معلومة

لماذا يعتمد الدماغ على الجلوكوز؟

لماذا يعتمد الدماغ على الجلوكوز؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لطالما كان الاعتماد الصارم للدماغ (البشري) على الجلوكوز محيرًا بالنسبة لي. في حين أن الكيتونات يمكن أن تحل محل جزء من احتياجات الطاقة في الدماغ ، إلا أنها لا يمكن أن تحل محلها تمامًا: مستويات الجلوكوز في الدم أقل من 2 - 3 ملي مولار في مكان ما تسبب مشاكل عصبية خطيرة ويمكن أن تؤدي إلى فقدان الوعي.

لا تعتمد أنسجة الجسم الأخرى اعتمادًا صارمًا على الجلوكوز ، ولكن يمكنها أكسدة الأحماض الأمينية أيضًا ، وهو حل احتياطي جيد نظرًا لوجود الكثير من البروتين دائمًا. لكن ليس الدماغ.

من حيث التطور ، يجب أن يكون هذا الاعتماد الصارم على الجلوكوز عيبًا كبيرًا - فالسقوط فاقدًا للوعي لمجرد أنك لا تحصل على كمية كافية من السكر ربما يكون أمرًا سيئًا في البرية ، عندما تلاحقك الأسود ... لذلك يجب أن يكون هناك سبب مهم جدا.

فلماذا يعتمد الدماغ على الجلوكوز؟


أريد أن أقدم نهجًا آخر (ربما يكون أكثر عملية) تجاه هذه الظاهرة. لنبدأ بالأحماض الأمينية كبدائل.

  1. أحماض أمينيةبصرف النظر عن كونها مصدرًا للأمونيا السامة ، فهي أيضًا ضارة بالدماغ بطريقة أخرى. النوعان (المعنيان) من الأحماض الأمينية ، العطرية والحمضية ، هما أكثر بكثير من مجرد مصادر طاقة للدماغ. الأحماض الأمينية العطرية: التيروزين ، والفينيل ألانين ، والتربتوفان ، هي سلائف للتخليق الحيوي للناقلات العصبية مثل السيروتونين ، والميلاتونين ، والنورإبينفرين ، والدوبامين ، إلخ. عند الحديث عن الأحماض الأمينية الحمضية ، فإن الجلوتامات والأسبارتات هي نفسها نواقل عصبية. لذلك ، يمكن أن تنطبق نفس الحالة عليهم أيضًا. لذلك ، ربما كانت تلك الخلايا العصبية ، في التطور ، قررت فقط التخلص من مصادر الطاقة الحساسة والقوية التي يمكن أن تعطل وظيفتها الأساسية. يمكنك أن ترى فيرنستروم ، 1994 لدراسة هذا.

  2. أحماض دهنية هم بالتأكيد مرشح جيد. لكن لديهم بعض الآثار الجانبية أيضًا. لفترة طويلة ، كان يُعتقد أنه نظرًا لأن الأحماض الدهنية (أو الدهون بشكل عام) مرتبطة بالألبومين أثناء وجودها في الدم ، فإنها لا تستطيع عبور الحاجز الدموي الدماغي (انظر Stryer على سبيل المثال). لكن هذا ليس هو الحال ، كما ثبت الآن. إذن لماذا لا تعتبر الأحماض الدهنية مصدر طاقة مفضل للدماغ؟ قد تكون هناك عدة أسباب لذلك.

    • أولاً ، تتطلب أكسدة الأحماض الدهنية بالدولار بيتا المزيد من الأكسجين مقارنة بالجلوكوز ، مما يجعل الخلايا العصبية أكثر عرضة لنقص الأكسجة. على سبيل المثال ، يكون رد فعل الأكسدة الكاملة للجلوكوز (من بيولوجيا الخلية الجزيئية):

    $ ce {C_6H_ {12} O_6 + 6 O_2 + 36 ADP ^ {3-} + 36 P_i ^ {2-} + 36 H ^ + rightarrow 6 CO_2 + 36 ATP ^ {4-} + 42 H_2O} $

    من ناحية أخرى ، فإن تفاعل أكسدة حمض البالمتيك $ beta $ هو (من Pharmaxchange):

    $ ce {C_ {37} H_ {66} N_7O_ {17} P_3S (Palmitoyl-coA) + 23 O_2 + 108 P_i ^ {2-} + 108 ADP ^ {3-} rightarrow C_ {21} H_ {36 } N_7O_ {16} P_3S (أنزيم A) + 108 ATP ^ {4-} + 16 CO_2 + 23 H_2O} $

    حيث يكون حمض البالمتيك $ ce {C_ {16} H_ {32} O_2} $. يوضح هذا بوضوح أن أكسدة الجلوكوز تتطلب كمية أقل من الأكسجين (جزيء واحد لكل كربون) مقارنة بالأحماض الدهنية (تقريبًا 3 جزيئات لكل 2 كربون).

    • ثانيًا ، تقلل الأحماض الدهنية غير المستقرة (NEFA) من إمكانات الغشاء في غشاء الميتوكوندريا الداخلي ، مما يتسبب في انهيار التدرج الكهروكيميائي للبروتون.

    • تتداخل NEFA أيضًا مع سلسلة نقل الإلكترون ، تنشيط توليد أنواع الأكسجين التفاعلية مثل أيونات الأكسيد الفائق (انظر تشانغ وآخرون، 2006 على سبيل المثال).

