Virkninger af laktat- og kulilteinteraktioner på neurobeskyttelse og neurokonservering Del 1

Abstrakt

Lactat, der historisk set er betragtet som et affaldsprodukt fra anaerob metabolisme, er en metabolit i hele kroppens metabolisme, der er nødvendig for normale funktioner i centralnervesystemet (CNS) og et potent signalmolekyle og hormon i CNS.

Centralnervesystemet er et af de vigtigste nervesystemer hos mennesker. Det spiller en afgørende rolle i vores fysiske aktiviteter, bevidsthed og hukommelse. Især hukommelsen har stor indflydelse på vores liv og arbejde.

Centralnervesystemet består af to dele: hjernen og rygmarven. Deres kompleksitet gør os i stand til at tænke, opfatte og handle på forskellige måder. Blandt dem er hjernen kernen i centralnervesystemet, og det er et af de mest fantastiske organer hos mennesker. Det kan koordinere vores tænkning og opfattelse og kontrollere forskellige bevægelser af vores krop. Samtidig er hjernen også vores hukommelsesbank. Alle minder er lagret i hjernen, og vores sprog, viden og livserfaring kommer fra hukommelsen i hjernen.

Forholdet mellem centralnervesystemet og hukommelsen er meget tæt. Hvis der er et problem med vores centralnervesystem, vil det påvirke vores hukommelse. For eksempel, når centralnervesystemet er påvirket af traumer, forgiftning, infektion og andre faktorer, vil det føre til kognitiv svækkelse og hukommelsestab. Når vi støder på denne situation, kan vi træffe nogle foranstaltninger for at forbedre den.

Den første er hjernetræning. At bruge din hjerne er den bedste måde at forbedre hukommelsen på. Du kan træne dit centralnervesystem ved at spille huskespil, lære ny viden, udfordre vanskelige tænkeproblemer osv., for at øge hjernens energi og fleksibilitet.

Det andet er fysisk træning. Fysisk træning kan forbedre kardiovaskulær funktion, fremme blodcirkulationen i hjernen, øge den fysiske udholdenhed osv., som alt sammen kan hjælpe os med at forbedre centralnervesystemets funktion og dermed forbedre vores hukommelse.

Derudover bør vi også holde et godt humør. Følelsesmæssig stabilitet hjælper centralnervesystemets normale funktion, især positive følelser kan hjælpe med at forbedre vores hukommelse.

Kort sagt er forholdet mellem centralnervesystemet og hukommelsen meget tæt. Vi bør gøre vores bedste for at beskytte og forbedre vores centralnervesystem for at bevare vores krops og hjernes sundhed og forbedre vores hukommelse. Det kan ses, at vi skal forbedre hukommelsen. Cistanche kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche er en traditionel kinesisk medicin med mange unikke effekter, hvoraf den ene er at forbedre hukommelsen. Effekten af Cistanche kommer fra de forskellige aktive ingredienser, den indeholder, herunder garvesyre, polysaccharider, flavonoidglykosider osv., som kan fremme hjernens sundhed på mange måder.

boost memory

Klik på kend 10 måder at forbedre hukommelsen på

Neuronale aktivitetssignaler inducerer normalt dens dannelse primært i astrocytter, og produktionen er afhængig af anaerobe og aerobe metabolisme. Funktioner er afhængige af normaldynamiske, ekspansive og udviklende CNS-funktioner.

Niveauer kan ændre sig under normale fysiologiske forhold og med CNS-patologi. Et let forbrændt brændstof, der strømmede gennem hele kroppen, laktat bruges som en energikilde og er nødvendig for CNS-hæmostase, plasticitet, hukommelse og excitabilitet.

