Kesan Interaksi Laktat Dan Karbon Monoksida Terhadap Neuroprotection Dan Neuropreservation Bahagian 3

Molekul

Peraturan pH

Fungsi normal CNS dipengaruhi oleh pH kerana perubahan mempengaruhi litar mikro yang dikawal ketat.

Terdapat hubungan rapat antara sistem saraf dan ingatan. Sistem saraf adalah salah satu sistem terpenting dalam tubuh manusia. Ia bertanggungjawab untuk menerima, menghantar dan memproses maklumat luaran, maklumat dalaman dan arahan aktiviti. Pada masa yang sama, ingatan adalah salah satu teras keupayaan kognitif manusia, dan ia tidak dapat dipisahkan daripada operasi normal sistem saraf.

Neuron dalam sistem saraf adalah sel yang sangat penting dalam otak manusia. Mereka mempunyai keplastikan dan ketersambungan yang sangat tinggi serta boleh menghantar dan memproses maklumat melalui pertukaran isyarat kimia dan elektrik antara neuron. Melalui organisasi diri dan kawalan maklum balas antara neuron plastik, kita boleh mewujudkan dan mengekalkan pelbagai rangkaian saraf, dan kemudian menyedari kebolehan kognitif kita, termasuk pembelajaran, ingatan, pemikiran, dll.

Ingatan merujuk kepada keupayaan manusia untuk memelihara dan menghasilkan semula pengalaman, pengetahuan, dan maklumat. Dalam sistem saraf, pembentukan dan penyimpanan memori diselesaikan melalui pertukaran isyarat kimia dan elektrik antara neuron. Pembelajaran mendalam daripada Pendidikan Huangpu menunjukkan bahawa "keplastikan saraf" adalah salah satu mekanisme penting untuk pembentukan dan penyimpanan ingatan manusia. Neuroplastisitas merujuk kepada keupayaan neuron untuk menyesuaikan dan menyimpan maklumat baru melalui perubahan morfologi, struktur, dan fungsi selepas menerima maklumat dan rangsangan.

Kajian lanjut mengenai neuroplastisitas telah mendapati bahawa melalui senaman dan latihan berterusan, aktiviti neuron dalam sistem saraf boleh dirangsang, dengan itu menggalakkan pembentukan dan peningkatan ingatan. Sebagai contoh, membaca lebih banyak buku dan akhbar bukan sahaja mengembangkan pengetahuan orang tetapi juga membantu menggalakkan neuroplastisitas, dengan itu meningkatkan daya ingatan. Pada masa yang sama, senaman fizikal dan gaya hidup sihat juga merupakan cara penting untuk menggalakkan neuroplastisitas dan peningkatan ingatan.

Ringkasnya, terdapat hubungan rapat antara sistem saraf dan ingatan. Melalui senaman dan latihan yang betul, neuroplastisitas dan peningkatan ingatan boleh dipertingkatkan, dengan itu meningkatkan kebolehan kognitif manusia. Oleh itu, kita harus memberi perhatian kepada gaya hidup sihat, menjalankan lebih banyak pengetahuan dan latihan fizikal, merangsang aktiviti sistem saraf, dan terus meningkatkan tahap kognitif dan kualiti hidup kita sendiri. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan ingatan, dan Cistanche boleh meningkatkan ingatan dengan ketara, kerana Cistanche juga boleh mengawal keseimbangan neurotransmitter, seperti meningkatkan tahap asetilkolin dan faktor pertumbuhan, yang sangat penting untuk ingatan dan pembelajaran. Selain itu, Cistanche juga boleh meningkatkan aliran darah dan menggalakkan penghantaran oksigen, yang dapat memastikan otak memperoleh nutrisi dan tenaga yang mencukupi, seterusnya meningkatkan daya hidup dan daya tahan otak.

Klik Tahu untuk meningkatkan ingatan jangka pendek

Beberapa proses mengawal H+ dalam CNS – pengasingan H+ intraselular, resapan CO2, penimbalan H+, pengangkutan membran asid/bes yang setara merentas membran sel, aktiviti anhidrase karbonik, pengangkut asid monokarboksilik, protonATPase jenis vakuolar, dsb.