    • بصرف النظر عن هذا ، فإن معدل توليد ATP من الأحماض الدهنية أبطأ مقارنة بالجلوكوز ، مما يجعل الجلوكوز خيارًا أفضل للخلايا العصبية (انظر Stryer).

    قد يكون لكل هذه العوامل دور في جعل الخلايا العصبية تختار الجلوكوز. ويدعم هذا أيضًا حقيقة أن أحد إنزيمات الأكسدة $ beta $ -oxidation ، 3-ketoacyl coenzyme-A thiolase ، له نشاط أقل بشكل ملحوظ في الخلايا العصبية مقارنة بالأنسجة الأخرى (Yang وآخرون، 1987). تستطيع أن ترى Reiser وآخرون، 2013 لدراسة حول هذا.

ملاحظة: لقد ثبت أن الدماغ يمكنه أيضًا استخدام اللاكتات مع أجسام الكيتون كمصدر للطاقة. انظر Wyss وآخرون، 2011 لمعرفة المزيد عن هذا.


الجلوكوز هو الوقود الوحيد الذي تستخدمه خلايا الدماغ عادة. نظرًا لأن الخلايا العصبية لا تستطيع تخزين الجلوكوز ، فإنها تعتمد على مجرى الدم لتوصيل إمدادات ثابتة من هذا الوقود. لا تعمل الأحماض الدهنية كوقود للدماغ ، لأنها مرتبطة بالألبومين في البلازما وبالتالي لا تعبر الحاجز الدموي الدماغي. في حالة الجوع ، تحل أجسام الكيتون التي يولدها الكبد جزئيًا محل الجلوكوز كوقود للدماغ. (الكيمياء الحيوية. الطبعة الخامسة بيرج جي إم ، تيموكزكو جيه إل ، سترير إل.)

أيضًا ، تقويض الأحماض الأمينية هو عملية استخدام الأحماض الأمينية كمصدر للطاقة. إن تحويل الأحماض الأمينية إلى جزيئات يمكن استخدامها في دورة كريبس يستهلك طاقة ، مما يعني أن حرق البروتين للوقود ليس بنفس كفاءة حرق الكربوهيدرات. بالإضافة إلى ذلك ، يحتاج جسمك إلى أحماض أمينية لصنع بروتينات جديدة. عند استخدام الأحماض الأمينية كمصدر للطاقة ، فإنها تقلل من احتياطيات الأحماض الأمينية المتوفرة لتخليق البروتين.


هذا شيء كنت أبحث عنه وإيقافه لسنوات عديدة. لقد درست التغذية في أوائل الثمانينيات وكان محاضرنا يقول دائمًا أن "الدهون تحترق في لهب CHO". قال إن دورة حامض الستريك تعتمد على حمض الأكسالوسيتيك - المصدر الغالب كان من الجلوكوز (حمض البيروفيك). https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/oxaloacetic-acid

في التغذية ، بالنسبة لمرضى الصرع ، يتم إعطاؤهم نظامًا غذائيًا منشطًا للكيتون حيث يُعرف هذا بقمع إشارات الدماغ. من الواضح أن الدماغ يعمل دون المستوى الأمثل عند حرمانه من الجلوكوز. أحد مخاوفي بشأن ارتفاع الخرف هو النظام الغذائي الذي يحتوي على نسبة عالية من البروتين / الكربوهيدرات المقترحة ، والادعاءات بأن الجسم (والدماغ) يمكنه الاستغناء عن CHOs.

الجزء الآخر من البحث كان من البروفيسور روبرت هورن (متقاعد ، أوسلو) في عمله للطلاب. قام بتجميع ملف PDF رائع حول استقلاب الجلوكوز وهنا أقتبس: "يتكون الحاجز الدموي الدماغي من الخلايا الدبقية ، الخلايا النجمية بشكل أساسي. جزء صغير من الجلوكوز المنطلق من الشعيرات الدموية يتجول مباشرة إلى الأعصاب والمشابك. ومع ذلك ، فإن معظمها هو" محاصرة "في الخلايا النجمية وتتأكسد إلى اللاكتات بواسطة هذه الخلايا. ينتقل اللاكتات إلى الدماغ ويغذي الخلايا العصبية في الدماغ. يبدو أن هذا مهم بشكل خاص للخلايا العصبية الجلوتاماتيكية التي تشكل معظم الدماغ. كما تلتقط الخلايا النجمية الغلوتامات المنبعثة بكفاءة وتحولها هذا إلى الجلوتامين ، وإرسال المنتج مرة أخرى إلى الخلايا العصبية الغلوتامية حيث يستمر في الدوران كناقل عصبي. لا تحتوي المحاور على الجليكوجين ، وبالتالي فهي تعتمد بشكل كامل على اللاكتات المرسلة من الخلايا النجمية للحفاظ على مستويات ATP. الخلايا النجمية والخلايا الدبقية الأخرى يبدو أنه يحتوي على بعض الجليكوجين الذي يمكن أن يعمل كمصدر قصير الأمد للاكتات. لذا فإن الإجابة على السؤال السابق هي أن جزءًا كبيرًا من الدماغ يعتمد على اللاكتات من الخلايا الدبقية لتوفير الركيزة لإنتاج الطاقة الهوائية ؛ لا يمكن لأجسام الكيتون تغطية متطلبات الركيزة الخاصة بهم. يمكن للمرء أن يقلل من استهلاك الجلوكوز واستخدام أجسام الكيتون أثناء الجوع. ومع ذلك ، يجب أن تحتوي بعض الخلايا العصبية على اللاكتات ويجب أن يستمر الدماغ في استخدام سكر الدم ".