Diffusion ud over den aktive neuronzone påvirker aktiviteten af neuroner og astrocytter i andre områder af hjernen. Barrieredannelse, funktionen af blod-hjerne-barrieren og buffer mellem oxidativ metabolisme og glykolyse og hjernemetabolisme påvirkes af laktat. Vigtigt for neurobeskyttelse, tilstedeværelse eller fravær er forbundet med L-lactat og hæm oxygenase/carbonmonoxid (agasotransmitter) neurobeskyttende systemer.

Effekter af kulilte på L-lactat påvirker neurobeskyttelse - interaktioner mellem gasotransmitteren og L-lactat er vigtige for CNS-stabiliteten, som vil blive gennemgået i denne artikel.

Nøgleord: astrocytter; biokemiske interaktioner; CNS; gasotransmittere; mikroglia; neurokonservering; neurobeskyttelse; oligodendrocytter.

INDLEDNING

Lactat (opdaget i 1780, betragtet som et affaldsprodukt af metabolisme) er et nødvendigt molekyle, fjerhul-krop-metabolisme og normal udvikling og funktion af centralnervesystemet (CNS). Det er det foretrukne substrat for energiformål og en forløber for lipider i oligodendrocytter, astrocytter og neuroner i den perinatale periode1,2, men er fortrinsvis forbundet med iskæmi i hjernen.

Beviser nu indikerer imidlertid, at laktat findes i CNS under fysiologiske forhold.3,4 Neuronal aktivitet signalerer primært inducerende dannelse i astrocytter.

Selvom det bruges som en energikilde, er det også nødvendigt for CNS-hæmostase, plasticitet, hukommelse og excitabilitet og er nu anerkendt som en nødvendig metabolit i koordineringen af hele kroppens stofskifte som forbrændt brændstof, der transporteres gennem hele kroppen, stærk signalering molekyle og et hormon.3-7 Disse funktioner er afhængige af CNS-krav til normale dynamiske, ekspansive og udviklende CNS-fysiologiske funktioner.

Tilstedeværelse eller fravær er også vigtigt for CNS-neurobeskyttelse og er forbundet med L-lactat og hæm oxygenase/carbonmonoxid (CO) (en gasotransmitter) neurobeskyttende systemer.8 Effekter af CO på L-lactat påvirker neurobeskyttelse - interaktioner mellem gasotransmitteren og L-lactat er vigtigt for CNS-stabilitet, som vil blive gennemgået i denne artikel.

Der blev systematisk søgt i følgende databaser: MEDLINE,EMBASE og Cochrane. Databaser blev søgt fra deres start til 31. december 2020.

LAKTATKILDER I CENTRALNERVESYSTEMET

Betragtet som et affaldsprodukt fra anaerob metabolisme, har laktat kendte gavnlige roller i CNS, og dets produktion er ikke begrænset til anaerob metabolisme. CNS-koncentration afhænger af serumlaktatniveauer, oxygentilgængelighed, neuronal affyring, nedbrydning og metabolisk hastighed.

Lactat tjener som et vigtigt stofskiftebrændstof og en intercellulær budbringer – dets diffusion ud over den aktive neuronzone påvirker neurons og astrocytters aktivitet i andre områder af hjernen.9-11

Bidrager toneuronal metabolisk støtte ved at overføre laktat gennem cytoplasmatiske myeliniske kanaler og monocarboxylattransportører (MCT'er), oligodendrocytter er aktive deltagere i denne proces - laktat frigives af myeliniserende oligodendrocytter og bruges derefter af axoner til generering af mitokondrialadenosin triphosphat,12 og celloden-drocytter associeret med Oligoden3. til-celle laktat-shuttle og astrocyt-neuronlactat-shuttle (lactat-shuttle mellem celler, der producerer laktat og celler, der forbruger laktat, er vigtig for oligodendrocytmetabolisme).

memory enhancement

Disse processer gør det muligt for laktat at blive brugt som et signalmolekyle, energikilde og glukoneogen precursor i CNS.6,11 Lactat påvirker også barriere-genese og funktion af blod-hjerne-barrieren (BBB),14 som er en buffer mellem oxidativ metabolisme og glykolyse, 15 og måske det foretrukne brændstof til hjernens stofskifte.16

Lactat-pendler inden for og mellem celler og laktatoptagelse på tværs af BBB antyder, at det er integreret i CNS-homeostase, selvom dets transport over BBB er hastighedsbegrænset, og laktatproduktion i hjernen afspejler behovene i CNS (metabolisme og udnyttelse er dynamisk).