Penyemperitan asid serta pertukaran Na+/H+, Na+-HCO3– pengangkutan bersama, dan Na+-pertukaran Cl–/HCO– yang bergantung kepada pengantara tahap pH.143-146 Dalam saraf tunjang, sel mempunyai dua jenis molekul dalam membran sel yang mengesan tahap pH dengan satu bertindak balas kepada pH berasid (subunit saluran ion pengesan asid 3) dan satu lagi kepada tahap pH beralkali (PKD2L 1.)Dengan aktiviti neuron, laktat dibebaskan dan pH menjadi lebih berasid.

pH yang lebih rendah dan pH yang lebih tinggi menghalang motoraktiviti melalui rembesan somatostatin daripada terminal saraf sel saluran pusat pengesan pH.147 Gating/konduktans saluran ion, pertukaran metabolit dan keceriaan neuron, penghantaran sinaptik dan persimpangan melalui celah komunikasi antara sel bergantung kepada pH. dan pemprosesan maklumat seterusnya.

CNS laktat dan CO boleh mengakibatkan perubahan dalam pH. Normalisasi pH boleh berlaku pada pelbagai peringkat seperti yang dinyatakan di atas dan kedua-dua laktat dan CO mempengaruhi beberapa proses ini. Kajian untuk menilai interaksi laktat dan CO pada pH CNS belum dilakukan.

Pengangkutan air dan homeostasis

Pengangkutan air dan homeostasis dalam CNS sebahagiannya bergantung kepada pengangkut bersama – mod aktif dan pasif telah dicadangkan. Nombor dan jenis pengangkut bersama setiap sel dan kebolehtelapan air unit berbeza-beza.

Protein saluran air, AQP, adalah daripada keluarga besar protein intrinsik utama yang integral dengan pengangkutan air dan homeostasis dalam otak manusia dan pengantara fluks air antara empat petak air dalam CNS. Lapan AQP dinyatakan dalam otak - AQP1, AQP3, AQP4, AQP5, AQP7, AQP8, AQP9 dan AQP11 dengan AQP1 dan AQP4 dinyatakan dalam kepekatan tertinggi.

AQP Ortodoks hanya mengalirkan air manakala aquaglyceroporin juga boleh mengalirkan molekul kecil lain. AQP9 terlibat dalam fluks air melalui membran plasma dan juga telap kepada monokarboksilat (iaitu laktat). AQP4, AQP yang paling banyak dalam otak, tertumpu dalam proses astrocyticfoot, penting untuk pertahanan BBB, neuroplastisitas, penyingkiran bahan buangan, dan homeostasis air (mengangkut air ke dalam otak tetapi juga memindahkan air keluar dari otak semasa edema). 148-150AQP juga mengalirkan molekul gas.

AQP1 telah dikaitkan dengan resapan nitrik oksida apabila disusun semula dalam lipidvesicles dan in vivo. Nitrik oksida dihasilkan oleh kedua-dua neuronalnitric oxide synthase dan endothelial nitric oxide synthase –AQP4 ditemui dalam kedekatan kedua-dua neuron nitric oxidesynthase dan endothelial nitric oxide synthase (wujud membran inplasma hujung kaki astrosit yang mengelilingi sel endothelial kapilari).

AQP4 lebih disesuaikan untuk pengaliran gas jika dibandingkan dengan AQP1.151-154 Sama ada AQPscan mengalirkan molekul gas (dan gas yang mana) dan sama ada pengaliran gas pengantara AQP penting secara klinikal tidak jelas. Kajian awal mencadangkan bahawa laktat dan CO mungkin dipengaruhi oleh AQP. Kajian lanjut diperlukan untuk menentukan kesan AQP pada laktat dan CO dan interaksi antara laktat, CO, dan AQP.

Homeostasis neurotransmitter

Terdapat lebih daripada 40 neurotransmiter dalam CNS manusia– penguja (glutamat, asetilkolin, histamin, dopamin, norepinefrin, epinefrin), perencatan (GABA, serotonin, dopamin), neuromodulator (dopamin, serotonin, asetilkolin, histamin, norepinefrin), dan neurohormon (melepaskan hormon, oksitosin, vasopressin).

Homeostasis mereka, keupayaan sel/sistem sel dalam otak untuk mengenal pasti perubahan dan bertindak balas dengan tindak balas pampasan yang memulihkan fungsi asas, terhasil sebagai interaksi beberapa mekanisme termasuk pengawalan pembebasan neurotransmitter oleh autoreseptor, pengeluaran bukan sinaptik neurotransmitter. , pembebasan vesikular neurotransmitter daripada presinaps, pengambilan oleh pengangkut, dan resapan neurotransmiter. Kecerunan neurotransmitter wujud dan penyelenggaraannya adalah penting untuk proses neurologi - glia yang mengelilingi sinaps adalah pengesan utama hasil.

Model pengiraan telah menunjukkan bahawa konfigurasi glial tertentu mungkin diperlukan, sumber bukan sinaptik diperlukan untuk mengekalkan kepekatan ekstraselular neurotransmiter, pengangkut, dan ketumpatan sumber bukan sinaptik boleh berubah-ubah untuk memberikan nada pada autoreseptor presinaptik, dan konfigurasi glial sinaptik boleh dicadangkan untuk diberi neurotransmitterdan kepekatan neurotransmitter ekstraselular yang diberikan.155-157CO (dan nitrik oksida) ialah neurotransmitter juga.