يستخدم الجسم مجموعتين مخصصتين من جزيئات الوقود (الدهون والسكريات) ويمكنهما تحطيم جزيئات التركيب الخاصة به في حالة الطوارئ (البروتينات). يستخدم الدماغ السكريات ، ومعظمها من الجلوكوز ، وأجسام الكيتون ، وهي شكل قابل للذوبان من الأسيتيل مشتق من تكسير الدهون. أنا أحب هذا السؤال ، رولاند ، لأنك ربما واجهت سؤالًا مفتوحًا وسوء التحقيق والذي يذهب إلى أساسيات لماذا تطورت الخلايا العصبية لتكون بهذا التخصص. فلماذا تعتمد الخلايا العصبية بدرجة أقل على الدهون والبروتينات من الخلايا الأكثر مرونة مثل تلك الموجودة في الكبد؟

بروتين قد يكون الهضم بالفعل خطيرًا على الخلايا العصبية لأنه ينتج الأمونيوم (NH4 +). لا تحتوي الدهون ولا السكريات على كميات كبيرة من النيتروجين. منتجات التحلل النهائية ، H2O و CO2 ، غير ضارة. من ناحية أخرى ، يشبه الأمونيوم البوتاسيوم (K +) ، وهو أيون مركزي لإمكانات الغشاء العصبي وبالتالي وظيفته. لها نفس الحجم والشحنة (انظر الصورة أدناه) ويفترض أنها تعبث بإشارات البوتاسيوم في الدماغ. قد تفعل ذلك عن طريق التدخل في ناقلات K + (انظر هذا التخطيطي من قبل العيد).

هذا يتركنا مع الدهون. لدي فرضيتان هنا. تتضمن الخطوات الأخيرة لتكسير الدهون في الميتوكوندريا نقل الإلكترونات إلى الأكسجين لإنتاج الماء. التفاعل الجانبي الذي لا مفر منه هنا هو تكوين كميات صغيرة من أنواع الأكسجين التفاعلية التي لديها القدرة على إتلاف الجزيئات القريبة من خلال التفاعلات الجذرية. نظرًا لأن الخلايا العصبية تعيش لفترة طويلة ، فإن هذا أمر خطير للغاية بالنسبة لها لأنها تتراكم الضرر شيئًا فشيئًا. ليس الأمر كذلك بالنسبة لخلايا الكبد التي يتم استبدالها بسهولة في حالة تلفها بعد التعافي. ثانيًا ، تكسير الدهون كثيرًا أبطأ الطريق إلى الطاقة / ATP من تكسير الجلوكوز ، لأنه ينطوي على تقصير متسلسل لسلسلة الأحماض الدهنية (أكسدة بيتا) ، وتوليد مواد وسيطة مخفضة (معظمها NADH في دورة السترات) ، وأخيراً الفسفرة المؤكسدة - عدة عشرات من الخطوات في المجموع. ينتج التمثيل الغذائي للجلوكوز ATP بسرعة في خطوات قليلة (تحلل السكر). أجسام الكيتون مناسبة أيضًا ، نظرًا لأنها قصيرة جدًا بالفعل وبالتالي يتم استقلابها بسرعة أكبر من الأحماض الدهنية طويلة السلسلة. قد يكون مزيج من هذين السببين هو سبب تفضيل الخلايا العصبية للجلوكوز على الدهون ، لكنني أعتقد أن هذا سؤال لم يتم التحقيق فيه جيدًا ويستحق المزيد من البحث. أي شخص دكتوراه؟


تقوم الكيتونات بقمع استهلاك الجلوكوز في الدماغ

يعتمد الدماغ على الجلوكوز كركيزة طاقة أولية ، ولكنه قادر على استخدام الكيتونات مثل بيتا هيدروكسيبوتيرات (بيتا HB) وأسيتو أسيتات (أكاك) ، كما يحدث مع الصيام أو الجوع لفترات طويلة أو التغذية المزمنة بدهون عالية / منخفضة الكربوهيدرات النظام الغذائي (نظام الكيتو). في هذه الدراسة ، تم حساب معدل الأيض الدماغي المحلي لاستهلاك الجلوكوز (CMRglu microM / min / 100g) في القشرة والمخيخ للفئران الضابطة والكيتونية باستخدام تحليل باتلاك. تم تصوير الفئران على ماسح PET للقوارض وتم إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي على ماسح ضوئي 7-Tesla Bruker للتسجيل مع صور PET. تم قياس تركيزات الجلوكوز في البلازما وبيتا HB وبدأت فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الديناميكي لمدة 90 دقيقة في وقت واحد مع حقن بلعة 2-Deoxy-2 [18F] Fluoro-D-Glucose (FDG). تم أخذ عينات من تركيز النشاط الإشعاعي للدم تلقائيًا من وريد الذيل لمدة 3 دقائق بعد الحقن وأخذت عينات دم دورية يدوية. انخفض CMRGlu المحلي المحسوب مع زيادة تركيز البلازما BHB في المخيخ (CMRGlu = -4.07 * [BHB] + 61.4 ، r2 = 0.3) وفي القشرة الأمامية (CMRGlu = -3.93 * [BHB] + 42.7 ، r2 = 0.5) . تشير هذه البيانات إلى أنه في ظل ظروف الكيتوزية ، ينخفض ​​استهلاك الجلوكوز في القشرة والمخيخ بحوالي 10٪ لكل ملي مولار من أجسام كيتون البلازما.


