آثار تفاعلات اللاكتات وأول أكسيد الكربون على حماية الأعصاب والحفاظ على الأعصاب الجزء الأول

خلاصة

اللاكتات، الذي يعتبر تاريخيًا أحد مخلفات عملية التمثيل الغذائي اللاهوائي، هو مستقلب في عملية التمثيل الغذائي لكامل الجسم اللازمة لوظائف الجهاز العصبي المركزي (CNS) الطبيعية وجزيء إشارة قوي وهرمون في الجهاز العصبي المركزي.

يعد الجهاز العصبي المركزي من أهم الأجهزة العصبية للإنسان. إنه يلعب دورًا حيويًا في أنشطتنا البدنية ووعينا وذاكرتنا. الذاكرة، على وجه الخصوص، لها تأثير كبير على حياتنا وعملنا.

يتكون الجهاز العصبي المركزي من جزأين: الدماغ والحبل الشوكي. إن تعقيدها يمكّننا من التفكير والإدراك والتصرف بطرق مختلفة. ومنها أن الدماغ هو جوهر الجهاز العصبي المركزي، وهو من أروع أعضاء الإنسان. يمكنه تنسيق تفكيرنا وإدراكنا والتحكم في الحركات المختلفة لجسمنا. وفي الوقت نفسه، يعد الدماغ أيضًا بمثابة بنك ذاكرتنا. يتم تخزين جميع الذكريات في الدماغ، وتأتي لغتنا ومعرفتنا وخبرتنا الحياتية من الذاكرة الموجودة في الدماغ.

العلاقة بين الجهاز العصبي المركزي والذاكرة وثيقة جدًا. إذا كانت هناك مشكلة في جهازنا العصبي المركزي، فسوف تؤثر على ذاكرتنا. على سبيل المثال، عندما يتأثر الجهاز العصبي المركزي بالصدمات النفسية والتسمم والعدوى وعوامل أخرى، فإن ذلك سيؤدي إلى ضعف إدراكي وفقدان الذاكرة. عندما نواجه هذا الوضع، يمكننا اتخاذ بعض التدابير لتحسينه.

الأول هو تمرين الدماغ. استخدام عقلك هو أفضل وسيلة لتحسين الذاكرة. يمكنك تمرين جهازك العصبي المركزي من خلال ممارسة ألعاب الذاكرة، وتعلم معارف جديدة، وتحدي مشاكل التفكير الصعبة، وما إلى ذلك، لزيادة طاقة ومرونة الدماغ.

والثاني هو ممارسة الرياضة البدنية. يمكن أن تعمل التمارين البدنية على تحسين وظيفة القلب والأوعية الدموية، وتعزيز الدورة الدموية في الدماغ، وزيادة القدرة على التحمل البدني، وما إلى ذلك، وكلها يمكن أن تساعدنا على تحسين وظيفة الجهاز العصبي المركزي وبالتالي تحسين ذاكرتنا.

وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي لنا أيضا أن نحافظ على مزاج سعيد. يساعد الاستقرار العاطفي على الأداء الطبيعي للجهاز العصبي المركزي، وخاصة المشاعر الإيجابية التي يمكن أن تساعد في تحسين ذاكرتنا.

باختصار، العلاقة بين الجهاز العصبي المركزي والذاكرة وثيقة جدًا. يجب أن نبذل قصارى جهدنا لحماية وتعزيز نظامنا العصبي المركزي للحفاظ على صحة الجسم والدماغ وتحسين ذاكرتنا. ويمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة. يمكن لـ Cistanche تحسين الذاكرة بشكل كبير لأن Cistanche هو دواء صيني تقليدي له العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية Cistanche من المكونات النشطة المختلفة التي يحتوي عليها، بما في ذلك حمض التانيك، والسكريات، وجليكوسيدات الفلافونويد، وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تعزز صحة الدماغ بعدة طرق.

انقر فوق تعرف على 10 طرق لتحسين الذاكرة

عادةً ما تحفز إشارات النشاط العصبي تكوينها بشكل أساسي في الخلايا النجمية ويعتمد إنتاجها على الأيضات اللاهوائية والهوائية. تعتمد الوظائف على وظائف الجهاز العصبي المركزي الديناميكية والواسعة والمتطورة.