Astrocyt-til-neuron-lactat-shuttling sker under hvile, men med excitation sørger glykolyse af glucoseto-lactat (overskridende hastighed for mitokondriel brændstofoxidation) i neuronerne for øget energibehov.17,18 I den nyfødte pattedyrs hjerne bruges forhøjet blodlaktat som substrat, og i den voksne hvilende hjerne med baseline blodlaktatniveauer dækkes omkring 10 % af hjernens energibehov ved oxidation af laktat (kan oxidere mere, når plasmalaktatniveauer stiger). mellem individer.21-23

Iboende til lactat-homeostase er eliminering fra CNS lige så vigtig - meget af det lactat, der produceres i CNS under neuronaktivitet, fjernes i stedet for at blive brugt som energikilde.

Optagelse gennem BBB

Den stærkt vaskulariserede BBB, en beskyttende grænseflade mellem kroppen og CNS, tillader selektivt passage af stoffer, herunder laktat, ind i hjernen. Oprindeligt identificeret af Paul Ehrlich24 (som sprøjtede et farvestof ind i blodbanen hos mus og bemærkede, at farvestoffet ikke trængte ind i hjernen eller rygmarven), blev udtrykket BBB introduceret af Lewandowsky25 efter undersøgelser viste, at forskellige stoffer injiceret i hjernens ventrikler resulterede i neurologiske symptomer som ikke blev set ved intravenøs injektion.

Elektronmikroskopi viste, at hjerneens endotelceller konstruerer en barriere mellem blod og CNS med et enkelt lag af hjerneendotelceller i kontakt med neuroner, astrocytter, pericytter og vaskulære glatmuskelceller.

BBB-funktionen afhænger af denne neurovaskulære enheds signalering og krydstale.26,27 Tight junctions (barriere for passage af ioner og molekyler gennem den paracellulære vej og til bevægelse af proteiner og lipider mellem apika- og plasmamembranens basolaterale domæner) og adhærente junctions (lader epitelceller etablere polaritet med forskellige proteiner og lipider i de apikale og basale plasmamembraner) opretholder integriteten af BBB.

Selvom den er bedst kendt for sin barrierefunktion med at begrænse transporten af giftige og/eller skadelige stoffer fra blodet til hjernen, har BBB også en bærerfunktion, der er ansvarlig for fjernelse af metabolitter og transport af næringsstoffer til hjernen. Dens barriere Funktionen afhænger af den paracellulære barriere, den transcellulære barriere, den enzymatiske barriere og effluxtransportører.

Passiv diffusion og specifikke transportproteiner er nødvendige for dens bærerfunktion.28 Blodstrøm påvirker BBB-cellestruktur og funktion øger BBB-tæthed og påvirker endotelcelledifferentiering.29

Clearance af stoffer fra CNS inkluderer perivaskulær efflux, metabolisme og BBB.30,31L-lactat betragtes som en volumentransmitter og kan rejse store afstande fra produktionsstedet (dvs. muskel) til et forbrugssted (dvs. CNS) med monocarboxylattransportere (MCT'er) medierer diffusion af laktat mellem ekstracellulært rum og celler.