ينظم Kinase Suppressor of Ras 2 (KSR2) في الدماغ توازن الطاقة وتوازن الجلوكوز

موضوعي: Kinase Suppressor of Ras 2 (KSR2) عبارة عن سقالة جزيئية تنسق إشارات Raf / MEK / ERK التي يتم التعبير عنها بمستويات عالية في الدماغ. يؤدي اضطراب KSR2 في البشر والفئران إلى السمنة ومقاومة الأنسولين. يجب أن يؤدي فهم الموقع التشريحي وآلية وظيفة KSR2 إلى فهم أفضل للتنظيم الفسيولوجي على توازن الطاقة.

أساليب: تم عبور الفئران التي تحمل أليلات مفلورة لـ KSR2 (KSR2 fl / fl) مع الفئران التي تعبر عن recombinase Cre المعبر عنها بواسطة مروج Nestin (Nes-Cre) لإنتاج الفئران Nes-CreKSR2 fl / fl. تم قياس النمو ، وتكوين الجسم ، واستهلاك الطعام ، وتحمل البرودة ، والأنسولين ومستويات الأحماض الدهنية الحرة ، والجلوكوز ، وتحمل AICAR في فئران KSR2 المطابقة للعمر والجنس.

نتائج: تفتقر الفئران Nes-CreKSR2 fl / fl إلى مستويات يمكن اكتشافها من KSR2 في الدماغ. نمو وظهور السمنة في الفئران Nes-CreKSR2 fl / fl يتوازى مع تلك التي لوحظت في الفئران KSR2. كما هو الحال في الفئران KSR2 - / - ، فإن Nes-CreKSR2 fl / fl لا يتحمل الجلوكوز مع الصيام المرتفع وعدم تحمل البرد. فئران ذكور Nes-CreKSR2 fl / fl مفرطة التبلور ، لكن الفئران الإناث Nes-CreKSR2 fl / fl ليست كذلك. على عكس الفئران KSR2 - / - ، تستجيب فئران fl / fl Nes-CreKSR2 بشكل طبيعي لللبتين و AICAR ، مما قد يفسر سبب أن درجة السمنة لدى الفئران البالغة Nes-CreKSR2 fl / fl ليست شديدة كما لوحظ في KSR2 - / - الحيوانات.

الاستنتاجات: تشير هذه الملاحظات إلى أنه في الدماغ ، ينظم KSR2 توازن الطاقة من خلال التحكم في سلوك التغذية والتوليد الحراري التكيفي ، في حين أن الآلية الثانية المعتمدة على KSR2 ، والتي تعمل من خلال واحد أو أكثر من الأنسجة الأخرى ، تعدل الحساسية تجاه اللبتين ومنشطات مستشعر الطاقة AMPK.

الكلمات الدالة: AMPK استقلاب الجلوكوز مقاومة الأنسولين KSR2 السمنة.


وصف

• تلعب العديد من العوامل الغذائية دورًا في التمثيل الغذائي للدماغ ووظائفه.

• تشمل هذه العوامل الكربوهيدرات مثل الجلوكوز والبروتينات والأحماض الأمينية (سلائف الأحماض النووية) والفيتامينات والمعادن التي تدخل الدماغ من خلال الحاجز الدموي الدماغي.

• مكنت التطورات في omics من فهم التفاعلات بين الجينات والتغذية وهو أمر مفيد لتوضيح الآلية المرضية للعديد من الاضطرابات العصبية.

• الاضطرابات العصبية الناتجة عن سوء التغذية يمكن علاجها.

دور العوامل الغذائية في التمثيل الغذائي للدماغ ووظيفته. يتطلب الدماغ العديد من العناصر الغذائية ليعمل بشكل صحيح. تعتمد تغذية الدماغ على توفير المواد الأساسية من بقية الجسم لأنه لا يستطيع تصنيع العناصر الغذائية الخاصة به. تعتمد تغذية الجسم بشكل أساسي على النظام الغذائي الذي قد تؤثر مكوناته على وظائف المخ.

لم يتم تحديد البيئة الغذائية للتطور والوظيفة الأمثل للجهاز العصبي المركزي بشكل صحيح. العديد من الدراسات ، التجريبية والسريرية ، جارية لدراسة دور التغذية في الجهاز العصبي من الطفولة إلى الشيخوخة. بالإضافة إلى الدراسات المختبرية التقليدية ، يتم دمج العديد من التقنيات الجديدة في هذه التحقيقات ، بما في ذلك علم الجينوم والبروتيوميات وتصوير الدماغ والعلامات الحيوية الجزيئية. تم استخدام بيانات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي لحساب استخدام الجلوكوز في الدماغ منذ الولادة وحتى سن البلوغ ، وتكشف أن الطلب على الجلوكوز في الدماغ يرتبط عكسياً بنمو الجسم من الطفولة إلى البلوغ ، وقد أظهرت البيانات أن التكاليف المرتفعة لنمو الدماغ البشري تتطلب إبطاء تعويضيًا للجسم. معدل النمو (32).

