השפעות של אינטראקציות לקטאט ופחמן חד חמצני על הגנה עצבית ושימור עצבי חלק 2

מסלול חמצון חומצת שומן

ליפידים (המסווגים לחמש תת-קטגוריות עיקריות - חומצות שומן, טריגליצרידים, ספינגוליפידים, ליפידים סטרולים ופוספוליפידים) חשובים לתפקוד והתפתחות תקינים של מערכת העצבים המרכזית ומשמשים כמולקולות ביו-אקטיביות, מצעי אנרגיה, הפועלים כאבני בניין או שילוב של אלה.

יש קשר הדוק בין התפתחות לזיכרון. בחייו של אדם, התפתחות חשובה לא רק לבריאות גופנית, אינטליגנציה והתפתחות אישיותית אלא גם לזיכרון.

בשנים הראשונות לאחר הלידה, מוחו של התינוק מתפתח במהירות, וזוהי תקופה חשובה במיוחד של התפתחות המוח. במהלך תקופה זו, נוירונים במוח יקימו קשרים, וקשרים אלו יכולים לשפר את יכולת עיבוד המידע של המוח. זו הסיבה שחינוך מוקדם בינקות ובגיל הרך הוא כל כך חשוב.

במקביל, גם הזיכרון מושפע מתקופה זו. בשלב זה, למוח של ילדים יש יכולת חזקה לקלוט מידע חיצוני, כך שהם יכולים לזכור בקלות דברים רבים. לאנשים רבים יש זיכרונות ילדות ברורים ומפורטים, דבר הנובע מהשפעת שלב התפתחות המוח בתקופה זו.

בתהליך הצמיחה העתידי, המשך שמירה על הרגלי חיים טובים וחיים סדירים תורם לבריאות והתפתחות גופנית, וזו גם דרך חשובה לשיפור הזיכרון. למשל, פעילות גופנית סדירה, זמן שינה מספק והרגלי אכילה בריאים. הרגלים טובים אלו יכולים לעזור לאנשים להישאר בריאים ולשפר את האינטליגנציה והזיכרון.

בקיצור, התפתחות וזיכרון אינם ניתנים להפרדה. לחינוך מוקדם ותהליך הגדילה יש השפעה חשובה על התפתחות המוח. שמירה על אורח חיים בריא יכולה לעזור לאנשים לשמור על מצב גופני טוב ולשפר את הזיכרון. כל עוד נקדיש תשומת לב תמידית להתפתחות ובריאות, ונעבוד קשה על מנת לממש ולתחזק את גופנו, נוכל ליצור לעצמנו חיים מספקים, מאושרים ובריאים. ניתן לראות שאנו צריכים לשפר את הזיכרון, ו-Cistanche יכולה לשפר משמעותית את הזיכרון מכיוון של-Cistanche יש השפעות נוגדות חמצון, אנטי דלקתיות ואנטי-אייג'ינג, שיכולות לסייע בהפחתת חמצון ותגובות דלקתיות במוח, ובכך להגן על בריאות המוח. מערכת העצבים. בנוסף, Cistanche יכול גם לקדם צמיחה ותיקון של תאי עצב, ובכך לשפר את הקישוריות והתפקוד של רשתות עצביות. השפעות אלו יכולות לסייע בשיפור הזיכרון, יכולת הלמידה ומהירות החשיבה, ויכולות גם למנוע את התרחשותם של הפרעות בתפקוד קוגניטיבי ומחלות ניווניות.

לחץ לדעת 10 דרכים לשיפור הזיכרון

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 (איור 1).

חמצון מיטוכונדריאלי של חומצות שומן מביא לאנרגיה - רצף חוזר של ארבע תגובות המזוזות על ידי acyl-CoAdehydrogenase, enoyl-CoA thiolase, hydroxy acyl-CoA dehydrogenase, ו-ketoacyl-CoA thiolase.

אצטיל-CoA מביאה למולקולת אציל שומנית קצרה יותר בשני פחמנים - מחזור התגובה חוזר על עצמו (איור 1). עם מספר אי-זוגי של אטומי פחמן, פרופיוניל-CoA הוא התוצר הסופי. האצטיל-CoA נכנס למחזור החומצה הטריקרבוקסילית, וייתכן שנוצר פירובט, ואולי גם לקטט. Propionyl-CoA הופך ל- succinyl-CoA (מצע לגלוקוניאוגנזה באמצעות היווצרות אוקסלואצטט).