يمكن أن تتغير المستويات في ظل الظروف الفسيولوجية الطبيعية ومع أمراض الجهاز العصبي المركزي. اللاكتات هو وقود يحترق بسهولة وينتشر في جميع أنحاء الجسم، ويستخدم كمصدر للطاقة وهو ضروري لإرقاء الجهاز العصبي المركزي، واللدونة، والذاكرة، والإثارة.

يؤثر الانتشار خارج المنطقة العصبية النشطة على نشاط الخلايا العصبية والخلايا النجمية في مناطق أخرى من الدماغ. وتتأثر منطقة تكوين الحاجز، وهي وظيفة الحاجز الدموي الدماغي، والتخزين المؤقت بين التمثيل الغذائي التأكسدي وتحلل السكر واستقلاب الدماغ باللاكتات. مهم للوقاية العصبية، ويرتبط وجود أو غياب L-لاكتات وهيم أوكسجيناز / أول أكسيد الكربون (ناقل أغاسو) أنظمة الحماية العصبية.

تؤثر تأثيرات أول أكسيد الكربون على اللاكتات على الحماية العصبية - تعد تفاعلات ناقل الغاز مع اللاكتات مهمة لاستقرار الجهاز العصبي المركزي، والتي سيتم مراجعتها في هذه المقالة.

الكلمات الرئيسية: الخلايا النجمية. التفاعلات البيوكيميائية. الجهاز العصبي المركزي. ناقلات الغاز. الخلايا الدبقية الصغيرة. الحفاظ على الأعصاب. الحماية العصبية. قلة التغصن.

مقدمة

اللاكتات (الذي تم اكتشافه في عام 1780، والذي يعتبر أحد منتجات نفايات عملية التمثيل الغذائي) هو جزيء ضروري لعملية التمثيل الغذائي في الجسم بالكامل وتطور الجهاز العصبي المركزي الطبيعي (CNS) وعمله. وهو الركيزة المفضلة لأغراض الطاقة ومقدمة للدهون في الخلايا الدبقية قليلة التغصن، والخلايا النجمية، والخلايا العصبية خلال فترة ما حول الولادة، 1،2 ولكنه يرتبط بشكل تفضيلي بنقص تروية الدماغ.

ومع ذلك، تشير الأدلة الآن إلى أن اللاكتات موجود في الجهاز العصبي المركزي في ظل الظروف الفسيولوجية. 3،4 إشارات النشاط العصبي تحفز التكوين بشكل أساسي في الخلايا النجمية.

في حين أنه يستخدم كمصدر للطاقة، إلا أنه ضروري أيضًا لإرقاء الجهاز العصبي المركزي، واللدونة، والذاكرة، والإثارة، ويُعترف به الآن باعتباره مستقلبًا ضروريًا في تنسيق عملية التمثيل الغذائي لكامل الجسم باعتباره وقودًا يحترق بسهولة وينتقل في جميع أنحاء الجسم، كإشارة قوية. جزيء وهرمون.3-7 تعتمد هذه الوظائف على متطلبات الجهاز العصبي المركزي للوظائف الفسيولوجية الطبيعية الديناميكية والتوسعية والمتطورة للجهاز العصبي المركزي.

يعد الوجود أو الغياب مهمًا أيضًا للحماية العصبية للجهاز العصبي المركزي ويرتبط بأنظمة الحماية العصبية لـ L-لاكتات وهيم أوكسجيناز / أول أكسيد الكربون (CO) (ناقل غازي). تؤثر تأثيرات ثاني أكسيد الكربون على L-لاكتات على الحماية العصبية - تفاعلات ناقل الغاز مع L-لاكتات هي مهم لاستقرار الجهاز العصبي المركزي، والذي سيتم استعراضه في هذه المقالة.

تم البحث بشكل منهجي في قواعد البيانات التالية: MEDLINE، EMBASE، وCochrane. تم البحث في قواعد البيانات منذ إنشائها وحتى 31 ديسمبر 2020.

مصادر اللاكتات في الجهاز العصبي المركزي

يعتبر اللاكتات أحد مخلفات الاستقلاب اللاهوائي، وله أدوار مفيدة معروفة في الجهاز العصبي المركزي ولا يقتصر إنتاجه على الاستقلاب اللاهوائي. يعتمد تركيز الجهاز العصبي المركزي على مستويات اللاكتات في الدم، وتوافر الأكسجين، واطلاق الخلايا العصبية، والتدهور، ومعدل الأيض.