تعتبر أدوات تصوير الدماغ - بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي ، والتخطيط الكهربائي للدماغ / التصوير المغناطيسي للدماغ ، والتحليل الطيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء ، والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير المقطعي المحوسب بانبعاث فوتون واحد - مهمة للدراسات القائمة على الملاحظة وكذلك التجارب العشوائية المضبوطة التي تحقق في التأثيرات التغذوية على الدماغ البشري (40). نناقش هنا بإيجاز العوامل الغذائية التي لها أهمية في وظائف المخ.

دور الحاجز الدموي الدماغي في تغذية الدماغ. تؤثر العديد من العمليات المرضية ، بما في ذلك الالتهاب ، والاستعداد الوراثي ، والمناعة الذاتية ، وخلل الميتوكوندريا على وظيفة الحاجز الدموي الدماغي ، وهو موقع تنظيم دخول المواد التي تدخل إلى الدماغ في التغذية الدماغية ، مثل الجلوكوز والأنسولين وحمض الفوليك. واللبتين والبروتينات والأحماض الأمينية مثل التيروزين والفالين. هناك تدفق أحادي الاتجاه من الفوسفوليبيد الدماغي إلى الدماغ.

الجلوكوز. الجلوكوز والأكسجين مطلوبان باستمرار لعملية التمثيل الغذائي في الدماغ. يتم تقييد دخول العناصر الغذائية الأخرى إلى الدماغ عن طريق تنظيم امتصاص الحاجز الدموي الدماغي. يتم تناول الدهون ببطء عن طريق الانتشار. تمثل الأحماض الدهنية كمية صغيرة فقط من إمداد الطاقة في دماغ البالغين ، كما يتضح من حاصل تنفسهم البالغ 0.97. يمثل انهيار الأحماض الأمينية أقل من 10٪ من إجمالي متطلبات طاقة الدماغ. في ظل بعض الظروف ، يمكن للدماغ استخدام أجسام الكيتون إلى حد محدود. يظل الجلوكوز أهم مادة يمكن للدماغ تحويلها إلى طاقة. تنظم تركيزات الجلوكوز المنتشرة العديد من وظائف المخ ، والتي تشمل التعلم والذاكرة. يأتي الكثير من الأدلة على ذلك من التجارب التي تقيِّم إطلاق الإبينفرين المرتبط بالإجهاد مع الزيادات اللاحقة في تركيزات الجلوكوز في الدم. يشارك ما لا يقل عن 10 عناصر غذائية أخرى بشكل مباشر في تحويل الجلوكوز إلى طاقة: (1) الثيامين ، (2) الريبوفلافين ، (3) النياسين ، (4) البيريدوكسين ، (5) حمض البانتوثنيك ، (6) المغنيسيوم ، (7) المنجنيز و (8) الحديد و (9) الفوسفات و (10) حمض الليبويك.

في البالغين العاديين الذين يتبعون نظامًا غذائيًا عاديًا ، يكفي تزويد الغلوكوز بالجهاز العصبي المركزي. في حالة نقص الجلوكوز ، قد تزيد مستويات GABA أثناء مرحلة التحول لاستخدام ألفا كيتوجلوتارات. قد يكون GABA ، بسبب تأثيره المثبط على الخلايا العصبية ، مسؤولاً عن "الحد الأدنى من ضعف الدماغ." من الممكن أن تحدث تغيرات نفسية قبل أن يظهر إجمالي استهلاك الأكسجين والجلوكوز في الدماغ انخفاضًا ملموسًا. في ظروف معينة ، لا سيما في المرضى الذين يعانون من الخرف الخرف ، ينخفض ​​استخدام المخ للجلوكوز حتى عند مستويات الجلوكوز الطبيعية.

الجليكوجين. يوفر الجليكوجين في الدماغ المخزن في الخلايا النجمية اللاكتات كمصدر للطاقة للخلايا العصبية من خلال ناقلات أحادية الكربوكسيل للحفاظ على الوظائف العصبية مثل تكوين الذاكرة الذي ينظمه الحصين (34). الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) في الدماغ ، الذي يحافظ عليه الجليكوجين ، هو آلية دفاع محتملة للخلايا العصبية في الدماغ المنهك.

الأنسولين. هذا الهرمون ضروري لوظيفة الدماغ الطبيعية ، بما في ذلك التعلم والذاكرة. قد يعمل الأنسولين عن طريق تحويل الجلوكوز إلى خلايا عصبية في الدماغ. يتضح أن استخدام الجلوكوز في الدماغ في الخرف يزداد عن طريق حقن الجلوكوز والأنسولين المختلط. يزيد الأنسولين من نقل الجلوكوز عبر الحاجز الدموي الدماغي ، ما لم يكن هناك نقص السكر في الدم.