Tidak disimpan vesikel sinaptik, pembebasan CO dengan depolarisasi mengakibatkan pengaktifan enzim biosintetik - heme-oksigenase 2 diaktifkan oleh fosforilasi oleh kasein kinase 2.158,159Kesan laktat dan CO pada homeostasis neurotransmiter CNS terus dikaji. Laktat berfungsi sebagai isyarat kepada neuron untuk mengeluarkan lebih banyak noradrenalin dan COmediated facilitation bagi interaksi sel CNS mempengaruhi litar saraf.160-162 Interaksi antara laktat dan CO dalam mempengaruhi tindak balas ini tidak diketahui dan perlu dikaji.

Homeostasis ion

Ca2+

CO menjejaskan isyarat Ca2+ (diperlukan untuk penghantaran sinaptik, transkripsi gen, pengujaan CNS dan storan memori) dan mungkin mengawal suis antara penggunaan glukosa dan laktat semasa pengaktifan CNS, aktiviti sinaptik dan neuropatologi.

Pengekalan fungsi CNS normal memerlukan pengawalan homeostasis kalsium – pengawalseliaan CO saluran kalsium (K+ diaktifkan kalsium – diedarkan dalam kedua-dua sel mudah terangsang dan tidak terangsang, sangat sensitif kepada kepekatan dan voltan kalsium intraselular, dan mampu mengurangkan Ca yang bergantung kepada voltan{{4} } kemasukan melalui hiperpolarisasi membran dan berfungsi sebagai pengawal selia maklum balas negatif – dan Ca2+ channelfamilies) diperlukan untuk fungsi CNS yang normal. Mekanisme di mana CO mengawal saluran kalsium tidak jelas, kekal kontroversi, dan memerlukan kajian lanjut.

Telezhkin etal.163 mendapati bahawa sisa sistein 911 dalam ekor terminal C subunit BKCa manusia adalah penting untuk pengaktifan oleh CO.Bak et al.164 mencadangkan pembatasan teraruh Ca2+-petak bagi ulang-alik malat-aspartat yang mentakrifkan pra- dan kompartmen pasca sinaptik yang memetabolismekan glukosa dan glukosa serta laktat di mana yang kedua memaparkan korelasi positif antara metabolisme oksidatif glukosa dan isyarat Ca2+. Laktat juga penting untuk homeostasis kalsium.

Takata dan rakan sekerja165 menentukan bahawa sokongan penggunaan bylaktat fungsi sinaptik dikaitkan dengan pengaktifan saluran kalsium jenis NMDA dan L. Kajian untuk menentukan hubungan antara laktat dan CO pada homeostasis kalsium diperlukan.

Cl–

Homeostasis klorida (Cl–) melibatkan pelbagai interaksi yang kompleks dan penting untuk perencatan sinaptik, dan peraturan volum, dan menentukan kesan pengantaraan glisin dan penghantaran neuro GABA.166 Ketiadaan/kehadiran dan fungsi pengangkut dan saluran klorida (berbeza dalam jenis sel otak) memberi kesan. arah fluks Cl– dan fisiologi sel. GABA, neurotransmiter rangsangan semasa perkembangan CNS adalah perencatan pada orang dewasa. Penukaran GABA daripada rangsangan kepada perencatan telah dikaitkan dengan kepekatan intraselular Cl– – pada perkembangan awal Cl intraselular– adalah lebih tinggi daripada kepekatan ekstraselular, tetapi pada orang dewasa intrasel Cl– lebih rendah daripada ekstraselular Cl–.

Apabila GABA mengikat kepada reseptor GABAA, saluran ion Cl– terbuka, Cl– masuk dan membran pascasinaptik hiperpolarisasi dengan perencatan kemasukan Ca2+ neuron pascasinaptik.167Suis peranan berkaitan dengan ekspresi kation/kloridakotransporter NKCC1 dan KCC2 dan selari dengan kematangan CNS. Perencatan oleh GABA bergantung kepada kemasukan Cl– dan penerusannya pada penyemperitan Cl– daripada sel (elektrokimiaCl– kecerunan tidak habis) – dalam CNS dewasa, KCC2 penting untuk kesan perencatan litar insynaptic GABA (dan glisin).168Kation/klorida pengangkut bersama mempunyai peranan asas dalam pembezaan, penyakit, percambahan neuron, kerosakan, pemulihan, dan fungsi yang berkaitan dengan kesan pengantara reseptor plasmalemma dan saluran (iaitu, keplastikan sinaptik).