עלולים להיווצר פירובט ואולי גם לקטט.46-50ציטופלזמי אציל שומן CoA הופך לאציל קרניטין שומן על ידי קרניטין אציל טרנספראז I, אנזים של העלה הפנימי של קרום המיטוכונדריה החיצוני. אזילקרניטין שומני מועבר על ידי אנטי-פורט בתמורה לקרניטין חופשי אל המשטח הפנימי של הממברנה המיטוכונדריאלית הפנימית.

Therecarnitine acyl transferase II הופך את התהליך, מייצר acyl-CoA שומני וקרניטין. מנגנון הסעה זה נדרש רק עבור חומצות שומן ארוכות שרשרת כדלקמן:

חומצות שומן בעלות שרשרת בינונית וקצרה אינן תלויות קרניטין. הן חוצות את הממברנות המיטוכונדריות ומופעלות במיטוכונדריה. באסטרוציטים ובמיטוכונדריה של הנוירון ובציטוזול, ארבעת השלבים של חמצון כוללים דה-הידרוגנציה של ה-acyl-CoA השומני ליצירת קשר כפול טרנס בין לפחמן (דורש דהידרוגנאז של acyl-CoA קצר, בינוני וארוך, אלקטרון שהוסר מועבר לפלאבין אדנין דינוקלאוטיד) , הידרציה של הקשר הכפול, דה-הידרוגנציה של קבוצת הידרוקסיל לקטון (הוסר האלקטרון הועבר ל-NAD+), אצילציה (הוספת CoA וייצור אצטיל-CoA.

מחזור אוריאה

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->->->מלאט.51-54

מסלול פוספט פנטוז

מתרחש בציטוזול, מסלול הפנטוז הפוספט הוא אנבולי יותר מאשר קטבולי, מייצר מקבילים מפחיתים, מייצר ריבוז 5-פוספט (הדרוש לסינתזה של נוקלאוטידים וחומצות גרעין) ואריתרוז 4-פוספט (הדרוש עבור סינתזה של חומצות אמינו ארומטיות), ומקושרת לגליקוליזה. במהלך השלב החמצוני (בלתי הפיך), גלוקוז 6-פוספט עובר חילוף חומרים לריבולוז 5-פוספט. האחרון יכול לעבור חילוף חומרים לפרוקטוז 6-פוספט במהלך השלב הלא חמצוני (הפיך.)

זרחן חמצוני

הנשימה התאית תלויה בגליקוליזה (ציטוסול) הגורמת לפירובט, הפירובט לאצטיל-CoA (מיטוכונדריה), מחזור חומצת לימון (אצטיל-CoA משתנה במיטוכונדריה לייצור מבשרי אנרגיה), וזרחן חמצוני (או תהליך זרחן מקושר להובלת אלקטרונים) כאשר הובלת אלקטרונים ממבשרי האנרגיה ממחזור חומצת לימון מובילה לזרחון של אדנוזין דיפוספט המייצר ATP (מתרחש במיטוכונדריה).

ניתוק הקשר בין גליקוליזה לזרחון חמצוני כרוך בחלוקה בין פירובט (המצע העיקרי לזרחון חמצוני המונע על ידי גלוקוז) לבין לקטט. במיטוכונדריה, succinate מופחת ל- fumarate על ידי קומפלקס II.

זה האחרון נכנס למעגל קרבס וניתן לייצר פירובט (ולאחר מכן לקטט באמצעות הלקטאט דהידרוגנאז(LDH)).58-60 ייצור תחמוצת החנקן מעכב גם את שרשרת הנשימה המיטוכונדריאלית בציטוכרום קוקסידאז באסטרוציטים ורוב הגלוקוז הנצרך משתחרר כלקטט. 61

מחזור חומצת לימון

חמצון של אצטיל-CoA ל-CO2 על ידי מחזור חומצת לימון הוא התהליך המרכזי בייצור אנרגיה. התהליך גם מביא להיווצרות של תוצרי ביניים שניתן להמיר בעיקר לחומצות שומן, נגזרות של גלוקוז, חומצת אמינו-בוטיריק (GABA), גלוטמט, גלוטמין ואספרטט.