Lactatpassage gennem BBB ved umættelig diffusion eller via MCT'er i plasmamembranen - ækvilibrering mellem lactatkoncentration i blodet og hjerneresultater (lactat ækvilibrerer derefter med pyruvatevia lactatdehydrogenase) - kan begrænses.32

Med normale plasmalaktatniveauer kan ikke-mættelig diffusion være så høj som 50 % af laktattransporten fra blodet til CNS, og med høje plasmalaktatniveauer opstår der næsten øjeblikkelig ligevægt. MCT'er bærer L-lactat (det mest udbredte monocarboxylat i hjernen) over forskellige cellemembraner, herunder BBB - cotransport af monocarboxylat anion og protonoccurs. Fire bærere (MCT'er 1-4) står for den tovejs, elektroniske 1:1 co-transport af protoner og monocarboxylsyrer (dvs. laktat).

short term memory how to improve

MCT2 har den højeste affinitet for laktat - regionalisering af MCT'er 1-4 er blevet foreslået at indikere involvering i forskellige aspekter af laktatmetabolisme, og deres produktion varierer under forskellige forhold.

Tilbehørsproteiner (dvs. embigin, basigin, neuroplastin) er nødvendige for deres aktivitet.4,32-36 Efflux sker ved passiv transport, som formidles af MCT1, som er til stede i både den abluminale og den luminale membran.30,37

Produktion af laktat i hjernen

Vigtige vigtige metaboliske veje, kataboliske og anabolske, nødvendige for CNS liv/vækst/deling inkluderer gluconeogenese/glykolyse, fedtsyreoxidation, urinstofcyklus, pentosephosphatvej, oxidativ phosphorylering og citronsyrecyklussen.

Glucose, det obligatoriske CNS-energisubstrat for umoderne mennesker, afhænger af glukosetransport/metabolisme, forbruges for det meste af oligodendrocytter og astrocytter, og metabolitter produceret og frigivet af astrocytter og oligodendrocytter bruges af neuroner som energikilder.

Det foretrukne energisubstrat i hjernen, lactat, er et vigtigt energisubstrat for axoner, er vigtigt i CNS-hjertet er en vigtig kilde tidligere i livet, og menes nu at være en vigtig metabolit, der er nødvendig i den voksne hjerne.

Laktatproduktionen er til stede i astrocytter, mikroglia, neuroner og oligodendrocytter via flere veje, og dens rettidige metabolisme og eliminering fremmer CNS sundhed og velvære - metabolisk skift til lactat i CNS er blevet forbundet med modstand mod sygdom, stress og skader.

Metaboliske processer i CNS, afhængigt af tilstedeværelsen af multiple celletyper og udviklings-/modenhedsniveau, resulterer i et pyruvat/laktat-forhold, der falder med modningen og adskiller sig i hjernens regioner.

Astrocyt-neuron-interaktioner, der er vigtige for laktatmetabolisme, afspejler dynamiske behov og dets produktion - glykol, lysis og glykogenmetabolisme er nødvendige for normal hjernefunktion, vækst og heling og kan resultere i produktionen af laktat.

CNS-lactatproduktion omfatter følgende veje: gluconeogenese/glykolysevej, fedtsyreoxidation, urinstofcyklus, pentosephosphatvej, oxidativ phosphorylering og citronsyrecyklus.4,7,38,39

Gluconeogenese/glykolysevej

CNS-generering af glucose fra ikke-kulhydratprækursorer (gluconeogenese) er en flertrinsproces - enzymer, der anvendes i glykolyse, kan katalysere reversible reaktioner. Der er dog tre irreversible reaktioner:

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

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

2) Dephosphorylation of fructose-1,6 biphosphate: Fructose 1,6-biphosphate (cytoplasm) ->->->fructose-6phosphat (cytoplasma);

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

Pyruvatkinase katalyserer omdannelsen af phosphoenolpyruvat til pyruvat.

Pyruvat kan derefter omdannes til lactat via lactat dehydrogenase tilgængeligheden af enzymer varierer mellem celler. For eksempel udviser astrocytter betydelig 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase-3 aktivitet, en nøglemekanisme til regulering af glykolyse og gluconeogenese gennem syntese eller hydrolyse af fruktose-2,6-bisfosfat.

ways to improve memory