Kesan Interaksi Laktat Dan Karbon Monoksida Pada Neuroprotection Dan Neuropreservation Bahagian 1

Abstrak

Laktat, secara sejarah dianggap sebagai produk sisa metabolisme anaerobik, ialah metabolit dalam metabolisme seluruh badan yang diperlukan untuk fungsi sistem saraf pusat (CNS) yang normal dan molekul isyarat dan hormon yang kuat dalam CNS.

Sistem saraf pusat adalah salah satu sistem saraf yang paling penting bagi manusia. Ia memainkan peranan penting dalam aktiviti fizikal, kesedaran, dan ingatan kita. Ingatan, khususnya, mempunyai kesan yang besar pada kehidupan dan kerja kita.

Sistem saraf pusat terdiri daripada dua bahagian: otak dan saraf tunjang. Kerumitannya membolehkan kita berfikir, memahami, dan bertindak dalam pelbagai cara. Antaranya, otak adalah teras sistem saraf pusat, dan ia adalah salah satu organ manusia yang paling menakjubkan. Ia boleh menyelaraskan pemikiran dan persepsi kita serta mengawal pelbagai pergerakan badan kita. Pada masa yang sama, otak juga adalah bank memori kita. Semua kenangan disimpan dalam otak, dan bahasa, pengetahuan, dan pengalaman hidup kita datang dari ingatan di otak.

Hubungan antara sistem saraf pusat dan ingatan sangat rapat. Jika ada masalah dengan sistem saraf pusat kita, ia akan menjejaskan daya ingatan kita. Sebagai contoh, apabila sistem saraf pusat terjejas oleh trauma, keracunan, jangkitan, dan faktor lain, ia akan membawa kepada gangguan kognitif dan kehilangan ingatan. Apabila kita menghadapi situasi ini, kita boleh mengambil beberapa langkah untuk memperbaikinya.

Yang pertama ialah senaman otak. Menggunakan otak anda adalah cara terbaik untuk meningkatkan ingatan. Anda boleh melatih sistem saraf pusat anda dengan bermain permainan memori, mempelajari pengetahuan baharu, mencabar masalah pemikiran yang sukar, dsb., untuk meningkatkan tenaga dan fleksibiliti otak.

Yang kedua ialah senaman fizikal. Senaman fizikal boleh meningkatkan fungsi kardiovaskular, menggalakkan peredaran darah di otak, meningkatkan daya tahan fizikal, dan lain-lain, yang semuanya boleh membantu kita meningkatkan fungsi sistem saraf pusat dan seterusnya meningkatkan daya ingatan kita.

Selain itu, kita juga harus menjaga mood gembira. Kestabilan emosi membantu fungsi normal sistem saraf pusat, terutamanya emosi positif boleh membantu meningkatkan daya ingatan kita.

Ringkasnya, hubungan antara sistem saraf pusat dan ingatan adalah sangat rapat. Kita harus melakukan yang terbaik untuk melindungi dan meningkatkan sistem saraf pusat kita untuk mengekalkan kesihatan badan dan otak kita dan meningkatkan daya ingatan kita. Dapat dilihat bahawa kita perlu meningkatkan daya ingatan. Cistanche boleh meningkatkan daya ingatan dengan ketara kerana Cistanche ialah ubat tradisional Cina dengan banyak kesan unik, salah satunya adalah untuk meningkatkan daya ingatan. Keberkesanan Cistanche berasal dari pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid tannic, polisakarida, glikosida flavonoid, dan lain-lain, yang boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik tahu 10 cara untuk meningkatkan ingatan

Isyarat aktiviti neuron biasanya mendorong pembentukannya terutamanya dalam astrosit dan pengeluaran bergantung kepada metabolisme anaerobik dan aerobik. Fungsi bergantung pada fungsi CNS normaldinamik, meluas dan berkembang.

Tahap boleh berubah dalam keadaan fisiologi normal dan dengan patologi CNS. Bahan api yang mudah terbakar yang disalurkan ke seluruh badan, laktat digunakan sebagai sumber tenaga dan diperlukan untuk hemostasis CNS, keplastikan, daya ingatan dan keseronokan.

Resapan di luar zon aktif neuron memberi kesan kepada aktiviti neuron dan astrosit di kawasan lain otak.Barriergenesis, fungsi penghalang darah-otak, dan penimbalan antara metabolisme oksidatif dan glikolisis dan kawasan metabolisme otak yang terjejas oleh laktat. Penting untuk perlindungan saraf, kehadiran atau ketiadaan dikaitkan dengan sistem neuroprotektif L-laktat dan heme oxygenase/karbon monoksida (agasotransmitter).

