Journal of Neurochemistry

Tóm tắt— Một phương pháp đã được phát triển để đo lường đồng thời tốc độ tiêu thụ glucose trong các thành phần cấu trúc và chức năng khác nhau của não trong tình trạng sống. Phương pháp này có thể được áp dụng cho hầu hết các loài động vật thí nghiệm trong trạng thái có ý thức. Nó dựa trên việc sử dụng 2‐deoxy‐D‐[¹⁴C]glucose ([¹⁴C]DG) như một chất đồng vị ký hiệu cho quá trình trao đổi glucose giữa huyết tương và não và sự phosphoryl hóa của nó bởi hexokinase trong các mô. [¹⁴C]DG được sử dụng vì chất được gắn nhãn trong sản phẩm của nó, [¹⁴C]deoxyglucose‐6‐phosphate, hầu như bị giữ lại trong mô trong suốt thời gian đo lường. Một mô hình được thiết kế dựa trên các giả định của trạng thái ổn định cho sự tiêu thụ glucose, quá trình cân bằng bậc nhất của [¹⁴C]DG tự do trong mô với mức huyết tương, và tốc độ tương đối của phosphoryl hóa của [¹⁴C]DG và glucose xác định bởi nồng độ tương đối của chúng trong các bể tiền chất và các hằng số động học tương ứng của chúng cho phản ứng hexokinase. Một phương trình hoạt động dựa trên mô hình này đã được suy ra dựa trên các biến khả dụng. Một liều [¹⁴C]DG được tiêm tĩnh mạch và nồng độ [¹⁴C]DG và glucose trong huyết tương động mạch được theo dõi trong khoảng thời gian được chỉ định giữa 30 và 45 phút. Tại thời điểm quy định, đầu được cắt và đông lạnh trong Freon XII lạnh hóa bằng N₂, và não được cắt lát để chụp ảnh tự động. Nồng độ mô cục bộ của [¹⁴C]DG được xác định bằng phương pháp chụp ảnh tự động định lượng. Sự tiêu thụ glucose của mô não cục bộ được tính toán bằng phương trình dựa trên các giá trị đo lường này.

Phương pháp đã được áp dụng cho chuột albino bình thường trong trạng thái có ý thức và dưới gây mê thiopental. Kết quả cho thấy tốc độ tiêu thụ glucose cục bộ trong não nằm ở hai phân bố khác biệt, một là chất xám và một là chất trắng. Ở chuột tỉnh, các giá trị trong chất xám thay đổi rộng rãi từ cấu trúc này sang cấu trúc khác (54-197 μmol/100 g/phút) với các giá trị cao nhất ở các cấu trúc liên quan đến chức năng thính giác, ví dụ như thể gối trong, cội âm trên, cập âm dưới, và vỏ não thính giác. Các giá trị trong chất trắng đều đặn hơn (tức là 33–40 μmo1/100 g/phút) ở mức khoảng một phần tư đến một nửa những giá trị của chất xám. Tốc độ không đồng nhất của sự tiêu thụ glucose thường thấy trong các cấu trúc cụ thể, thường tiết lộ một mô hình kiến trúc tế bào. Gây mê thiopental làm giảm mạnh tốc độ sử dụng glucose toàn bộ trong não, đặc biệt là ở chất xám, và tốc độ chuyển hóa trong chất xám trở nên đồng đều hơn ở mức thấp hơn.

Tóm tắt: Các gốc tự do là các loài chứa một hoặc nhiều electron không ghép đôi, chẳng hạn như nitric oxide (NO^•−). Gốc oxy superoxide (O₂^•−) và hydrogen peroxide không phải gốc (H₂O₂) được sản xuất trong quá trình trao đổi chất bình thường và thực hiện một số chức năng hữu ích. Việc sản xuất quá mức O₂^•− và H₂O₂ có thể dẫn đến tổn thương mô, thường liên quan đến việc tạo ra các gốc hydroxyl rất phản ứng (^•−OH) và các oxidant khác trong sự hiện diện của các ion sắt hoặc đồng “catalytic”. Một hình thức quan trọng của phòng vệ chống oxy hóa là việc lưu trữ và vận chuyển các ion sắt và đồng ở dạng mà không xúc tác sự hình thành các gốc tự do phản ứng. Tổn thương mô, ví dụ, do thiếu máu cục bộ hoặc chấn thương, có thể gây ra sự gia tăng khả dụng của ion kim loại và đẩy nhanh các phản ứng gốc tự do. Điều này có thể đặc biệt quan trọng trong não vì các vùng của cơ quan này phong phú trong sắt và dịch não tủy không thể liên kết với các ion sắt được giải phóng. Căng thẳng oxy hóa trên mô thần kinh có thể gây ra thiệt hại qua nhiều cơ chế tương tác khác nhau, bao gồm sự gia tăng Ca²⁺ tự do trong tế bào và có thể là sự giải phóng các axit amin kích thích. Các gợi ý gần đây rằng các phản ứng gốc tự do liên quan đến độc tính thần kinh của nhôm và trong tổn thương đến substantia nigra ở bệnh nhân mắc bệnh Parkinson đã được xem xét. Cuối cùng, bản chất của các chất chống oxy hóa được thảo luận, với lập luận rằng các enzyme chống oxy hóa và các chất chelat ion kim loại chuyển tiếp có thể là các tác nhân bảo vệ hữu ích hơn so với các chất chống oxy hóa phá vỡ chuỗi. Cần thực hiện các biện pháp phòng ngừa cẩn thận trong thiết kế các chất chống oxy hóa cho mục đích điều trị.