האיזון בין שני התהליכים הביוכימיים הקשורים למחזור (אנפלרוזיס וקטפלרוזיס) חיוני לפיזיולוגיה תקינה של מערכת העצבים המרכזית.62 קרבוקסילציה של פירובאט חשובה לסינתזה נטו של גלוטמט, GABA ואספרטט (אנפלרוזיס) וקשורה לפעילות מוחית - שטף דרך פירובט-קרבוקסילאז הוא גבוה יותר במצב ער בהשוואה להרדמה עמוקה-פנוברביטלית.63

עם זאת, המוח אינו יכול לבצע חילוף חומרים מלא של 4- ו-5-מולקולות פחמן - יש להסיר אותן באמצעות קטלרוזיס, תהליך שעשוי להיות מקושר לתהליכים ביוסינתטיים וכתוצאה מכך לסינתזה של חומצות שומן וחומצות אמינו וגלוקוניאוגנזה.

נראה כי גלוטמט הוא המולקולה המחברת בין אנפלרוזיס לקטפלרוזיס במחזור קרבס.

אנזים מאלי ציטוסוליים ופוספואנולפירובאט קרבוקסיקינאז באסטרוציטים הופכים מלאט ואוקסלואצטט ללקטאט שעוזב את המוח (דם או מערכת פרי-חדרי). זרימה של לקטט מאפשרת קרבוקסילציה מתמשכת של פירובאט.64-66

תנועה של לקטט במוח מעבורות לקטט

השערת מעבורת הלקטאט מתארת ​​את תנועת הלקטט בתוך ובין תאים ומבוססת על התצפית שלקטט נוצר ומנוצל באופן רציף בתאים מגוונים בתנאים אנאירוביים ואירוביים כאחד.

המרה הדדית של לקטאט ופירובאט מתרחשת באמצעות דהידרוגנאז לקטט ומיוצרת באתרים עם שיעורים גבוהים של גליקוליזה וגליקוגנוליזה. לקטט ממלא תפקיד חשוב כמעבורת וניתן להעביר אותו לאתרים סמוכים או מרוחקים וניתן להשתמש בו כמבשר גלוקונאוגני או כמצע לחמצון.

ההשערה מתייחסת גם לתפקיד של לקטט בבקרה ליפוליטית, איתות חיזור וביטוי גנים ומאשרת את תפקידו של לקטט באיתות תאים, קישור אנדוקריני/אוטוקריני/פאראקריני בין מטבוליזם חמצוני וגליקוליטי, ואספקת מצעים גלוקונאוגניים וחמצוניים הנחשבים ל-L-lactate. קשר בין מסלולים אירוביים וגליקוליטיים (מצע לנשימה מיטוכונדריה ותוצר של גליקוליזה).

תאים ליצרני לקטט גליקוליטי מספקים לקטט הנקלט על ידי רשת הדם והמיטוכונדריה (תאי צרכנות לקטט חמצוני.)67,68 האניון זמין מטבולית בתנאים אירוביים וחשוב בלולאת משוב מסובכת - ייצור לקטט מקודם עם ירידה ברמות ATP מה שמוביל ליכולת התאים לקדם הומאוסטזיס של ATP.

ידוע שמצב חיזור, שיפוע ריכוז ו/או שיפוע pH מניעים את המעבורות הללו.6 אינטראקציות בין תא ל-cellactate חשובות לתפקוד CNS. יש תפקוד פיזיולוגי לא תקין והקשר בין אסטרוציטים לנוירונים - מעבורת אסטרוציטים-נוירון לקטט.

עלייה בפעילות הסינפטית או מצבי גלוקוז נמוכים מביאה להעברת לקטט מאסטרוציטים לנוירונים המחזקים את חילוף החומרים החמצוני העצבי.

אסטרוציטים מבטאים MCT4 (טרנספורטר בעל זיקה נמוכה ללקטאט המצביע על כך שלקטט המיוצר על ידי גליקוליזה מיוצא.) נוירונים מבטאים MCT2 (טרנספורטר בעל זיקה גבוהה ללקטאט).

ההשערה היא שאסטרוציטים מייצרים לקטאט אשר לאחר מכן נקלט על ידי נוירונים ומחומצן לאנרגיה.69-71 יש גם מעבורות אחרות של תא ל-cellactate של מערכת העצבים המרכזית, ואלה כוללים מיקרוגליה וניצול מועדף של לקטט בתנאים פתולוגיים, פעילות של מעבורות lactate בפגיעה מוחית טראומטית ומחלות ניווניות עצביות, ומעבורת lactates astrocyte-microglia.6,15,72,73.