Pengangkut ion ini bergantung kepada daya elektrokimia ion Na+ dan K+ yang berinteraksi dengan Na+-K+ ATPasedan modulatornya – pengawalseliaan NKCC1 dan KCC2 ialah faktor pertumbuhan seperti insulin, faktor neurotropik yang berasal dari otak, dan konduktans transmembran fibrosis sista. pengawal selia, dan melalui fosforilasi enzim.169 Struktur dan mekanisme kedua-dua kotransporter kation/klorida ini menentukan pengangkutan electroneutral natrium, klorida, dan/atau kalium merentasi membran dan, dengan itu, penyerapan dan rembesan ion hentaman, pengekalan homeostasis ion, dan pengawalan isipadu sel – laluan pemindahan ion, sisa utama untuk aktiviti pengangkutan, dan tapak pengikat ion telah ditakrifkan.170,171 Pengangkut ion ini menentukan tindakan GABA – laktat telah dikaitkan dengan pelepasan GABA dan kesan CO (sebagai molekul pengujaan) dalam nukleus supraoptik hipotalamus bergantung kepada GABA .172,173 Hubungan ini memerlukan kajian lanjut yang mentakrifkan interaksi antara Cl–, GABA, CO, dan laktat terhadap kesihatan dan penyakit CNS.

K+

Empat ion utama turun naik dengan penembakan berirama dalam CNS. Ini termasuk Ca2+, Na+, Cl– dan K+. Sinergi antara ion ini menghasilkan aktiviti berayun. Astrocytes mengawal tembakan neuron dengan menjejaskan kepekatan ekstraselular.

Tahap K+ ekstraselular dalam CNS adalah rendah berbanding tahap intraselular dan kecerunan adalah penting untuk komunikasi sinaptik dan isyarat elektrik (dengan aktiviti neuron, peningkatan atransien dalam tahap ekstraselular dilihat). Jika homeostasis tidak dikekalkan, depolarisasi meluas sel-sel CNS boleh berlaku dan menjejaskan sinaps normal, penembakan neuron, dan pengambilan neurotransmiter.174-177Nyahcas neuron mengakibatkan pengaktifan saluran kalium berpagar voltan dengan K+ bergerak ke ruang ekstraselular.

K+ terkumpul diambil oleh astrosit jiran dan diagihkan semula melalui syncytium melalui pengaktifan persimpangan jurang.178,179 Dalam astrosit, glikogenolisis diperlukan untuk pengambilan saluran K+ ekstraselular yang meningkat.180,181 Kir (tujuh subfamili dengan masing-masing mempunyai berbilang ahli) dan Na{{ 6}}Pam K+ diperlukan untuk pengawalseliaan ekstraselularK+.174 Saluran Kir membentuk dan mengawal selia membran rehat sel yang boleh dirangsang dan, dalam astrosit, menjejaskan penimbal kalium (dan, oleh itu, keceriaan neuron.)182 Dalam CNS, Kir4.1 ialah modulator faktor neurotropik yang berasal dari otak.

Disfungsi saluran Kir4.1 astrocytic memudahkan ekspresinya dalam astrocytes (mengaktifkan kinase kinase kinase protein diaktifkan Ras/Raf/mitogen/kinasepathway dikawal isyarat ekstraselular) dan mungkin dikaitkan dengan gangguan psikiatri.183,184Hubungan CO dan laktat kepada saluran Kir dan mungkin Faktor neurotropik yang berasal dari otak dalam CNS belum ditakrifkan. CO, bagaimanapun, menghalang saluran Kir dalam kardiomiosit seperti juga H2S.185,186 Kesan saluran gasotransmitterson Kir dalam CNS belum dikaji. Kajian diperlukan untuk menilai kesan CO pada saluran Kir dan faktor neurotropik yang berasal dari otak dalam otak dan peranan laktat dalam proses metabolik ini (glikogenolisis adalah penting).

organ

Kesan pada sistem limfa

Keistimewaan dan saliran imun CNS dipengaruhi oleh hubungan antara sistem glymphatic CNS (sistem yang membenarkan perfusi CNS oleh CSF dan ISF) dan meningeallymphatics (peranan utama dalam saliran ISF, CSF, molekul yang berasal dari CNS, dan sel imun daripada CNS dan meninges. nodus limfa toperiferal).

Salur limfatik meningeal, juga penting dalam pertukaran kandungan terlarut antara CSF dan ISF, adalah kunci untuk membuang sisa selular, bahan terlarut, dan trafik imun daripada CNS.97,187,188 Sambungan antara dua sistem membolehkan aliran berterusan CSF yang meresap ke otak untuk disalirkan ke nodus periferal.96 Laktat sebahagiannya dibersihkan daripada CNS oleh kedua-dua sistem ini.