يعمل اللاكتات كوقود استقلابي مهم ورسول بين الخلايا - ويؤثر انتشاره خارج منطقة الخلايا العصبية النشطة على نشاط الخلايا العصبية والخلايا النجمية في مناطق أخرى من الدماغ.9-11

المساهمة في دعم التمثيل الغذائي العصبي عن طريق نقل اللاكتات من خلال القنوات النخاعية السيتوبلازمية وناقلات الكربوكسيل الأحادية (MCTs)، الخلايا الدبقية قليلة التغصن هي مشارك نشط في هذه العملية - يتم إطلاق اللاكتات عن طريق الخلايا الدبقية قليلة التغصن ثم تستخدم بواسطة محاور عصبية لتوليد ثلاثي فوسفات الميتوكوندريا الأدينوسين. مكوك اللاكتات إلى الخلية ومكوك الخلايا النجمية-اللاكتات العصبية (يُعتبر تنقل اللاكتات بين الخلايا المنتجة لللاكتات والخلايا التي تستهلك اللاكتات أمرًا مهمًا لاستقلاب الخلايا قليلة التغصن).

تسمح هذه العمليات باستخدام اللاكتات كجزيء إشارة، ومصدر للطاقة، وسلائف مولدة للجلوكوز في الجهاز العصبي المركزي.6،11 يؤثر اللاكتات أيضًا على تكوين الحاجز ووظيفة الحاجز الدموي الدماغي (BBB)،14 وهو حاجز بين التمثيل الغذائي التأكسدي وتحلل السكر. 15 وربما الوقود المفضل لعملية التمثيل الغذائي في الدماغ.16

تشير مكوكات اللاكتات داخل وبين الخلايا وامتصاص اللاكتات عبر BBB إلى أنها جزء لا يتجزأ من توازن الجهاز العصبي المركزي على الرغم من أن انتقالها عبر BBB محدود المعدل وإنتاج اللاكتات داخل الدماغ يعكس احتياجات الجهاز العصبي المركزي (التمثيل الغذائي والاستخدام ديناميكي).

يحدث تنقل اللاكتات من الخلايا النجمية إلى الخلايا العصبية أثناء الراحة، ولكن مع تحلل الجلوكوز إلى اللاكتات (يتجاوز معدل أكسدة وقود الميتوكوندريا) في الخلايا العصبية يوفر احتياجات متزايدة من الطاقة. 17،18 في دماغ الثدييات حديث الولادة، يتم استخدام اللاكتات المرتفعة في الدم كركيزة، وفي الدماغ البالغ المستريح مع مستويات اللاكتات في الدم الأساسية، يتم تلبية حوالي 10٪ من احتياجات طاقة الدماغ عن طريق أكسدة اللاكتات (يمكن أن تتأكسد أكثر مع زيادة مستويات اللاكتات في البلازما.) 19،20 تشير تضاريس اللاكتات في الجهاز العصبي المركزي إلى بيولوجيا / استقلاب خاص بالمنطقة وهو مشابه. بين الأفراد.21-23

إن التخلص من اللاكتات من الجهاز العصبي المركزي له نفس القدر من الأهمية، وهو أمر متأصل في توازن اللاكتات - تتم إزالة الكثير من اللاكتات المنتجة في الجهاز العصبي المركزي أثناء نشاط الخلايا العصبية بدلاً من استخدامها كمصدر للطاقة.

الامتصاص من خلال BBB

يسمح الحاجز الدموي الدماغي ذو الأوعية الدموية العالية، وهو واجهة واقية بين الجسم والجهاز العصبي المركزي، بمرور المواد بشكل انتقائي، بما في ذلك اللاكتات، إلى الدماغ. تم تحديده في البداية من قبل بول إرليخ (الذي حقن صبغة في مجرى الدم لدى الفئران ولاحظ أن الصبغة لم تدخل الدماغ أو الحبل الشوكي)، تم تقديم مصطلح BBB من قبل ليفاندوفسكي (25) بعد أن أظهرت الدراسات أن المواد المختلفة التي يتم حقنها في بطينات الدماغ تؤدي إلى أعراض عصبية. التي لم يتم رؤيتها عند حقنها عن طريق الوريد.