Kesan karbon monoksida pada L-laktat menjejaskan perlindungan saraf - interaksi pemancar gas dengan L-laktat adalah penting untuk kestabilan CNS, yang akan disemak dalam artikel ini.

Kata kunci: astrosit; interaksi biokimia; CNS; pemancar gaso; mikroglia; pemeliharaan saraf; perlindungan saraf; oligodendrosit.

PENGENALAN

Laktat (ditemui pada tahun 1780, dianggap sebagai hasil sisa metabolisme) adalah molekul yang diperlukan untuk metabolisme seluruh badan dan perkembangan dan fungsi sistem saraf pusat (CNS) yang normal. Ia adalah substrat pilihan untuk tujuan tenaga dan prekursor lipid dalam oligodendrocytes, astrocytes, dan neuron semasa tempoh perinatal,1,2 tetapi lebih disukai dikaitkan dengan iskemia otak.

Evidencenow, walau bagaimanapun, menunjukkan bahawa laktat didapati dalam keadaan bawah fisiologi CNS.3,4 Isyarat aktiviti neuron mendorong pembentukan terutamanya dalam astrosit.

Walaupun ia digunakan sebagai sumber tenaga, ia juga diperlukan untuk hemostasis CNS, keplastikan, daya ingatan, dan keceriaan dan kini diiktiraf sebagai metabolit yang diperlukan dalam penyelarasan metabolisme seluruh badan sebagai bahan api yang dibakar secara kawasan yang diangkut ke seluruh badan, isyarat yang kuat. molekul, dan hormon.3-7 Fungsi ini bergantung pada keperluan CNS untuk fungsi fisiologi CNS yang dinamik, meluas dan berkembang.

Kehadiran atau ketiadaan juga penting untuk neuroprotection CNS dan dikaitkan dengan sistem saraf L-laktat dan heme oxygenase/karbon monoksida (CO) (pemancar gaso).8 Kesan CO pada L-laktat menjejaskan perlindungan saraf -interaksi penghantar gas dengan L-laktat adalah penting untuk kestabilan CNS, yang akan disemak dalam artikel ini.

Pangkalan data berikut telah dicari secara sistematik: MEDLINE, EMBASE, dan Cochrane. Pangkalan data telah dicari dari penubuhannya hingga 31 Disember 2020.

SUMBER LAKTAAT DALAM SISTEM SARAF PUSAT

Dianggap sebagai produk buangan metabolisme anaerobik, laktat mempunyai peranan yang bermanfaat dalam CNS dan pengeluarannya tidak terhad kepada metabolisme anaerobik. Kepekatan CNS bergantung pada tahap laktat serum, ketersediaan oksigen, penembakan neuron, degradasi, dan kadar metabolisme.

Laktat berfungsi sebagai bahan api metabolik yang penting dan penghantar antara sel – penyebarannya melangkaui zon aktif neuron memberi kesan kepada aktiviti neuron dan astrosit di bahagian lain otak.9-11

Menyumbang sokongan metabolik tonauronal dengan memindahkan laktat melalui saluran mielin sitoplasma dan pengangkut monokarboksilat (MCT), oligodendrosit adalah peserta aktif dalam proses ini - laktat dibebaskan oleh oligodendrosit yang bermielin dan kemudian digunakan oleh akson untuk penjanaan mitokondria-aladenosin trifosfat.12,13 Oligodendrosit dikaitkan dengan sel. ulang-alik laktat ke-sel dan ulang-alik astrocyte-neuronlactate (pengulangan laktat antara sel yang menghasilkan laktat dan sel yang memakan laktat adalah penting untuk oligodendrocytemetabolism).

Proses-proses ini membolehkan laktat digunakan sebagai molekul penentu, sumber tenaga, dan prekursor glukoneogenik dalam CNS.6,11 Laktat juga mempengaruhi genesis halangan dan fungsi penghalang darah-otak (BBB),14 yang merupakan penampan antara metabolisme oksidatif dan glikolisis, 15 dan mungkin bahan api pilihan untuk metabolisme otak.16

Pengangkutan laktat di dalam dan di antara sel dan pengambilan laktat merentasi BBBmencadangkan ia adalah penting kepada homeostasis CNS walaupun pengangkutannya merentasi BBB adalah terhad dan pengeluaran laktat dalam otak mencerminkan keperluan CNS (metabolisme dan penggunaan adalah dinamik).