Walaupun oksigenase heme terlibat dalam pendarahan subarachnoid dan pembersihannya melalui limfatik meningeal, 189 interaksi antara pelepasan laktat, CO, dan sistem limfatik CNS belum ditentukan dan memerlukan kajian.

Kesan pada BBB

Integriti BBB adalah prasyarat kesihatan CNS normal. Gangguannya, seperti halnya strok, dikaitkan dengan edema serebrum dan kekurangan neurologi.190,191 Gangguan ini dikurangkan oleh molekul pelepas CO-3, yang mengurangkan kebocoran biru Evans dan edema otak, meningkatkan ekspresi reseptor faktor pertumbuhan yang berasal dari platelet, Zonula occludens-1, dan laminin, mengurangkan ekspresi metallopeptidase matriks-9, sekali gus melindungi pericytes, protein simpang ketat dan protein matriks.192 Laluan heme oxygenase-1 juga penting kepada penghijrahan dan pembezaan sel-sel progenitor endothelial yang penting kepada keutuhan BBB.193,194 Laktat juga mempengaruhi genesis penghalang dan fungsi BBB.14 Interaksi antara CO dan laktat pada BBB belum ditakrifkan dan perlu dikaji.

Selular dan rangkaian

Keplastikan sinaptik

Keplastikan sinaptik adalah penting untuk mengekalkan homeostasis dalam badan, untuk berkongsi maklumat penting di kalangan neuron, dan untuk mengawal selia penghantaran sinaptik atau transduksi isyarat elektrik ke rangkaian neuron. Upregulation atau downregulation CO mempengaruhi keplastikan ini dan, oleh itu, neuropathologies.195,196 Laktat juga merupakan molekul isyarat dalam keplastikan sinaptik - L-laktat merangsang ekspresi gen berkaitan sinaptikplastisitas seperti Arka, c-Fos dan Zif268 melalui mekanisme yang melibatkan reseptor NMDA. aktiviti dan isyarat hilirannya melonjakkan isyarat ekstraselular kinase yang dikawal selia 1/2.129,197,198 Perencatan yang terakhir meningkatkan eksositosis vesikel sinaptik dengan meningkatkan kemasukan kalsium melalui saluran kalsium jenis L.199 Menurun regulasi kinase kinase kinase/laluan isyarat ekstraselular/laluan isyarat2 yang dikawal oleh kinase 1 yang dikawal oleh mitogen. CO telah dicadangkan sebagai mekanisme yang mungkin.200,201 Interaksi antara CO dan laktatdan kesannya terhadap keplastikan sinaptik memerlukan kajian lanjut.

Sinaptogenesis/penyelenggaraan/penyingkiran

Perubahan dalam struktur dan organisasi otak semasa kita mengalami, belajar, dan menyesuaikan diri adalah neuroplastisitas (berterusan sepanjang hayat). Sambungan dalam otak sentiasa menjadi lebih kuat atau lemah.

Proses yang dikawal selia dan berbilang langkah ini ditakrifkan oleh pembentukan/pematangan sinaps neuron dan bergantung kepada pengawal selia utama, berlaku serentak di kawasan otak yang berbeza dan antara jenis neuron yang berlainan (neuron tunggal menerima beribu-ribu input sinaptik), dan dipengaruhi oleh input ekstrinsik, aktiviti neuron. , laluan isyarat intrinsik dan pengalaman deria. Perubahan dalam sinaptik atau neuroplastisitas dikaitkan dengan berbilang keadaan neuropsikiatri.

CO adalah penting untuk memulihkan keplastikan saraf dalam CNS dan dalam menstrukturkan keplastikan sinaptik dan sedang dinilai sebagai neuroterapi.194,195Perubahan biokimia yang berlaku dengan CO tidak ditakrifkan dengan baik dan sedang dinilai selanjutnya. Laktat ialah pengawal selia gen sinaptik dan mempengaruhi sinaptogenesis, penyelenggaraan, dan penyingkiran.70,194,202 Hubungan antara CO dan laktat onsynaptogenesis/penyelenggaraan/penyingkiran belum ditakrifkan.

Neurogenesis

Proses pembentukan neuron baru dalam otak, neurogenesis, adalah penting apabila embrio berkembang dan berterusan di kawasan otak tertentu selepas kelahiran dan sepanjang hayat kita.