תא לתא, כאשר הם מחוברים לתוך תאיים, מעבורות לקטט מאפשרות נוכחות בו-זמנית של מסלולים גליקוליטים (כלומר, גלוקוז ללקטאט) וחמצון (כלומר, לקטט לפירובט לאצטיל-CoA). מסלול לקטט תוך תאי זה - החלפת לקטט והמרה לפירובט השומר על איזון החיזור בציטוזול ובמיטוכונדריה - נחשב לקיים בין ציטוזול למיטוכונדריה ובין ציטוסול לפרוקסיזומים.15,74

מערכת גלימפטית

כ-60% עד 68% מתכולת המים הכוללת של המוח נמצאת בתוך החלל התוך תאי ו-32-40% בחלל החוץ תאי (12% עד 20% בנוזל הבין-תאי (ISF), 10% בנוזל השדרה (CSF), 10 % בדם.) ה-CSF, שנוצר על ידי מקלעות הכורואיד (ללא BBB), תלוי בתנועה האוסמטית והידרוסטטית של נוזל, קריסטלואידים וקולואידים מפלזמה לתוך הסטרומה.

למערכת הגלימפטית, מאזן הנוזלים האינטגרלי של מערכת העצבים המרכזית והרחקת פסולת, יש תעלות פרי-וסקולריות תלויות גליה שנוצרות על ידי תאי אסטרוגליה, תלויה באקוופורין (AQP) 4 תעלות מים על רגלי קצה אסטרוציטים, בעלת פינוי פרי-ורידי ומסלולי זרימה פרי-עורקיים, מחוברת ל מערכת הלימפה הקשורה לדורה, עצבי הגולגולת וכלי הדם הממוקמים ביציאות הגולגולת, ומאפשרת הסרה מתמשכת של ISF ו-CSF של מוצרים מולקולריים שעלולים להזיק.

הפעילות מוגברת במהלך הרדמה כללית ושינה ופוחתת עם שבץ מוחי, סוכרת, מחלת אלצהיימר והזדקנות.75-82 לקטט של מערכת העצבים המרכזית (גבוהה יותר בזמן ער מאשר בזמן שינה וקשור להפחתה עם גליקוליזה מוחי), סמן אביו של מחזור שינה-ערות , מיוצא כלקטט על ידי מערכת הגלימפה - ריכוז לקטט במוח נמצא בקורלציה הפוכה עם פינוי גלימפטי-לימפתי וכתוצאה מכך יחס לקטט/פירובט (ופוטנציאל חיזור NADH/NAD) - ויורד במהירות עם תחילת השינה.

סילוק לקטט במהלך השינה בשילוב עם היעדר חיסול בזמן ערות מביא לעלייה ב-redoxstate עם ערות (ביחס לשינה.)83-85

חיסול לקטט מהמערכת המרכזית

שמירה על רמת לקטט תקינה ב-CNS תלויה בשימוש שלו לעומת הצטברותו. בעוד שהמוח המנוחה משחרר לקטט (שחרור ממבני מוח שונים בתנאים בסיסיים), הדבר גדל בהדרגה עם הפעלת המוח.86

פינוי הלקטאט הכולל נקבע על ידי חילוף החומרים שלו ב-CNS, הפרשה דרך נימים, או הפרשה דרך ה-CSF - מערכות פינוי יכולות להיות באמצעות CSF, ISF בתוך ה-CNS ודם. :1) הלימפה של קרום המוח,89 מערכת הגלימפה,83,90 והמערכת הפרי-עורקית התוך-מורלית.91,92מערכת הלימפה היא חלק ממערכת כלי הדם.

באופן היקפי, הפלזמה מסוננת דרך האנדותל של כלי הדם של הנימים בחלל החוץ-תאי, כאשר למעלה מ-80% נספג בחזרה לתוך כלי ורידים והשאר בנוזל החוץ-תאי או ISF.

לאחר מכן, ISF מסונן בחזרה לתוך הלימפה אשר מחזירה אותו למערכת הוורידית. ב-CNS, נפח נוזל המוח קבוע, יש הגבלת BBB של סינון נוזלים מפלזמה לתוך המוח, ואין הסכמה משותפת לגבי היווצרות ISF במוח.