Astrocyte-to-neuron lactate shuttling berlaku semasa rehat, tetapi dengan pengujaan glikolisis glukosa kepada laktat (melebihi kadar pengoksidaan bahan api mitokondria) dalam neuron menyediakan keperluan tenaga yang meningkat.17,18 Dalam otak mamalia yang baru lahir, laktat darah yang tinggi digunakan sebagai substrat, dan, dalam otak dewasa yang sedang berehat dengan paras darah laktat asas, kira-kira 10% daripada keperluan tenaga otak dipenuhi oleh pengoksidaan laktat (boleh mengoksidakan lebih banyak apabila paras laktat plasma meningkat.)19,20 Topografi laktat CNS mencadangkan biologi/metabolisme khusus kawasan dan serupa. antara individu.21-23

Terdiri daripada homeostasis laktat, penyingkiran daripada CNS adalah sama penting – kebanyakan laktat yang dihasilkan dalam CNSsemasa aktiviti neuron dikeluarkan daripada digunakan sebagai sumber tenaga.

Pengambilan melalui BBB

BBB yang sangat vaskular, antara muka pelindung antara badan dan CNS, secara selektif membenarkan laluan bahan, termasuk laktat, ke dalam otak. Pada mulanya dikenal pasti oleh Paul Ehrlich24 (yang menyuntik pewarna ke dalam aliran darah tikus dan menyedari bahawa pewarna itu tidak memasuki otak atau saraf tunjang), istilah BBB diperkenalkan oleh Lewandowsky25 selepas kajian menunjukkan bahawa bahan yang berbeza disuntik ke dalam ventrikel otak mengakibatkan gejala neurologi. yang tidak dilihat apabila disuntik secara intravena.

Mikroskopi elektron menunjukkan bahawa sel endothelial otak membina penghalang antara darah dan CNS dengan satu lapisan sel endothelial otak yang bersentuhan dengan neuron, astrocytes, pericytes, dan sel otot licin vaskular.

Fungsi BBB bergantung pada isyarat dan crosstalkoe unit neurovaskular ini.26,27 Persimpangan ketat (penghalang kepada laluan ion dan molekul melalui laluan parasel dan kepada pergerakan protein dan lipid antara apica dan domain basolateral membran plasma) dan persimpangan yang melekat. (membenarkan sel epitelium membentuk polariti dengan protein dan lipid yang berbeza dalam membran plasma apikal dan basal) mengekalkan integriti BBB.

Walaupun ia paling terkenal dengan fungsi penghalangnya untuk menyekat pengangkutan bahan toksik dan/atau berbahaya daripada darah ke otak, BBB juga mempunyai fungsi pembawa yang bertanggungjawab untuk penyingkiran metabolit dan pengangkutan nutrien ke otak. Penghalangnya. fungsi bergantung pada halangan paraselular, halangan transselular, penghalang enzimatik, dan pengangkut efluks.

Resapan pasif dan protein pengangkutan khusus diperlukan untuk fungsi pembawanya.28 Aliran darah menjejaskan struktur sel BBB dan fungsi meningkatkan kekejangan BBB, dan menjejaskan pembezaan sel endothelial.29

Pembersihan bahan daripada CNStermasuk efluks perivaskular, metabolisme, dan BBB.30,31L-laktat dianggap sebagai penghantar volum dan boleh menempuh jarak yang jauh dari tapak pengeluaran (iaitu, otot) ke tapak penggunaan (iaitu, CNS) dengan pengangkut monokarboksilat (MCTs) mengantarkan penyebaran laktat antara ruang ekstraselular dan sel.

Laluan laktat merentasi BBBoleh resapan tidak tepu atau melalui MCT dalam membran plasma – keseimbangan antara kepekatan laktat dalam darah dan keputusan otak (laktat kemudian diseimbangkan dengan piruvatia laktat dehidrogenase) – boleh dihadkan.32

Dengan paras laktat plasma yang normal, resapan tidak tepu boleh setinggi 50% pengangkutan laktat dari darah ke CNS, dan, dengan paras laktat plasma yang tinggi, penyamaan hampir serta-merta berlaku. MCT membawa L-laktat (monokarboksilat yang paling banyak dalam otak) merentasi membran sel yang berbeza termasuk BBB - pengangkutan bersama anion monokarboksilat dan protonoccurs. Empat pembawa (MCT 1–4) menyumbang kepada pengangkutan bersama proton dan monokarboksilikasid dua arah, elektroneutral 1:1 (iaitu, laktat).