Kepelbagaian neuron terhasil daripada neurogenesis terkawal semasa perkembangan embrio – sel stem saraf (identiti kompleks/fungsi antara subtipe senyap/aktivasi/perantara) membezakan dan menjadi jenis sel khusus pada masa dan kawasan tertentu dalam CNSdan dipengaruhi oleh faktor luaran. Dinamik mitokondria kini diketahui penting semasa proses ini dan keputusan nasib sel batang saraf - energetik yang dikawal mitokondria dikaitkan dengan perkembangan neuron. Bersepadu dengan proses ini, mitokondria adalah penting untuk menentukan replikasi dan pembezaan sel prekursor ini dalam CNS.

Peralihan kepada jenis sel yang lebih dibezakan disertai dengan penurunan regulasi glikolisis dan laluan pengoksidaan asid lemak dan biogenesis mitokondria.203-206 Tahap laktat mempengaruhi neurogenesis begitu juga dengan kehadiran CO.116,207-211Kajian diperlukan untuk menilai selanjutnya interaksi laktat dan CO pada neurogenesis (dan kesan pada neuropatologi).

Perkembangan dan bimbingan neuron

Otak manusia mengandungi lebih daripada 1 × 1011 neuron dan setiap neuron bersambung dengan neuron lain - akson dan dendrit tumbuh, berinteraksi dengan sel lain, dan secara terpilih menonjol untuk mencipta rangkaian berfungsi, bersepadu, diselaraskan dan berfungsi. Dimulakan dari peringkat akhir embrio dan menentukan pembezaan progenitor saraf, perkembangan neuron ditentukan oleh penyasaran/pertumbuhan akson, kematangan dendrit, pembentukan sinaps yang memerlukan penyepaduan program genetik intrinsik dan faktor ekstrinsik, dan kemoafiniti.

Sambungan sinaptik, dibentuk dan disingkirkan secara berterusan, keplastikan litar neural yang menentukan.212-215 Pemangkasan dendrit dan akson kepada litar neural yang matang adalah perlu untuk kesihatan CNS yang normal. Dalam tempoh 2 tahun pertama kehidupan (pada manusia), lebih separuh daripada sambungan yang terbentuk dalam batin dihapuskan. Neurit yang dipangkas adalah penting untuk membentuk semula rangkaian, dan boleh berfungsi sebagai neuron perintis yang boleh membimbing neuron lain, menghapuskan sambungan meluas yang terbentuk pada mulanya yang dibuat dalam proses pendawaian awal, menghapuskan cawangan yang berlebihan dan memudahkan program pembangunan.216-219Microglia (membentuk sehingga 10 –15% daripada semua sel dalam CNS mamalia) dikaitkan dengan penghapusan sinaps dan mempengaruhi kekuatan sinaptik – aktiviti neuron secara langsung boleh mengaktifkan mikroglia (mengesan keadaan berfungsi neuron.) Apabila CNS matang, mikroglia menyetempat di kawasan yang berbeza di seluruh otak.

Ini dianggap disebabkan oleh persekitaran mikro dan perbezaan fungsi – pengaktifan klasik dan pengaktifan alternatif yang berkaitan dengan tindak balas anti-radang dan pembentukan semula tisu. Microglia memantau parenkim CNS dan menjejaskan pembersihan sel dalam otak yang sihat, keceriaan neuron, neurogenesis, dan aktiviti sinaptik.

Fenotip boleh berubah daripada pemerhati kepada pro atau anti-radang sebagai tindak balas kepada keadaan. Penyelarasan laluan tertentu berdasarkan rangsangan boleh metabolisme altermitokondrial – perubahan dalam metabolisme dilihat dengan pengaktifan mikroglia. CO menjejaskan pernafasan mikrogliadan bergantung kepada kepekatan.220,221 Molekul pelepas CO 3 mempengaruhi pengaktifan mikroglia.222 Metabolisme mikroglial (termasuk metabolisme laktat) dipengaruhi oleh keradangan saraf.222,223 Interaksi antara kedua-dua sistem ini dengan pemangkasan dan penyakit neurodegeneratif belum ditakrifkan.

Mentakrifkan seni bina CNS

Seni bina otak terus berkembang dari semasa ke semasa dan merupakan proses berterusan yang bermula sebelum lahir dan berterusan sehingga dewasa. Ia terdiri daripada berbilion-bilion sambungan antara neuron individu merentasi kawasan otak yang berbeza - sambungan dan kemahiran saraf mudah terbentuk terlebih dahulu diikuti oleh litar dan kemahiran yang lebih kompleks - dan bergantung kepada interaksi gen dan pengalaman.