Tóm tắt: Các con chuột được sử dụng làm thí nghiệm đã được cấy ghép các ống lọc siêu nhỏ có đường kính 0.3 mm qua hippocampus và được bơm dung dịch Ringer với lưu lượng 2μ1/phút. Các mẫu dung dịch từ dịch ngoại bào được thu thập trong khoảng thời gian 5 phút và được phân tích cho các thành phần axit amino là glutamate, aspartate, glutamine, taurine, alanine và serine. Các mẫu được thu thập trước, trong và sau khoảng thời gian 10 phút của thiếu máu não cục bộ hoàn toàn thoáng qua. Nội dung ngoại bào của glutamate và aspartate đã tăng tám và ba lần tương ứng trong giai đoạn thiếu máu não cục bộ; nồng độ taurine cũng tăng 2.6 lần. Trong cùng giai đoạn, nội dung ngoại bào của glutamine giảm đáng kể (xuống còn 68% giá trị kiểm soát), trong khi nồng độ alanine và serine không thay đổi đáng kể trong giai đoạn thiếu máu. Nồng độ của gamma-aminobutyric acid (GABA) quá thấp để có thể đo lường một cách đáng tin cậy. Đề xuất rằng sự tăng mạnh về nội dung glutamate và aspartate ngoại bào trong hippocampus do thiếu máu cục bộ có thể là một trong những yếu tố gây ra tổn thương cho một số neuron quan sát được sau thiếu máu.

Tóm tắt: Cấu trúc và chức năng của các protein enzyme chuỗi hô hấp ti thể đã được nghiên cứu sau khi chết ở vùng chất đen của chín bệnh nhân mắc bệnh Parkinson và chín bệnh nhân đối chứng phù hợp. Khối lượng protein tổng cộng và khối lượng ti thể ở hai nhóm là tương tự nhau. Hoạt động của NADH-ubiquinone reductase (Phức hợp I) và NADH cytochrome c reductase đã giảm đáng kể, trong khi hoạt động của succinate cytochrome c reductase là bình thường. Những kết quả này chỉ ra một khiếm khuyết cụ thể trong hoạt động của Phức hợp I ở vùng chất đen của bệnh nhân mắc bệnh Parkinson. Khiếm khuyết sinh hóa này giống với khiếm khuyết được tạo ra trong các mô hình động vật của bệnh Parkinson do 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) và bổ sung thêm bằng chứng cho giả thuyết rằng bệnh Parkinson có thể do một loại độc tố môi trường có tác dụng tương tự như MPTP.

Các dòng chứng cứ đang hội tụ cho thấy sự tích lũy dần dần của protein amyloid β (Aβ) đóng một vai trò then chốt trong nguyên nhân gây bệnh Alzheimer, nhưng từ lâu người ta đã giả định rằng Aβ phải được lắp ráp thành các sợi amyloid ngoại bào để phát huy tác động độc tính của nó. Trong thập kỷ qua, dữ liệu từ việc sử dụng các peptide Aβ tổng hợp, các mô hình nuôi tế bào, chuột chuyển gen protein tiền thân β-amyloid và não người đã xuất hiện để gợi ý rằng các tập hợp Aβ dạng tiền sợi, phân tán cũng gây hại. Mặc dù danh tính phân tử chính xác của những độc tố hòa tan này vẫn chưa được xác định, nhưng các bằng chứng ngày càng tăng cho thấy các dạng hòa tan của Aβ thực sự là những tác nhân gần nhất gây ra sự mất synapse và thương tổn thần kinh. Ở đây, chúng tôi tổng hợp những tiến bộ gần đây trong việc hiểu vai trò của các oligome hòa tan trong bệnh Alzheimer.