MCT2 mempunyai pertalian tertinggi untuk laktat- regionalisasi MCT 1-4 telah dicadangkan untuk menunjukkan penglibatan dalam pelbagai aspek metabolisme laktat dan pengeluarannya berbeza-beza di bawah keadaan yang berbeza.

Protein aksesori (iaitu, embigin, basigin, neuroplastin) diperlukan untuk aktivitinya.4,32-36 Efflux adalah melalui pengangkutan pasif yang diantarkan oleh MCT1 yang terdapat dalam kedua-dua membran abluminal dan luminal.30,37

Pengeluaran laktat dalam otak

Laluan metabolik utama yang penting, katabolik dan anabolik, yang diperlukan untuk kehidupan/pertumbuhan/pembahagian CNS termasuk glukoneogenesis/glikolisis, asid lemak -pengoksidaan, kitaran urea, laluan pentosefosfat, fosforilasi oksidatif, dan kitaran asid sitrat.

Glukosa, substrat tenaga CNS wajib manusia tidak matang, bergantung pada pengangkutan/metabolisme glukosa, kebanyakannya dimakan oleh oligodendrocytes dan astrocytes, dan metabolit yang dihasilkan dan dikeluarkan oleh astrocytes dan oligodendrocytes digunakan oleh neuron sebagai sumber tenaga.

Substrat tenaga pilihan otak, laktat, adalah substrat tenaga penting untuk akson, penting dalam jantung CNS adalah sumber penting pada awal kehidupan, dan kini dianggap sebagai metabolit penting yang diperlukan dalam otak dewasa.

Hadir dalam astrosit, mikroglia, neuron dan oligodendrocytes, pengeluaran laktat adalah melalui pelbagai laluan dan metabolisme dan penyingkirannya yang tepat pada masanya menggalakkan kesihatan dan kesejahteraan CNS - penukaran metabolik kepada laktat dalam CNS telah dikaitkan dengan ketahanan terhadap penyakit, tekanan dan kecederaan.

Proses metabolik dalam CNS, bergantung pada kehadiran jenis berbilang sel dan tahap perkembangan/kematangan, menghasilkan nisbah piruvat/laktat yang berkurangan dengan kematangan dan perbezaan kawasan otak.

Interaksi astrocyte-neuron, penting untuk metabolisme laktat, mencerminkan keperluan dinamik dan pengeluarannya - glikol, lisis, dan metabolisme glikogen diperlukan untuk fungsi otak yang normal, pertumbuhan, dan penyembuhan dan boleh menghasilkan pengeluaran laktat.

Pengeluaran laktat CNS termasuk laluan berikut: laluan glukoneogenesis/glikolisis, asid lemak -pengoksidaan, kitaran urea, laluan pentosa fosfat, fosforilasi oksidatif, dan kitaran asid sitrik.4,7,38,39

Laluan glukoneogenesis/glikolisis

Penjanaan glukosa CNS daripada prekursor bukan karbohidrat (glukoneogenesis) ialah proses berbilang langkah – enzim yang digunakan inglikolisis boleh memangkinkan tindak balas boleh balik. Walau bagaimanapun, terdapat tiga tindak balas yang tidak dapat dipulihkan:

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

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

2) Dephosphorylation of fructose-1,6 biphosphate: Fructose 1,6-biphosphate (cytoplasm) ->->->fruktosa-6fosfat (sitoplasma);

3) Dephosphorylation of glucose 6-phosphate: Glucose-6 phosphate (cytoplasm) ->->->glukosa (sitoplasma).

Kinase piruvat memangkinkan penukaran fosfoenolpiruvat kepada piruvat.

Piruvat kemudiannya boleh ditukar kepada laktat melalui laktat dehidrogenase keupayaan ketersediaan enzim berbeza-beza antara sel. Sebagai contoh, astrosit mempamerkan aktiviti 6-fosfofrukto-2-kinase/fruktosa-2,6-bifosfatase-3 yang ketara, mekanisme utama untuk mengawal glikolisis dan glukoneogenesis melalui sintesis atau hidrolisis fruktosa-2,6-bifosfat.

Pengeluaran keutamaan laktat melalui laluan glukoneogenesis/glikolisis adalah dinamik dan ditentukan oleh keperluan, metabolisme dan kesihatan CNS.40-45

For more information:1950477648nn@gmail.com