اثرات متقابل لاکتات و مونوکسید کربن بر محافظت عصبی و حفظ عصبی قسمت 1

چکیده

لاکتات که از لحاظ تاریخی به عنوان محصول زائد متابولیسم بی هوازی در نظر گرفته می‌شود، یک متابولیت در متابولیسم کل بدن است که برای عملکردهای طبیعی سیستم عصبی مرکزی (CNS) و یک مولکول سیگنال‌دهنده و هورمون قوی در CNS مورد نیاز است.

سیستم عصبی مرکزی یکی از مهم ترین سیستم های عصبی انسان است. این نقش حیاتی در فعالیت های فیزیکی، هوشیاری و حافظه ما دارد. به ویژه حافظه تأثیر زیادی بر زندگی و کار ما دارد.

سیستم عصبی مرکزی از دو بخش مغز و نخاع تشکیل شده است. پیچیدگی آنها ما را قادر می سازد به طرق مختلف فکر، درک و عمل کنیم. در این میان مغز هسته سیستم عصبی مرکزی است و یکی از شگفت انگیزترین اندام های انسان است. می تواند تفکر و ادراک ما را هماهنگ کند و حرکات مختلف بدن ما را کنترل کند. در عین حال، مغز بانک حافظه ما نیز هست. همه خاطرات در مغز ذخیره می شوند و زبان، دانش و تجربه زندگی ما از حافظه در مغز می آید.

رابطه بین سیستم عصبی مرکزی و حافظه بسیار نزدیک است. اگر مشکلی در سیستم عصبی مرکزی ما وجود داشته باشد، بر حافظه ما تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، هنگامی که سیستم عصبی مرکزی تحت تأثیر ضربه، مسمومیت، عفونت و عوامل دیگر قرار می گیرد، منجر به اختلالات شناختی و از دست دادن حافظه می شود. وقتی با این وضعیت مواجه می شویم، می توانیم اقداماتی را برای بهبود آن انجام دهیم.

اولین مورد ورزش مغز است. استفاده از مغز بهترین راه برای بهبود حافظه است. شما می توانید با انجام بازی های حافظه، یادگیری دانش جدید، به چالش کشیدن مشکلات فکری دشوار و غیره، سیستم عصبی مرکزی خود را تمرین دهید تا انرژی و انعطاف پذیری مغز را افزایش دهید.

دوم ورزش بدنی است. ورزش بدنی می تواند عملکرد قلب و عروق را بهبود بخشد، گردش خون را در مغز تقویت کند، استقامت بدنی را افزایش دهد و غیره که همه اینها می تواند به ما در بهبود عملکرد سیستم عصبی مرکزی و در نتیجه بهبود حافظه کمک کند.

علاوه بر این، ما نیز باید روحیه شادی داشته باشیم. ثبات عاطفی به عملکرد طبیعی سیستم عصبی مرکزی کمک می کند، به خصوص احساسات مثبت می تواند به بهبود حافظه ما کمک کند.

به طور خلاصه، رابطه بین سیستم عصبی مرکزی و حافظه بسیار نزدیک است. ما باید تمام تلاش خود را برای محافظت و تقویت سیستم عصبی مرکزی برای حفظ سلامت بدن و مغز و بهبود حافظه خود انجام دهیم. مشاهده می شود که باید حافظه را تقویت کنیم. سیستانچ می تواند حافظه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد زیرا سیستانچ یک داروی سنتی چینی با اثرات منحصر به فرد بسیاری است که یکی از آنها بهبود حافظه است. اثربخشی سیستانچ از ترکیبات فعال مختلف موجود در آن ناشی می شود، از جمله اسید تانیک، پلی ساکاریدها، گلیکوزیدهای فلاونوئید و غیره که می توانند سلامت مغز را از طرق مختلف ارتقا دهند.