Keseluruhan isipadu otak berubah sepanjang hayat – pertumbuhan berlaku semasa zaman kanak-kanak dan remaja, pengurangan volum beransur-ansur kemudiannya dilihat, dan mungkin lebih banyak pertumbuhan atau tiada kehilangan tisu antara umur sekitar 18 dan 35 tahun, diikuti dengan kehilangan volum yang meningkat dengan penuaan. Atlas rujukan otak untuk mengenal pasti seni bina anatomi kompleks otak membantu menghubungkan struktur kepada fungsi.224,225Selepas kelahiran, sambungan terus dimodulasi berdasarkan persekitaran dan pengalaman dengan gen yang mempengaruhi pembinaan membran selular yang berbeza dan mentakrifkan molekul dan ion yang digunakan untuk CNS berfungsi.

Sinaps dan litar mikro, serta neuron, litar tempatan dan sistem/laluan, terjejas. Pengalaman adalah penting untuk pembangunan seni bina otak dan mempengaruhi gen – gen boleh dihidupkan atau dimatikan.226-228Keupayaan untuk mengubah seni bina otak sebagai tindak balas terhadap pengalaman berkurangan dari semasa ke semasa. Seni bina anatomi dan rangkaian struktur/fungsi mempengaruhi interaksi fungsi di dalam otak – perubahan dalam ketersambungan struktur disejajarkan dengan perubahan dalam ketersambungan berfungsi dan mencirikan perubahan otak dalam penuaan.228 Peningkatan laktat otak dilihat dengan penuaan otak - mekanismenya berbeza-beza mengikut kawasan otak yang berbeza( Status LDH adalah penting.)229,230 Perubahan seni bina otak yang semakin tua berada di bawah tekanan oksidatif – genesa heme oxygenase yang disebabkan. CO (produk tindak balas yang dimangkin oleh heme oxygenase) mempunyai kesan yang mendalam pada CNS.231,232 Peranan dan interaksi laktat dan CO dalam mengubah seni bina CNS memerlukan kajian lanjut.

Tahap sistemik

Kesan pada tidur

Laktat ialah biomarker tidur – kepekatan laktat kekal lebih tinggi semasa bangun berbanding tidur dan dengan kekurangan tidur paksa, meningkat dengan terjaga, dan berkurangan dalam beberapa minit tidur.84,233,234 Semasa tidur, terdapat penurunan kepekatan ISF, penurunan pengeluaran dan peningkatan pelepasan perivaskular laktat.37 Pengaktifan sistem glimfatik dengan perubahan keadaan dikaitkan dengan menurunkan CNSlactate semasa tidur.82 Ini mengubah nisbah laktat/piruvat (dan, oleh itu, potensi redoks NADH/NAD).83

Pada pesakit dengan apnea tidur obstruktif, CO yang dihembus berkorelasi dengan hipoksia semasa tidur, 235 tahap CO beredar selepas tidur meningkat pada mulanya, 236 dan laktat vena meningkat (diperbaiki dengan tekanan saluran udara positif berterusan).237,238 Faktor transkripsi proinflamasi faktor nuklear kappa B (dijejaskan oleh laktat dan laktat. CO) juga meningkat.239 Interaksi antara CO, laktat, dan faktor nuklear kappaB semasa tidur dan dalam apnea tidur obstruktif memerlukan kajian lanjut.

Peraturan keseimbangan tenaga

Otak adalah penting untuk mengekalkan keseimbangan tenaga - nukleus hipotalamus dan batang otak, kawasan otak utama untuk pengawalan keseimbangan tenaga, dipengaruhi oleh litar bukan homeostatik dan homeostatik (saling berkait dan bersepadu).

Litar saraf dalam CNS memproses maklumat mengenai penggunaan makanan, makanan, isyarat berkaitan makanan dan penyusuan serta keseimbangan tenaga dikaitkan dengan fungsi otak yang lebih tinggi dan proses degeneratif.240-242 5′ adenosine monophosphate-activated proteinkinase (AMPK), pengawal selia metabolik bagi seluruh organisma, deria AMP: nisbah ATP dan/atau adenosin difosfat/ATPdan mengekalkan keseimbangan tenaga dengan menggalakkan pengeluaran ATP dengan meningkatkan aktiviti/ekspresi protein yang terlibat dalam inkatabolisme dan memulihara ATP dengan mematikan laluan biosintetik.

Pengaktifan terpilih AMPK hipotalamus menafikan mekanisme pengesan glukosa/laktat hipotalamus.243AMPK yang diaktifkan juga merangsang ekspresi gen heme oxygenase-1 dan meningkatkan paksi isyarat faktor nuklear erythroid 2-relatedfactor 2/heme oxygenase-1. 244,245 Kajian lanjut diperlukan untuk mentakrifkan hubungan antara AMPK, laktat, dan CO yang berkaitan dengan peraturan keseimbangan tenaga.