שלושת המודלים של היווצרות ISF שהוצעו כוללים ייצור על ידי חילוף חומרים במוח, הפרשת נימי מוחית של מומסים, ו-ISF הוא חלק מ-CSF ממוחזר (זורם ממקלעת כורואיד אל החלל התת-עכבישי ואז אל החלל הפריווסקולרי שבו CSF מתמזג עם ISF שנוצר על ידי המוח. נימי דם) - תקשורת לימפתית עם נוזלי מוח משפיעה על פינוי הלקטאט וכן על פינוי פסולת, חיידקים, וירוסים, רעלים וכו'.93-95

רשת כלי הלימפה הנרחבת של קרום המוח המסייעת בפינוי מקרו-מולקולרי וסחר בתאי מערכת החיסון ב-CNS מתקשרת גם עם מערכת הגלימפה, מערכת המאפשרת זלוף CNS על ידי ISF ו-CSF וסילוק חלקי-עורקי משלים.96-98

עודף או מעט מדי לקטט

שמירה על רמות הלקטט הכרחית לבריאות ולרווחה תקינה - עודף או מעט מדי יחסית עלול לגרום לשינויים בחילוף החומרים בגוף. תנודות אינן נובעות בדרך כלל מרמות חמצן נמוכות מכיוון שעלולה להופיע היפרלקטטמיה עם זלוף/חמצן רגיל של רקמות והיפולקטטמיה יחסית עם זלוף/חמצן לקוי של רקמות.

למרות שייצור לקטט (המבשר הגלוקוניאוגני העיקרי, מולקולת איתות ומקור אנרגיה עיקרי) מתרחש בדרך כלל בזמן מנוחה, הוא מוגבר עם אלח דם, דלקת לבלב, טראומה, אי ספיקת לב וכו'68,99-102 החמצת לקטית, ייצור יתר. או ניצול חסר של חומצת חלב כשהגוף אינו מסוגל להסתגל לשינויים אלו, קשור להצטברות חומצה ולחוסר איזון ברמת ה-pH בגוף.

רמות גבוהות משמשות כסמן ביולוגי לסיכון ולטיפול, ורמות גבוהות קשורות לסיכון מוגבר למוות ללא תלות באיברים ובהלם.103-105 תכנות מחדש של חילוף החומרים הסלולרי, חוסר גמישות מטבולית וירידה בהתפשטות התא.106-111 השפעות על מערכת הלב וכלי הדם עלולות לגרום לתגובתיות נמוכה של מערכת כלי הדם לנושאי כלי דם ולהפחתת התכווצות הלב. יחס NAD+/NADH, ייצור מיני חמצן תגובתיים, ויסות גנים, שחרור של גורם גדילה אנדותל כלי דם/אינטרלוקין-1/גורם גדילה משתנה- והפעלה של סירטואינים מושפעים.101,109-112 לקטית חמורה חמצת הוצעה כתנאי הכרחי לאוטם מוחי מאיסכמיה מלאה.

ייתכן שהסיבה לכך היא חילוף חומרים מוגבר של גלוקוז במוח ללקטט והשפעתו על אסטרוציטים, שכן עודף לקטאט נחשב למזיק למערכת העצבים המרכזית ויכול להשפיע על התאוששות מטראומה מוחית, אנוקסיה, אפילפסיה ואיסכמיה. מוצר או מצע שימושי.

בעוד שפתולוגיות חריפות וכרוניות משנות את חילוף החומרים במוח וכתוצאה מכך משנים את ריכוז האינלקט, לקטט הוא חומר דלק מועדף על פני תכשירי מוח של גלוקוזין. 32,112,113 כאשר יש עלייה בלקטאט בדם בבני אדם מתאמנים (או כאשר מסופק לקטט אקסוגני), לקטט הוא המרכיב העיקרי של הגלוקוזונאוגגן ותחליף הגלוקוז. גלוקוז כמצע אנרגיה - ספיגת הלקטט במוח עולה.