روی 10 روش برای بهبود حافظه کلیک کنید

سیگنال‌های فعالیت عصبی معمولاً شکل‌گیری آن را عمدتاً در آستروسیت‌ها ایجاد می‌کنند و تولید آن به متابولیسم‌های بی‌هوازی و هوازی وابسته است. توابع وابسته به عملکردهای نرمال دینامیک، گسترده و در حال تکامل CNS هستند.

سطوح می تواند تحت شرایط فیزیولوژیکی طبیعی و با آسیب شناسی CNS تغییر کند. لاکتات، سوختی است که به آسانی احتراق می شود و در سراسر بدن پخش می شود، به عنوان منبع انرژی استفاده می شود و برای هموستاز CNS، انعطاف پذیری، حافظه و تحریک پذیری مورد نیاز است.

انتشار فراتر از ناحیه فعال نورون بر فعالیت نورون‌ها و آستروسیت‌ها در سایر نواحی مغز تأثیر می‌گذارد. سدسازی، عملکرد سد خونی مغزی، و بافر بین متابولیسم اکسیداتیو و گلیکولیز و متابولیسم مغز تحت تأثیر لاکتات. وجود یا عدم وجود مهم برای محافظت عصبی، با سیستم های محافظت عصبی L-لاکتات و هم اکسیژناز/مونوکسید کربن (agasotransmitter) مرتبط است.

اثرات مونوکسید کربن بر L-لاکتات بر محافظت عصبی تأثیر می گذارد - برهمکنش های گازوترنسمیتر با L-لاکتات برای ثبات CNS مهم است که در این مقاله بررسی خواهد شد.

کلمات کلیدی: آستروسیت ها فعل و انفعالات بیوشیمیایی؛ CNS; انتقال دهنده های گازی؛ میکروگلیا؛ حفظ عصبی؛ محافظت عصبی؛ الیگودندروسیت ها

مقدمه

لاکتات (که در سال 1780 کشف شد، به عنوان یک محصول زائد متابولیسم در نظر گرفته شد) یک مولکول ضروری برای متابولیسم بدن و توسعه و عملکرد طبیعی سیستم عصبی مرکزی (CNS) است. این سوبسترا برای اهداف انرژی اولیه و پیش ساز لیپیدها در الیگودندروسیت ها، آستروسیت ها و نورون ها در طول دوره پری ناتال است، اما ترجیحاً با ایسکمی مغز مرتبط است.

با این حال، شواهد نشان می دهد که لاکتات در شرایط فیزیولوژیکی در CNS یافت می شود.

در حالی که از آن به عنوان منبع انرژی استفاده می شود، برای هموستاز CNS، انعطاف پذیری، حافظه و تحریک پذیری نیز مورد نیاز است و اکنون به عنوان یک متابولیت ضروری در هماهنگی متابولیسم کل بدن به عنوان سوخت منطقه ای احتراق که در سراسر بدن جابجا می شود، شناخته می شود. مولکول و یک هورمون.3-7 این توابع به الزامات CNS برای عملکردهای فیزیولوژیکی طبیعی پویا، گسترده و در حال تکامل CNS وابسته هستند.

وجود یا عدم وجود برای محافظت عصبی CNS نیز مهم است و با سیستم‌های محافظت عصبی L-لاکتات و هم اکسیژناز/مونوکسید کربن (CO) (یک انتقال دهنده گاز) مرتبط است. برای ثبات CNS مهم است که در این مقاله بررسی خواهد شد.

پایگاه داده های زیر به طور سیستماتیک جستجو شدند: MEDLINE، EMBASE، و Cochrane. پایگاه‌های داده از زمان پیدایش تا 31 دسامبر 2020 جستجو شدند.

منابع لاکتات در سیستم عصبی مرکزی

لاکتات که یک محصول زائد متابولیسم بی هوازی در نظر گرفته می شود، نقش مفیدی در CNS دارد و تولید آن محدود به متابولیسم بی هوازی نیست. غلظت CNS به سطح لاکتات سرم، در دسترس بودن اکسیژن، شلیک عصبی، تخریب و سرعت متابولیسم بستگی دارد.