نقص سكر الدم. الشذوذ البيوكيميائي الأساسي في نقص السكر في الدم هو انخفاض حاسم في مستوى السكر في الدم. إنها حالة فيزيولوجية مرضية وليست مرضًا. يتراوح مستوى الجلوكوز في مصل الصيام الطبيعي لدى البالغين الأصحاء من 70 إلى 105 مجم / ديسيلتر. يبدأ الأداء في التدهور بين 60 و 70 مجم / ديسيلتر. يمكن أن يحدث نقص السكر في الدم بهذه الدرجة الطفيفة بعد النشاط البدني الشاق. عندما تنخفض مستويات الجلوكوز في الدم إلى 50 إلى 60 مجم / ديسيلتر ، يمكن أن يحدث فرط الحركة مع الرعاش والسلوك العدواني الواضح. يحدث ضعف الوظيفة الدماغية عندما ينخفض ​​مستوى الجلوكوز في الدم إلى 45 مجم / ديسيلتر. يتجلى ذلك من خلال انخفاض القدرة الفكرية ، والتهيج ، والتشنجات. ينخفض ​​استهلاك الدماغ للأكسجين عندما ينخفض ​​مستوى الجلوكوز إلى 20 مجم / ديسيلتر. حتى في حالات نقص السكر في الدم الشديد ، يمكن للدماغ استخدام الجلوكوز الذي توفره مخازن الكربوهيدرات. مع معدل استهلاك الأكسجين المتأخر ، يستمر هذا لمدة 1 إلى 1.5 ساعة تقريبًا. ومع ذلك ، عند مستوى 10 مجم / ديسيلتر ، تظهر الغيبوبة ، وقد تكون هناك إصابة لا رجعة فيها للدماغ إذا لم يتم رفع المستوى عن طريق إعطاء الجلوكوز.

الجلوكوز لا غنى عنه للدماغ ، وهو العضو الوحيد إلى جانب القلب الذي يعاني من اضطرابات وظيفية وتركيبية شديدة بسبب نقص السكر في الدم. نقص السكر في الدم يعطل التواصل بين الخلايا. لم يتم توضيح الفيزيولوجيا المرضية للضعف الدماغي في نقص السكر في الدم بشكل كامل.نقص السكر في الدم يقلل من امتصاص الأكسجين ويزيد من تدفق الدم في المخ. يحدث انخفاض في الغلوتامات و GABA ، بينما تحدث زيادة في مستويات الأسبارتات والأمونيا. قد يساهم تراكم الأمونيا الذي يحدث قبل الغيبوبة في ظهور أعراض نقص السكر في الدم الحاد. من المشكوك فيه ما إذا كان النضوب يحدث أو عدم كفاية إنتاج مركبات الفوسفات عالية الطاقة. قد يستخدم الدماغ بعض ركائز غير الجلوكوز ، مثل الكيتونات واللاكتات والبيروفات ، عندما تنخفض مستويات الجلوكوز. ينشط نقص السكر في الدم أيضًا الغدد الكظرية والجهاز العصبي اللاإرادي للحث على تكوين الجلوكوز في الدم التعويضي. في مواجهة نقص السكر في الدم لفترات طويلة ، ركائز غير الجلوكوز ليست كافية لحماية سلامة الخلايا العصبية. يحدث نقص السكر في الدم التفاعلي (بعد الأكل) بعد تناول الأطعمة الغنية بالجلوكوز ويتفاقم بسبب عدم تحمل الفركتوز أو اللوسين وكذلك في الجالاكتوز في الدم. الأسباب المختلفة لنقص السكر في الدم أثناء الصيام هي:

أ. الإفراط في استخدام الجلوكوز

1. جرعة زائدة عرضية أو متعمدة من الأنسولين
2. العوامل المضادة لمرض السكر عن طريق الفم (مثل تولبوتاميد)
3. الأورام التي تفرز الأنسولين أو مادة تشبه الأنسولين
4. الأجسام المضادة للأنسولين الذاتية
5. حالات فرط التمثيل الغذائي (مثل الإنتان)
6. نقص الكارنيتين

ب. قلة استخدام الجلوكوز

1. نقص الغدد الصماء (مثل هرمون النمو)
2. اضطرابات إنزيم المسارات الأيضية (على سبيل المثال ، دورة كريبس)
3. أمراض الكبد الحادة
4 - الأدوية المستحثة (مثل السلفونيل يوريا)
5. سوء التغذية الحاد

في حالة نقص السكر في الدم بعد الأكل ، تظهر الأعراض في غضون 6 ساعات من تناول الطعام الغني بالجلوكوز ، وهي في الأساس أعراض إطلاق الكاتيكولامين مثل الاهتزاز ، والتعرق ، والقلق ، والخفقان ، والضعف. علامات ضعف الجهاز العصبي المركزي نادرة. غالبًا ما ينتج نقص السكر في الدم الحاد عن عمل مستحضرات الأنسولين ، وتظهر الأعراض هي الشعور بالضيق ، والأرق ، والجوع ، والعصبية ، والرنح. قد تحدث نوبات. عادة ما يتم تخفيف هذه الأعراض على الفور عن طريق إعطاء الجلوكوز. عادة ما يكون نقص السكر في الدم تحت الحاد من النوع الصائم. يتسبب في تباطؤ عمليات التفكير ، وفقدان الذاكرة ، وضعف تدريجي للوعي. تحدث تشوهات في مخطط كهربية الدماغ ، لكن الارتباط بالصورة السريرية غير دقيق. يشبه اعتلال الدماغ الناقص السكر في الدم اعتلال الدماغ بنقص التأكسج ، وتحدث الاضطرابات الرئيسية في القشرة الدماغية. نقص السكر في الدم المزمن نادر الحدوث وعادة ما يكون بسبب ورم يفرز الأنسولين. يتميز بتدهور الشخصية والذاكرة والسلوك الذي قد يشبه الخرف. لا يتم تخفيف هذه الأعراض على الفور عن طريق إعطاء الجلوكوز. التحسن السريري تدريجي بعد إزالة مصدر الأنسولين الخارجي.