תפקוד קוגניטיבי משופר בחולדות פגועי מוח שקיבלו טיפול תוך ורידי ללקטאט ועלייה מהירה בביטוי חלבון MCT של חלבון לקטאט במוחות של חולדות בעקבות פגיעה מוחית טראומטית מצביעים על כך שחילוף החומרים של לקטט בבני אדם בעקבות פגיעה מוחית טראומטית הוא משמעותי להחלמה. תפקידים של לקטט במטבוליזם תקין של המוח ועם פתולוגיה של מערכת העצבים המרכזית מוגדרים מחדש.

לקטט תומך בגלוקוניאוגנזה של כליות הכבד שחשובה לחילוף החומרים במוח, ייצור על ידי הגוף מספק גלוקוז למוח הפגוע בעקיפין, לקטט מסומן איזוטופי נצרך ישירות ומשמש את המוח האנושי הפגוע, ועירוי לקטט אקסוגני מגביר את אספקת המצע המוחי.{ 0}} שינויים בלקטאט, המשקפים את הבריאות המטבולית הכוללת, מושפעים מה-אוקסיגנז (ו-CO) ומשפיעים על בריאות מערכת העצבים המרכזית.

השפעות פחמן חד חמצני על לקטט במערכת העצבים המרכזית

ריכוז הלקטאט החוץ-תאי של מערכת העצבים המרכזית עולה עם נוירופתולוגיה כמו גם הפעלה של מערכת העצבים המרכזית - שניהם מביאים לשחרור משמעותי של לקטט.117 האחרון, אשר יכול להיות קשור לרעילות אקציטואלית, עלול לגרום לנזק נוירוני ולמוות, שכן רעילות אקציטו היא מרכיב עיקרי בפתולוגיה של מערכת העצבים המרכזית.{{2} }L-lactate (מגן על נוירונים מפני אקסיטוטוקסיות, מווסת ומטבוליט ב-CNS, מווסת את הביטוי של פלסטיות סינפטית וגנים נוירו-protection בנוירונים בקליפת המוח, מקדם אנגיוגנזה/בריחה חיסונית/נדידת תאים, משמש כמצע חוסך גלוקוז, מווסת את זרימת הדם המוחית ,וממלא תפקיד חשוב בלמידה ובזיכרון)123-127פועל כמולקולת איתות במצבים פתולוגיים,123-125 מגן על עצבים, וההשפעות מכוונות להולכה עצבית.

נמצא כי CO מווסת את רמות L-lactate באסטרוציטים ומספקת עדות לכך שהמערכות Heme oxygenase ו-L-lactateneuroprotective מקיימות אינטראקציה.8 הקשר בין L-lactate CNS למערכת Heme oxygenase/CO מורכב. התכונות הציטו-פרוקטטיביות של ה-heme oxygenases מיוחסות לייצור CO.

הייצור האנדוגני מקורו במטבוליזם של heme (לפחות 86%) ומקורות בלתי תלויים heme הכוללים פרוקסידציה של שומנים מזורזת אסקורבט בברזל של ליפידים מיקרוזומליים ופוספוליפידים, חמצון פוטו של תרכובות אורגניות, חמצון אוטומטי ואנזימטי של פנולים, והפחתה ofcytochrome b5.

Heme oxygenase isozymes מזרזים את השלב הראשון המגביל את הקצב בפירוק ה-heme ל-CO, ברזל וביברדין. השפעות נוירו-הגנתיות של CO הן בחילוף החומרים (תמיכה מטבולית, ויסות של זרימת דם מקומית, סינתזה/אחסון גליקוגן, היווצרות של הנוירו-גליה -יחידת כלי דם וממשק גליה-וסקולרי), מולקולרית (וויסות pH, הובלת מים/הומאוסטזיס, הומאוסטזיס של נוירוטרנסמיטר, הומאוסטזיס יונים), איבר (השפעות על מערכת הלימפה ו-BBB), תאי/רשת (פלסטיות סינפטית, סינפטוגנזיס/תחזוקה/ חיסול, נוירוגנזה, התפתחות/הכוונה של נוירונים, הגדרת הארכיטקטורה של מערכת העצבים המרכזית) ורמות מערכתיות (משפיעות על השינה, מווסתת איזון אנרגיה, חשובה לזיהוי כימו). אינטראקציות בין CNS L-lactate וה-heme oxygenase/COsystems המשפיעות על הגנה עצבית יכולות להתרחש ברמות מרובות.