لاکتات به عنوان یک سوخت متابولیک مهم و یک پیام رسان بین سلولی عمل می کند - انتشار آن در فراسوی منطقه فعال نورون بر فعالیت نورون ها و آستروسیت ها در سایر مناطق مغز تأثیر می گذارد.{0}}

الیگودندروسیت‌ها با انتقال لاکتات از طریق کانال‌های میلینی سیتوپلاسمی و ناقل‌های مونوکربوکسیلات (MCT) به حمایت متابولیک عصبی کمک می‌کنند. شاتل لاکتات به سلول و شاتل آستروسیت-نورون لاکتات (جابه‌جایی لاکتات بین سلول‌هایی که لاکتات تولید می‌کنند و سلول‌هایی که لاکتات مصرف می‌کنند برای متابولیسم الیگودندروسیت مهم است).

این فرآیندها به لاکتات اجازه می‌دهند تا به عنوان مولکول سیگنال‌دهنده، منبع انرژی و پیش‌ساز گلوکونئوژنیک در CNS استفاده شود. 15 و شاید سوخت ارجح برای متابولیسم مغز.16

شاتل لاکتات در داخل و بین سلول‌ها و جذب لاکتات از طریق BBB نشان می‌دهد که در هموستاز CNS یکپارچه است، اگرچه انتقال آن در سراسر BBB با سرعت محدود است و تولید لاکتات در داخل مغز نیازهای CNS را منعکس می‌کند (متابولیسم و ​​استفاده پویا است).

لاکتات آستروسیت به نورون در طول استراحت رخ می دهد، اما با گلیکولیز تحریکی گلوکزتو لاکتات (میزان بیش از سرعت اکسیداسیون سوخت میتوکندری) در نورون ها نیازهای انرژی بیشتری را تامین می کند. و در مغز بزرگسالان در حال استراحت با سطوح پایه لاکتات خون، حدود 10 درصد از انرژی مورد نیاز مغز با اکسیداسیون لاکتات تامین می شود (می تواند با افزایش سطح لاکتات پلاسما بیشتر اکسید شود.) توپوگرافی لاکتات 19،20 CNS نشان دهنده بیولوژی / متابولیسم خاص منطقه است و مشابه است. بین افراد.{8}}

در ذاتی هموستاز لاکتات، حذف از CNS به همان اندازه مهم است - بسیاری از لاکتات تولید شده در CNS در طول فعالیت نورون به جای استفاده به عنوان منبع انرژی حذف می شود.

جذب از طریق BBB

BBB بسیار عروقی، یک رابط محافظ بین بدن و CNS، به طور انتخابی اجازه عبور مواد از جمله لاکتات را به مغز می دهد. اصطلاح BBB که ابتدا توسط Paul Ehrlich24 (که رنگی را به جریان خون موش تزریق کرد و متوجه شد که رنگ وارد مغز یا نخاع نمی شود) شناسایی شد، پس از مطالعات نشان داد که مواد مختلف تزریق شده به بطن های مغز منجر به علائم عصبی می شود، اصطلاح BBB توسط Lewandowsky معرفی شد. که هنگام تزریق داخل وریدی دیده نشدند.

میکروسکوپ الکترونی نشان داد که سلول‌های اندوتلیال مغز با یک لایه سلول‌های اندوتلیال مغز در تماس با نورون‌ها، آستروسیت‌ها، پری‌سیت‌ها و سلول‌های عضلانی صاف عروق، سدی بین خون و CNS ایجاد می‌کنند.

