脑部乳酸供能的方式

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1、《生命的化学》2010年30卷2期●新进展·171·CHEMISTRYOFLIFE2010，30(2)文章编号:1000-1336(2010)02-0171-05脑部乳酸供能的方式王今越1王小虹2陈民盛3冯维斗41佛山大学体育学院，佛山528000；2东北师范大学体育学院，长春130026；3深圳大学体育部，深圳518060；4吉林省体育科研所，长春130022摘要：脑部存在星形胶质细胞-神经元的乳酸穿梭方式供能。单羧酸转运蛋白2(monocarboxylatetransporter2,MCT2)和MCT4的细

2、胞特异性分布与乳酸穿梭的方向存在密切联系。MCT2和MCT4分别集中于神经元突触后膜致密区与星形胶质细胞终足膜，可能有利于N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-asparticacid,NMDA)受体抑制的解除及循环中乳酸穿越血脑屏障。神经元和星形胶质细胞均能利用乳酸或血糖作为氧化底物。神经元中，乳酸是比血糖更为优势的氧化底物，其原因有待研究。脑部乳酸不仅来源于血糖酵解，还来源于血液循环中的乳酸及星形胶质细胞的糖原酵解。关键词：脑；乳酸；供能中图分类号：Q44脑是由神经元和神经胶质细胞(主要为星形胶质来

3、。至今，脑部乳酸供能的模式、程度仍是个具有细胞)所构成的中枢神经系统的高级部位，是生命争议的话题。本文对脑乳酸供能的研究进展进行了机能的主要调节器。就人脑而言，其重量不足全身综述。的2%，而血流量却占心输出量的15%，耗氧量达1.星形胶质细胞-神经元的乳酸穿梭假设乳酸脑部供能模式以Pellerin等[1]与Magistretti全身总耗氧量的20%，是能量代谢的活跃部位。脑部能源的正常供应是脑工作的基础，脑供能匮乏会等[2]提出的星形胶质细胞-神经元的乳酸穿梭供能引起眩晕、感觉障碍等多种问题。长期以来，血糖假设

4、(astrocyte-neuronlactateshuttlehypothesis,被认为是脑主要的能源底物，而脑部的乳酸只是无ANLSH)最具代表性。该假设的具体过程是：神经元氧酵解产生的代谢废物及造成脑局部损伤的恶化因活动提高了细胞外液谷氨酸浓度，随后细胞外液谷氨酸和Na+被具有高亲合力的Na+依赖性谷氨酸载子，但是肌肉组织中细胞间乳酸穿梭假设(cell-cell体的星形胶质细胞摄取，胞内谷氨酸和Na+浓度升lactateshuttle,CCLS)及细胞内乳酸穿梭(intracellularlactates

5、huttle,ILS)的发现不仅证明了乳酸在氧化供高又分别激活了谷氨酰胺合成酶和钠泵，使得胶质能中的重要地位，也将脑中乳酸供能问题凸显出细胞对ATP的需求增大，继而又提高了血糖的摄取和酵解酶激活，血糖在酵解酶催化下生成乳酸及收稿日期：2009-10-30ATP，乳酸顺浓度梯度从星形胶质细胞释放进入细吉林省体育局课题基金(2007D11)；佛山科技学院2007胞外液、再进入神经元并氧化，为神经元钠泵活动年课题基金(20071206)资助和谷氨酸合成和释放提供ATP。总结起来，ANLSH作者简介：王今越(1978-

6、)，男，讲师，博士，通讯作者，E-mail:wjytnt@tom.com或zhangmaofeidao@sina.com；有几个特点：ANLSH的神经元仅指谷氨酸性神经王小虹(1948-)，男，学士，教授，E-mail:wxhab@tom.com；元；糖酵解发生在星形胶质细胞而非神经元，并且陈民盛(1960-)，男，博士，教授，E-mail:mschen1960@163.谷氨酸-谷氨酰胺循环是糖酵解的驱动力；神经元com；冯维斗(1965-)，男，硕士，研究员，E-mail:fengweidou@126.com

7、使用星形胶质细胞释放的乳酸而非外周的血糖作为《生命的化学》2010年30卷2期·172·●RecentProgressCHEMISTRYOFLIFE2010，30(2)自身主要氧化底物[3-5]。强的星形胶质细胞”的特征与肌肉中MCT的分布脑血糖供能的传统理论认为，脑神经元和星形非常相似，这提示：星形胶质细胞与神经元之间胶质细胞均完全以血糖为能源底物——血糖分别通存在与肌纤维Iib-I、Iia乳酸穿梭模式类似的模式，过葡糖转运蛋白3(glucosetransporter3,GLUT3)和符合ANLSH假设关于乳

8、酸穿梭由星形胶质细胞-神GLUT1进入神经元和星形胶质细胞，在这两种细胞经元的描述。近来，Erlichman等[10]报道，大鼠斜方中，血糖均能通过有氧氧化及无氧酵解两种方式代体后核(延髓的化学感受核心)注射MCT2抑制剂4-谢，生成的乳酸在MCT协助下排出细胞。ANLSH与钙调磷酸酶抑制剂(calcineurininhibitor,CIN)提高了传统理论在血糖利用的方式和位点、乳酸产