מטבולי

תמיכה מטבולית

חילוף חומרים אנרגטי תומך בתפקוד מוחי, בעל טווחים דינמיים מרגע לרגע, כרוך באינטראקציות פונקציונליות ומטבוליות חיוניות בין נוירונים ואסטרוציטים, והוא ממודר.

נוירונים ואסטרוציטים תלויים זה בזה לתמיכה מטבולית של מערכת העצבים המרכזית. היווצרות לקטט על ידי אסטרוציטים היא תגובה לגירוי נוירוני - לקטט תוסף אספקת אנרגיה של מערכת העצבים המרכזית במהלך אאוגליקמיה, עשוי לתרום לעלייה ברזרבות ה-ATP (המוח נותן עדיפות לוויסות ריכוז ה-ATP שלו), והוא מצע ראשוני למחזור חומצה טרי-קרבוקסילית.

קצב חילוף החומרים החמצוני באסטרוציטים יכול לעלות באותה מידה כמו קצב חילוף החומרים הנוירונים בתגובה לגירוי חושי. בסביבה זו, קיים שיפוע לקטט עומד עם ריכוז לקטט גבוה יותר באסטרוציטים מאשר נוירונים ונוירונאלקטאט עשוי להיות מוחלף לנוירונים סמוכים עם ריכוזי לקטט נמוכים יותר או המרחב החוץ תאי.

קליטת K+אסטרוציטית, אך לא ספיגת גלוטמט מצמדת של Na+-אסטרוציטית, היא חשובה להקמת שותפות מטבולית של נוירון-אסטרוציטים. ירידה במדד החמצן-גלוקוז - מלווה בגירוי של יצירת פירובטים (ולכן, היווצרות לקטט) ונשימת אסטרוציטים - נראית גם עם הפעלה נוירונית. -תאים עצביים (כלומר אסטרוציטים) ואסטרוציטים מכילים גליקוגן אשר יכול לעבור טרנספורמציה ל-L-לקטט (ראה לעיל).

רמות מקומיות מוגברות של CO עשויות להגביר את היווצרות L-lactate של אסטרוציטים, ולכן, להשפיע על הביטוי של מחלות נוירולוגיות.8 דרושים מחקרים כדי להעריך עוד יותר את ההשפעות של CO על היווצרות אסטרוציטלקטאט (ועל תמיכה מטבולית) והמשחק בין CO, היווצרות לקטט אסטרוציטים, תמיכה מטבולית, ומחלות נוירולוגיות.

ויסות זרימת הדם המקומית

צימוד נוירווסקולרי מביא לעלייה מקומית בזרימת הדם כדי להתאים לדרישות האנרגיה ומתרחש פיזיולוגית ובמחלה ברמות הנימים והעורקים (באופן מכניסטי.).

ברמת הנימים, זה תלוי באיתות סידן (שינויים בריכוז הסידן בתגובה לפעילות העצבית.) התרחבות העורקים תלויה בהפעלת קולטן Nmethyl-D-aspartate (NMDA) וסינתזת החנקן חמצן. 130 CO ולקטאט משפיעים על איתות סידן ועל קולטני NMDA ו, לכן, זרימת דם מקומית של מערכת העצבים המרכזית והאחרונה עשויה להיות תלויה בריכוז CO.

CO ידוע כמאפנן כלי דם אנדוגניים המתפקד גם כמכווץ כלי דם וגם כמרחיב כלי דם והוא מגן מאוד על כלי הדם. ייתכן שהפעולה מכווצת כלי הדם קשורה ליצירת מיני חמצן תגובתיים.131ב-CNS, הגזוטרנסמיטר מרחיב את העורקים המוחיים. גירויים מרחיבי כלי דם (התקפים, היפוקסיה, אדנוזין דיפוספט, גירוי גלוטמטרגי) מביאים לעלייה ב-CO. CO נקשר לתא שריר חלק Ca2+-פעיל K+ ערוץ BKCa) heme הקשור לערוץ אשר מוביל לעלייה ב-Ca{{4 }} ניצוצות צימוד ל-BKCa (נקשר גם ישירות לערוץ BKCa במקומות שונים) וכתוצאה מכך הרחבת כלי דם. עיכוב של heme oxygenase משפיע על התרחבות כלי הדם לגירויים אלה.