عملکرد BBB به سیگنال دهی و گفتگوی متقابل این واحد عصبی عروقی بستگی دارد. 26،27 اتصالات محکم (موانع عبور یون ها و مولکول ها از طریق مسیر پاراسلولی و حرکت پروتئین ها و لیپیدها بین ناحیه آپیکال و قاعده جانبی غشای پلاسمایی) و اتصالات چسبنده (به سلول های اپیتلیال اجازه می دهد قطبیت خود را با پروتئین ها و لیپیدهای مختلف در غشای پلاسمای آپیکال و پایه ایجاد کنند) یکپارچگی BBB را حفظ می کند.

اگرچه BBB به دلیل عملکرد مانع خود در محدود کردن حمل و نقل مواد سمی و/یا مضر از خون به مغز شناخته شده است، BBB همچنین دارای یک عملکرد حامل است که مسئول حذف متابولیت ها و انتقال مواد مغذی به مغز است. عملکرد به سد پاراسلولی، سد بین سلولی، سد آنزیمی و انتقال دهنده های جریان بستگی دارد.

انتشار غیرفعال و پروتئین‌های انتقال ویژه برای عملکرد ناقل ضروری هستند. جریان خون بر ساختار سلول BBB تأثیر می‌گذارد و عملکرد آن سفتی BBB را افزایش می‌دهد و بر تمایز سلول‌های اندوتلیال تأثیر می‌گذارد.

پاکسازی مواد از CNS شامل جریان دور عروقی، متابولیسم و ​​BBB.30،31L-لاکتات به عنوان یک انتقال دهنده حجم در نظر گرفته می شود و می تواند فواصل زیادی را از محل تولید (یعنی عضله) تا محل مصرف (یعنی CNS) با انتقال دهنده های مونوکربوکسیلات طی کند. (MCTs) واسطه انتشار لاکتات بین فضای خارج سلولی و سلول‌ها.

عبور لاکتات از طریق انتشار غیراشباع BBBby یا از طریق MCT ها در غشای پلاسمایی - تعادل بین غلظت لاکتات در خون و نتایج مغز (لاکتات سپس با پیرواتویا لاکتات دهیدروژناز متعادل می شود) - می تواند محدود شود.

با سطوح نرمال لاکتات پلاسما، انتشار غیراشباع لاکتات می تواند تا 50 درصد انتقال لاکتات از خون به CNS بالا باشد، و با سطوح بالای لاکتات پلاسما، تعادل تقریباً آنی رخ می دهد. MCT ها L-لاکتات (فراوان ترین مونوکربوکسیلات در مغز) را در غشاهای سلولی مختلف از جمله BBB حمل می کنند - انتقال همزمان آنیون مونو کربوکسیلات و پروتونوکورها. چهار حامل (MCTs 1-4) برای حمل و نقل دو طرفه، الکترونیکی خنثی 1: 1 پروتون‌ها و مونوکربوکسیل‌اسیدها (یعنی لاکتات) به حساب می‌آیند.

MCT2 بالاترین میل ترکیبی را برای لاکتات دارد - منطقه ای سازی MCTs 1-4 برای نشان دادن دخالت در جنبه های مختلف متابولیسم لاکتات پیشنهاد شده است و تولید آنها در شرایط مختلف متفاوت است.

پروتئین های جانبی (یعنی امبیجین، بازیگین، نوروپلاستین) برای فعالیت آنها ضروری هستند.

تولید لاکتات در مغز

مسیرهای مهم متابولیک، کاتابولیک و آنابولیک، ضروری برای زندگی/رشد/تقسیم CNS عبارتند از: گلوکونئوژنز/گلیکولیز، اکسیداسیون اسیدهای چرب، چرخه اوره، مسیر پنتوزفسفات، فسفوریلاسیون اکسیداتیو و چرخه اسید سیتریک.

گلوکز، سوبسترای اجباری انرژی CNS در انسان های نابالغ، به انتقال/متابولیسم گلوکز بستگی دارد، بیشتر توسط الیگودندروسیت ها و آستروسیت ها مصرف می شود و متابولیت های تولید و آزاد شده توسط آستروسیت ها و الیگودندروسیت ها توسط نورون ها به عنوان منابع انرژی استفاده می شوند.