أظهر الفحص المجهري الإلكتروني أن الخلايا البطانية للدماغ تبني حاجزًا بين الدم والجهاز العصبي المركزي بطبقة واحدة من الخلايا البطانية الدماغية التي تتلامس مع الخلايا العصبية والخلايا النجمية والخلايا الحوطية وخلايا العضلات الملساء الوعائية.

تعتمد وظيفة BBB على الإشارات والحديث المتبادل لهذه الوحدة الوعائية العصبية. 26،27 تقاطعات ضيقة (حاجز لمرور الأيونات والجزيئات عبر المسار الخلوي ولحركة البروتينات والدهون بين القمة والمجالات القاعدية لغشاء البلازما) والوصلات الملتصقة (السماح للخلايا الظهارية بإنشاء قطبية مع بروتينات ودهون مختلفة في الأغشية البلازمية القمية والقاعدية) تحافظ على سلامة BBB.

على الرغم من أنه معروف بوظيفته الحاجزة المتمثلة في تقييد نقل المواد السامة و/أو الضارة من الدم إلى الدماغ، إلا أن الحاجز الدموي الدماغي لديه أيضًا وظيفة ناقلة مسؤولة عن إزالة المستقلبات ونقل العناصر الغذائية إلى الدماغ. تعتمد وظيفتها على الحاجز الخلوي، والحاجز عبر الخلوي، والحاجز الأنزيمي، وناقلات التدفق.

يعد الانتشار السلبي وبروتينات النقل المحددة ضرورية لوظيفة الناقل.28 يؤثر تدفق الدم على بنية خلايا BBB ووظيفتها مما يزيد من ضيق BBB، ويؤثر على تمايز الخلايا البطانية.29

تتضمن تصفية المواد من الجهاز العصبي المركزي التدفق حول الأوعية الدموية، والتمثيل الغذائي، وBBB.30،31L-لاكتات يعتبر ناقلًا للحجم ويمكنه السفر لمسافات كبيرة من موقع الإنتاج (أي العضلات) إلى موقع الاستهلاك (أي الجهاز العصبي المركزي) باستخدام ناقلات أحادية الكربوكسيل. (MCTs) يتوسط في نشر اللاكتات بين الفضاء خارج الخلية والخلايا.

يمكن تقييد مرور اللاكتات عبر BBB عن طريق الانتشار غير المشبع أو عبر MCTs في غشاء البلازما - الموازنة بين تركيز اللاكتات في نتائج الدم والدماغ (ثم يتوازن اللاكتات مع بيروفيتفيا نازع هيدروجين اللاكتات).32

مع مستويات اللاكتات في البلازما الطبيعية، يمكن أن يصل الانتشار غير المشبع إلى 50% من نقل اللاكتات من الدم إلى الجهاز العصبي المركزي، ومع ارتفاع مستويات اللاكتات في البلازما، يحدث توازن شبه فوري. تحمل MCTs L-لاكتات (أكثر الكربوكسيلات الأحادية وفرة في الدماغ) عبر أغشية الخلايا المختلفة بما في ذلك BBB - النقل المشترك لأنيون الكربوكسيلات الأحادية والبروتونات. تمثل أربع ناقلات (MCTs 1–4) النقل المشترك ثنائي الاتجاه والمحايد إلكترونيًا 1: 1 للبروتونات والأحماض الأحادية الكربوكسيلية (أي اللاكتات).

يتمتع MCT2 بأعلى درجة تقارب لللاكتات - وقد تم اقتراح التقسيم الإقليمي لـ MCTs 1-4 للإشارة إلى المشاركة في جوانب مختلفة من استقلاب اللاكتات ويختلف إنتاجها في ظل ظروف مختلفة.

تعد البروتينات الملحقة (على سبيل المثال، إمبيجين، باسيجين، نيوروبلاستين) ضرورية لنشاطها.

إنتاج اللاكتات في الدماغ

تشمل المسارات الأيضية الرئيسية المهمة، التقويضية والابتنائية، والضرورية لحياة/نمو/انقسام الجهاز العصبي المركزي تكوين السكر/تحلل السكر، وأكسدة الأحماض الدهنية، ودورة اليوريا، ومسار فوسفات البنتوز، والفسفرة التأكسدية، ودورة حمض الستريك.