אפופטוזיס ומסלולי יצירת חמצון גם מעוכבים. 132,133 לקטט עשוי לפעול כמווסת תלוי מינון של מיקרו-סירקולציה מוחית על ידי השפעה על התגובה ההיפר-אמיתית, אשר עשויה להיות קשורה לפגיעה בחיזור ציטוזולי, ואופטימיזציה של זרימת הדם עשויה לקיים אינטראקציה עם מטבוליטים של nitricoxide וחומצה ארכידונית. משוחררים על ידי תאי עצב ותאי גליה במהלך פעילות עצבית.109,134,135 מכיוון שגם CO וגם לקטט משפיעים על תעלות סידן ו-NMDA, הקשר זה לזה, תעלות סידן/NMDA וזרימת דם מקומית של CNS הן שאלות חשובות שלא טופלו. יש צורך במחקרים נוספים.

סינתזה ואחסון גליקוגן

פולימר של גלוקוז, גליקוגן קיים במערכת העצבים המרכזית בריכוזים נמוכים ביחס לכבד ולשריר השלד, ובמוחות מפותחים ביונקים בתנאים נורמליים, ממוקם בעיקר באסטרוציטים (נמצא בתאי עצב עובריים). סינתזה היא רב-שלבית. תהליך, מווסת היטב, ויש צורך בהובלת גלוקוז על פני BBB.

גליקוגן סינתאז והאנזים המסועף של גליקוגן מאריכים שרשראות גלוקוז ומכניסים נקודות הסתעפות. אסטרוציטים מדולדלים מגליקוגן אינם מוצלחים בתמיכת נוירונים כמו אלה שאינם מדוללים מגליקוגן.136-138מטבוליזם של גליקוגן אסטרוציטים חשוב לתפקוד של מערכת העצבים המרכזית. החומר גדול מכדי להשתחרר ולעבור בין תאים, אך מחקרים הראו כי אסטרוציטים משחררים לקטט לאמצעי התקשורת. באסטרוציטים מגלוקוז אורגליקוגן והועבר מאסטרוציטים לנוירונים כדי להתאים לצרכים האנרגטיים הנוירונים וכדי לספק אותות המווסתים תפקודים עצביים וחשובים לבריאות ולמחלות של מערכת העצבים המרכזית. CO מווסת את רמות L-lactate (ולכן, מטבוליזם גליקוגן) באסטרוציטים ונחקר עוד יותר.3,8,139,140.

היווצרות יחידה נוירו-גליאלית-וסקולרית וממשק גליה-וסקולרי

מורכבת מתאי עצב, אסטרוציטים, תאי מיקרוגליה, תאי אנדותל, פריציטים, תאי שריר חלק ותאי דם במחזור, היחידה הנוירו-גליה-וסקולרית מקיימת אינטראקציה כדי לשלוט בתקשורת הסינפטית, תפקוד BBB, אספקת דם מקומית, התפתחות נוירונים ומעקב/תפקוד חיסוני.

מודלים (מודל Buxton-Want של דינמיקת כלי דם, הודג'קין-האקסלי ניסוח של ריגוש ממברנה עצבית, מודל ביו-פיזי של מסלולים מטבוליים) של היחידה הנוירו-גליה-וסקולרית מתארים דינמיקה עצבית וטוענים שהאנרגיה הפנימית של הנוירון היא דינמית ותלויה בפעילות עצבית - לקטט. באסטרוציטים יכולים לתדלק פעילות נוירונית - וכלי דם מקומיים.

המעבורת אסטרוציטים-נוירון לקטט נחזית על ידי מודלים אלה - דינמיקה זמנית של לקטט רקמות, גלוקוז ברקמות וחמצן, ואות BOLD דיווחו על מחקרים לא אנושיים חזויים בצורה נכונה, העברה של לקטט מאסטרוציטים לנוירונים שצוינה בתגובה לפעילות, דינמיקה של לקטט חוץ תאי וחמצן כפי שנצפתה in vivo בחולדות שחזו בצורה נכונה, חילוף החומרים החמצוני הנוירוני עלה תחילה עם ההפעלה עם עלייה מאוחרת של הגליקוליזה האסטרוציטית.141,142 זה דורש MCT.

הוכח כי תחמוצת החנקן מווסתת למטה את MCT 1. ההשפעה של CO על MCTs, ולכן, השפעות הלקטט על היחידה הנוירו-גליאלית-וסקולרית לא נחקרה.

For more information:1950477648nn@gmail.com