ينتج عن إدارة الجلوكوز التأثيرات التالية:

• الأداء العقلي. تم الافتراض بأن إعطاء الجلوكوز سيحسن الأداء العقلي بنفس الطريقة التي يحسن بها الأداء العضلي. تُعزى التحسينات في اختبارات التفكير البسيطة إلى الجلوكوز. الآليات المحتملة لزيادة الأداء العقلي التي يسببها الجلوكوز هي تلك الناتجة عن التأثير الغذائي ، والتأثير على الناقلات العصبية ، ومسار تحويلة GABA ، ومعالجة تخزين الذاكرة.

• التأثير على النواقل العصبية. جرعات مفردة من الجلوكوز ، بشكل رئيسي عن طريق الأنسولين ، تزيد من مستويات البلازما من التربتوفان ، وهو مقدمة للناقل العصبي السيروتونين. الجرعات المفردة من التربتوفان لها تأثير مماثل لتأثير الجلوكوز.

• تحسين الذاكرة. تم الإبلاغ عن استهلاك الجلوكوز لتعزيز الانتباه والتعلم لدى الطلاب ، ولكن لم يتأثر التعرف على الوجوه والكلمات ولا الذاكرة العاملة بالعلاج بالجلوكوز. تشير الدلائل الأولية إلى أن الجلوكوز أو أحد المستقلبات قد ينشط إطلاق الناقل العصبي أستيل كولين في الفئران عندما ينخرطون في التعلم. وبالتالي ، تزداد أهمية مسألة التغذية والإدراك لأن تركيزات الجلوكوز المنتشرة لها تأثيرات كبيرة على الدماغ والوظائف المعرفية.

أحماض أمينية. تعمل معظم الأحماض الأمينية كمغذيات للدماغ ، ويتم توصيلها جميعًا في النهاية إلى الدماغ عن طريق مجرى الدم. العوامل التي تتحكم في توافر الأحماض الأمينية للدماغ هي تدفق الدم الدماغي ، والحاجز الدموي الدماغي ، ومستويات البلازما من الأحماض الأمينية. يتم نقل الأحماض الأمينية المتداولة عبر الحاجز الدموي الدماغي بواسطة إحدى آليات النقل ، والتي لها صلة بالأحماض الأمينية المحايدة أو الأساسية أو الحمضية. يشكل القرب من تركيز الأحماض الأمينية في البلازما ونقل الحاجز الدموي الدماغي و Km (تقارب إنزيم الركيزة) أساس المنافسة بين الأحماض الأمينية ومواقع الحاجز الدموي الدماغي. قد يكون أحد المسارات المهمة لاستقلاب الأحماض الأمينية في الدماغ تحت السيطرة التغذوية في تخليق البروتين. يشير القرب من معدلات تدفق الأحماض الأمينية الأساسية إلى الدماغ ، ومعدل دمج الأحماض الأمينية في البروتينات ، إلى أن تخليق البروتين الدماغي هو مسار محدود الركيزة. يُعتقد أن إمداد الأحماض الأمينية ذات السلسلة المتفرعة قد يتحكم في تخليق البروتين في الدماغ مثل الطريقة التي تعمل بها الأحماض الأمينية ذات السلسلة المتفرعة في العضلات.

تميل الاستجابات التماثلية الطبيعية إلى منع حدوث تغييرات جذرية في تركيز الأحماض الأمينية في البلازما بعد تناول النظام الغذائي لكميات غير متناسبة من الأحماض الأمينية. إذا تجاوزت الكمية قدرة آلية الاستتباب ، يمكن رؤية تأثيرات سامة.

يتم تحديد تجمعات التربتوفان والتيروزين في الدماغ من خلال مستويات البلازما النسبية لهذين الأحماض الأمينية بالإضافة إلى الأحماض الأمينية المحايدة الكبيرة الأخرى ، وتعتمد تقلباتها بعد وجبة البروتين على إيقاعات الساعة البيولوجية. تعتمد قدرة كبار السن على امتصاص التربتوفان في الدماغ جزئيًا على تركيزه (الحر والمربوط) ونسبة تركيزه إلى تركيز الأحماض الأمينية الأخرى (فينيل ألانين ، تيروسين ، ليسين ، إيزولوسين ، وفالين) التي تتنافس على نفس آلية النقل. يمكن أن تحدث العديد من الاضطرابات العصبية بسبب الاضطرابات في نقل الأحماض الأمينية والتمثيل الغذائي.

الناقلات العصبية. يتم تحديد كمية الناقل العصبي الموجود في الدماغ بالعوامل التالية:

• عدد الخلايا العصبية التي تحتوي على الناقل العصبي
• عدد النهايات المتشابكة أو النتوءات (المواضع داخل الخلايا لجزيئات الناقل العصبي)
• عدد جزيئات الناقل العصبي الموجودة في كل حبة

من المحتمل أن يتأثر العاملان الأولان بالنظام الغذائي في الحيوانات النامية ، ولكن يتم إصلاحهما خلال فترة البلوغ. قد يعتمد عدد الجزيئات الموجودة في كل حبة (وبالتالي في الخلايا العصبية) على عوامل غذائية. ثبت أن إدارة الكولين والليسيثين تزيد من مستويات الكولين والأسيتيل كولين في الدماغ. إن تأثير النظام الغذائي على تركيز الكاتيكولامين في الدماغ ليس واضحًا كما هو الحال في الأسيتيل كولين. يتكون السيروتونين في الخلايا العصبية من L-tryptophan. عادة ما يتم التحكم في معدل تخليق 5 هيدروكسي تريبتامين عن طريق توافر التربتوفان.