سوبسترای انرژی ترجیحی مغز، لاکتات، یک سوبسترای انرژی مهم برای آکسون ها است، در قلب CNS مهم است و در اوایل زندگی منبع مهمی است و اکنون تصور می شود که یک متابولیت مهم مورد نیاز در مغز بزرگسالان است.

تولید لاکتات که در آستروسیت‌ها، میکروگلیا، نورون‌ها و الیگودندروسیت‌ها وجود دارد، از طریق مسیرهای متعددی انجام می‌شود و متابولیسم و ​​حذف به موقع آن سلامت و رفاه CNS را ارتقا می‌دهد - تغییر متابولیک به لاکتات در CNS با مقاومت در برابر بیماری، استرس و آسیب مرتبط است.

فرآیندهای متابولیک در CNS، وابسته به حضور انواع سلول‌های چندگانه و سطح رشد/بلوغ، منجر به نسبت پیرووات/لاکتات می‌شود که با بلوغ کاهش می‌یابد و در مناطق مختلف مغز متفاوت است.

فعل و انفعالات آستروسیت و نورون که برای متابولیسم لاکتات مهم است، نیازهای دینامیکی و تولید آن را منعکس می کند - متابولیسم گلیکول، لیز و گلیکوژن برای عملکرد طبیعی مغز، رشد و بهبودی ضروری است و می تواند منجر به تولید لاکتات شود.

تولید لاکتات CNS شامل مسیرهای زیر است: مسیر گلوکونئوژنز/گلیکولیز، اکسیداسیون اسیدهای چرب، چرخه اوره، مسیر پنتوز فسفات، فسفوریلاسیون اکسیداتیو و چرخه اسید سیتریک.4،7،38،39

مسیر گلوکونئوژنز/گلیکولیز

تولید گلوکز CNS از پیش سازهای غیر کربوهیدراتی (گلوکونئوژنز) یک فرآیند چند مرحله ای است - آنزیم های مورد استفاده در گلیکولیز ممکن است واکنش های برگشت پذیر را کاتالیز کنند. با این حال، سه واکنش غیرقابل برگشت وجود دارد:

1) Conversion of pyruvate to phosphoenolpyruvate: Pyruvate carboxylase: Pyruvate (cytosol) -> pyruvate (mitochondria) -> -> -> oxaloacetate (mitochondria) ->اگزالواستات (سیتوپلاسم)؛

Phosphoenolpyruvate carboxykinase: Oxaloacetate (cytoplasm) ->->->فسفونول پیرووات؛

2) Dephosphorylation of fructose-1,6 biphosphate: Fructose 1,6-biphosphate (cytoplasm) ->->->فروکتوز-6فسفات (سیتوپلاسم)؛

3) Dephosphorylation of glucose 6-phosphate: Glucose-6 phosphate (cytoplasm) ->->->گلوکز (سیتوپلاسم).

پیروات کیناز تبدیل فسفونول پیروات به پیرووات را کاتالیز می کند.

سپس پیرووات را می توان از طریق لاکتات دهیدروژناز به لاکتات تبدیل کرد. توانایی در دسترس بودن آنزیم ها بین سلول ها متفاوت است. برای مثال، آستروسیت‌ها فعالیت قابل‌توجهی 6-فسفوفروکتو-2-کیناز/فروکتوز-2،6-بیس فسفاتاز{4}}، یک مکانیسم کلیدی برای تنظیم گلیکولیز و گلوکونئوژنز از طریق سنتز یا هیدرولیز از خود نشان می‌دهند. فروکتوز-2،6-بیس فسفات.

تولید ترجیحی لاکتات از طریق مسیر گلوکونئوژنز/گلیکولیز پویا است و با توجه به نیازها، متابولیسم و ​​سلامت CNS تعیین می‌شود.40-45

For more information:1950477648nn@gmail.com