Chemosensing

Chemosensing (penjanaan tindak balas kepada kehadiran rangsangan kimia) ialah fungsi deria asas dan bergantung pada gabungan kompleks isyarat transmembran pengantara reseptor, pengubahsuaian lipid, translokasi protein, dan pengaktifan/penyahaktifan pembezaan komponen terikat membran dan sitosol.

Sesetengahnya dimediasi oleh hujung saraf somatosensori saraf trigeminal, glossopharyngeal, dan vagus - bahan kimia mengaktifkan reseptor chemosensory melalui mekanisme yang berbeza daripada sistem deria lain dan hujung saraf boleh mencetuskan pelbagai sensasi dan refleks. Pertindihan kepekaan saluran ion individu kepada agonis kimia boleh mengakibatkan dalam pengaktifan gabungan pelbagai kelas hujung saraf oleh satu bahan kimia. Interaksi kompleks antara agonis kimia dan reseptor chemosensory membenarkan peniruan chemosensory oleh agen kimia yang berbeza.

Pelbagai kawasan CNS terlibat dalam menimbulkan tindak balas terhadap rangsangan kimia tertentu. Mekanisme kemosensori mungkin menjadi faktor penyebab penting dalam sesetengah penyakit neurologi, tetapi kajian untuk menilai peranan laktat dan/atau CO dalam chemosensing adalah kurang. Walau bagaimanapun, infusi laktat merupakan cabaran provokatif untuk gangguan panik dan dianggap berkaitan dengan mekanisme chemosensory.{{ 0}} Kesan CO pada perkara ini tidak diketahui. Kajian untuk menilai interaksi laktat dan CO pada chemosensing diperlukan.

RINGKASAN

Laktat tidak lagi dianggap "hanya produk sisa metabolisme." Keseluruhan kesihatan CNS dipengaruhi oleh kehadiran atau ketiadaannya dan sifat biokimianya. CO kini dikenali sebagai kritikal kepada pengeluaran laktat dan peranannya (sebagai bahan api, hormon, dan/atau molekul isyarat) dalam CNS. Kemudian keupayaan europrotektif L-laktat sebahagiannya bergantung pada integriti sistem heme-oksigenase dan, khususnya, CO. Penilaian lanjut diperlukan terhadap interaksi L-laktat/heme-oksigenase/CO untuk lebih memahami kesan ke atas penggunaannya dalam kesihatan CNS dan neuropatologi.

Rujukan

1. Bouzier-Sore AK, Voisin P, Bouchaud V, Bezancon E, FranconiJM, Pellerin L. Persaingan antara glukosa dan laktat sebagai substrat tenaga oksidatif dalam kedua-dua neuron dan astrocytes: kajian NMR perbandingan. Eur J Neurosci. 2006;24:1687-1694.

2. Medina JM, Tabernero A. Penggunaan laktat oleh sel-sel otak dan peranannya dalam pembangunan CNS. J Neurosci Res. 2005;79:2-10.

3. Magistretti PJ, Allaman I. Laktat dalam otak: daripada produk akhir metabolik kepada molekul isyarat. Nat Rev Neurosci. 2018;19:235-249.

4. Proia P, Di Liegro CM, Schiera G, Fricano A, Di Liegro I. Lactateas sebagai metabolit dan pengawal selia dalam sistem saraf pusat. Int JMol Sci. 2016;17:1450.

5. Adeva-Andany M, López-Ojén M, Funcasta-Calderón R, et al. Kajian menyeluruh mengenai metabolisme laktat dalam kesihatan manusia.Mitokondria. 2014;17:76-100.

6. Brooks GA. Sains dan terjemahan teori ulang-alik laktat.Cell Metab. 2018;27:757-785.

7. Dienel GA. Triniti metabolik, glukosa-glikogen-laktat, pautan sastrosit dan neuron dalam tenaga otak, isyarat, ingatan, dan ekspresi gen. Neurosci Lett. 2017;637:18-25.

8. Horvat A, Vardjan N, Zorec R. Menyasarkan astrosit untuk merawat gangguan neurologi: peningkatan laktat yang disebabkan oleh karbon monoksida dan noradrenalin. Curr Pharm Des. 2017;23:4969-4978.

9. Ames A, ke-3. Metabolisme tenaga CNS berkaitan dengan fungsi. BrainRes Brain Res Rev. 2000;34:42-68.

10. Baltan S. Bolehkah laktat berfungsi sebagai substrat tenaga untuk akson pada masa baik dan buruk, semasa sakit dan dalam kesihatan? Metab Brain Dis.2015;30:25-30.

For more information:1950477648nn@gmail.com