يعتمد الجلوكوز، وهو الركيزة الإجبارية لطاقة الجهاز العصبي المركزي عند البشر الناضجين، على نقل/استقلاب الجلوكوز، ويستهلك في الغالب بواسطة الخلايا الدبقية قليلة التغصن والخلايا النجمية، وتستخدم الخلايا العصبية المستقلبات التي تنتجها وتطلقها الخلايا النجمية وخلايا قليلة التغصن كمصادر للطاقة.

إن ركيزة الطاقة المفضلة للدماغ، اللاكتات، هي ركيزة طاقة مهمة للمحاور العصبية، وهي مهمة لقلب الجهاز العصبي المركزي، وهي مصدر مهم في وقت مبكر من الحياة، ويُعتقد الآن أنها مستقلب مهم مطلوب في الدماغ البالغ.

يوجد اللاكتات في الخلايا النجمية، والخلايا الدبقية الصغيرة، والخلايا العصبية، والخلايا الدبقية قليلة التغصن، ويتم إنتاجه عبر مسارات متعددة، كما أن استقلابه وإزالته في الوقت المناسب يعزز صحة الجهاز العصبي المركزي ورفاهه - وقد تم ربط التحول الأيضي إلى اللاكتات في الجهاز العصبي المركزي بمقاومة المرض والإجهاد والإصابة.

تؤدي العمليات الأيضية في الجهاز العصبي المركزي، والتي تعتمد على وجود أنواع متعددة الخلايا ومستوى التطور/النضج، إلى نسبة البيروفات/اللاكتات التي تتناقص مع النضج وتختلف في مناطق الدماغ.

تفاعلات الخلايا النجمية والخلايا العصبية، المهمة لاستقلاب اللاكتات، تعكس الاحتياجات الديناميكية وإنتاجها - الجليكول، والتحلل، واستقلاب الجليكوجين ضرورية لوظيفة الدماغ الطبيعية، والنمو، والشفاء، ويمكن أن تؤدي إلى إنتاج اللاكتات.

يتضمن إنتاج اللاكتات في الجهاز العصبي المركزي المسارات التالية: تكوين السكر / مسار تحلل السكر، وأكسدة الأحماض الدهنية، ودورة اليوريا، ومسار فوسفات البنتوز، والفسفرة التأكسدية، ودورة حمض الستريك.4،7،38،39

مسار تكوين السكر / تحلل السكر

يعد توليد الجلوكوز في الجهاز العصبي المركزي من سلائف غير كربوهيدراتية (استحداث السكر) عملية متعددة الخطوات - قد تحفز الإنزيمات المستخدمة في تحلل الجلوكوز تفاعلات عكسية. ومع ذلك، هناك ثلاثة ردود فعل لا رجعة فيها:

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

Phosphoenolpyruvate carboxykinase: Oxaloacetate (cytoplasm) ->->->فوسفونول بيروفات.

2) Dephosphorylation of fructose-1,6 biphosphate: Fructose 1,6-biphosphate (cytoplasm) ->->->الفركتوز-6الفوسفات (السيتوبلازم)؛

3) Dephosphorylation of glucose 6-phosphate: Glucose-6 phosphate (cytoplasm) ->->->الجلوكوز (السيتوبلازم).

يحفز البيروفات كيناز تحويل الفوسفونول بيروفات إلى البيروفات.

يمكن بعد ذلك تحويل البيروفات إلى اللاكتات عبر قدرة توافر هيدروجين اللاكتات على الإنزيمات التي تختلف بين الخلايا. على سبيل المثال، تُظهر الخلايا النجمية نشاطًا كبيرًا في 6-فوسفوفركتو-2-كيناز/فركتوز-2،6-ثنائي الفوسفاتيز-3، وهي آلية رئيسية لتنظيم تحلل السكر وتولد الجلوكوز من خلال التوليف أو التحلل المائي للسكر. فركتوز-2،6-ثنائي الفوسفات.

يعتبر الإنتاج التفضيلي لللاكتات عبر مسار تكوين الجلوكوز/تحلل السكر ديناميكيًا ويتم تحديده حسب احتياجات الجهاز العصبي المركزي واستقلابه وصحته.40-45

For more information:1950477648nn@gmail.com