conversion of pyruvate to phosphoenolpyruvate: Pyruvate carboxylase: Pyruvate (cytosol) -> pyruvate (mitochondria) -> -> -> oxaloacetate (mitochondria) ->oksaloacetāts (citoplazma);

Phosphoenolpyruvate carboxykinase: Oxaloacetate (cytoplasm) ->->->fosfoenolpiruvāts;

2) Dephosphorylation of fructose-1,6 biphosphate: Fructose 1,6-biphosphate (cytoplasm) ->->->fruktoze-6fosfāts (citoplazma);

3) Dephosphorylation of glucose 6-phosphate: Glucose-6 phosphate (cytoplasm) ->->->glikoze (citoplazma).

Piruvāta kināze katalizē fosfoenolpiruvāta pārvēršanu piruvātā.

Pēc tam piruvātu var pārveidot par laktātu, izmantojot enzīmu laktātdehidrogenāzes pieejamības spējas dažādās šūnās. Piemēram, astrocīti uzrāda ievērojamu 6-fosfofrukto-2-kināzes/fruktozes-2, 6-bisfosfatāzes-3 aktivitāti, kas ir galvenais mehānisms glikolīzes un glikoneoģenēzes regulēšanai, izmantojot sintēzi vai hidrolīzi. fruktoze-2, 6-bisfosfāts.

Vēlamā laktāta ražošana, izmantojot glikoneoģenēzes/glikolīzes ceļu, ir dinamiska, un to nosaka CNS vajadzības, vielmaiņa un veselība.{0}}

For more information:1950477648nn@gmail.com