يتم عرض العناصر الغذائية التي تؤثر على تخليق الناقل العصبي للدماغ ووظيفته في الجدول 1.

الجدول 1. العناصر الغذائية التي تؤثر على تخليق الناقل العصبي للدماغ ووظيفته

- استقلاب الطاقة
- منظم توريد السلائف
- إنتاج أنزيم الأسيتيل أ

- حاجز الدم في الدماغ
- هيدروكسيلاز التربتوفان
- الكولين أسيتيل ترانسفيراز

البروتين: أحماض أمينية أساسية

- حاجز الدم في الدماغ
- هيدروكسيلاز التربتوفان

- حاجز الدم في الدماغ
- هيدروكسيلاز التيروزين

- هيدروكسيلاز التربتوفان
- هيدروكسيلاز التيروزين

- السلائف NT
- الكولين أسيتيل ترانسفيراز
- أستيل كولين

- العامل المساعد للإنزيم (NAD و NADH)

- التربتوفان بيرولاز (الكبد)

- العوامل المساعدة للإنزيم (تفاعلات النقل ، نزع الأمين ، ونزع الكربوكسيل)

- ديكاربوكسيلاز التيروزين
- ديكاربوكسيلاز الهيستيدين
- ديكاربوكسيلاز حمض الجلوتاميك

- نوربينفرين
- الدوبامين
- جابا
- السيروتونين

- إنزيم العامل المساعد (تفاعلات التحويل)

- كاتيكول 0 ميثيل ترانسفيراز
- حاجز الدم في الدماغ

- عامل مساعد إنزيم
- الدوبامين بيتا هيدروكسيلاز
- اختزال ثنائي هيدروبترين
- DA-adenylcyclase

- مضادات الأكسدة وكاسح الجذور الحرة
- تخليق البروستاجلاندين في الدماغ

- الكسور تحت الخلوية للميتوكوندريا ، والميكروسومات ، والمشابك

- السلائف الهيدروكسيل وإطلاق NT

- هيدروكسيلاز التربتوفان
- هيدروكسيلاز التيروزين

- هيدروكسيلاز التربتوفان
- هيدروكسيلاز التيروزين

الناقلات العصبية. عادة ما يتم تنظيم قدرة الدماغ على تصنيع النواقل العصبية الأحادية الأمين من خلال توفر السلائف من الحمض الأميني ، والذي يعتمد بشكل أكبر على تركيبة الوجبة: البروتينات تزيدها ، في حين أن الكربوهيدرات تخفضها. يتضح التأثير من خلال تغيير في تركيز الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة ، بدلاً من مستوى سلائف الأحماض الأمينية. إلى حد ما ، يعتمد التحكم في تخليق الناقل العصبي أحادي الأمين في الدماغ على المستوى والتغيير في الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة.

في التجارب على الحيوانات ، تبين أن تصنيع الأسيتيل كولين حساس للظروف التي تضعف أكسدة الكربوهيدرات. تشير الأدلة الموجودة إلى وجود ضعف أكسدة الكربوهيدرات واختلال وظيفة الكوليني في أدمغة مرضى الزهايمر.

أحماض أمينية. باستثناء التربتوفان والتيروزين والحامض الأميني وثريونين ، لا يبدو أن تقلبات تركيز الأحماض الأمينية في الدماغ فوق المعدل الطبيعي تؤثر على تخليق الناقل العصبي. الأحماض الأمينية التي تعمل مباشرة كناقلات عصبية هي أحماض أمينية غير أساسية مثل حمض الجلوتاميك وحمض الأسبارتيك و GABA. يُعتقد أن الضوابط الأيضية داخل الخلايا العصبية تنظم إنتاجها للإفراج عنها لأغراض النقل العصبي.

الكولين. هذا أمر بالغ الأهمية لاستمرار الحياة لأنه يعدل عمليات الإشارات الأساسية داخل الخلايا ، وهو عنصر هيكلي في الأغشية. يرتبط استقلاب الكولين ارتباطًا وثيقًا بعملية التمثيل الغذائي للميثيونين والفولات. يوجد الكولين في بعض الأطعمة التي يستهلكها الإنسان عادة مثل صفار البيض واللحوم والأسماك والبقوليات والحبوب. إنه غائب إلى حد كبير في الفواكه والخضروات. على الرغم من أنه موثق جيدًا أن الكولين المُدار يتم دمجه في أستيل كولين ، فقد تم التشكيك في قدرة الكولين التكميلي على زيادة تخليق وإطلاق الأسيتيل كولين. مكملات الكولين الحادة أو المزمنة لا تعزز في حد ذاتها مستويات أستيل كولين في الدماغ في ظل الظروف العادية.

المصادر المختلفة للكولين لتخليق الأسيتيل كولين داخل أطراف الأعصاب الكولينية هي:

• دي نوفو التوليف
• الامتصاص بعد التحلل المائي للأستيل كولين
• الجريان عبر الحاجز الدموي الدماغي

يسمح الحاجز الدموي الدماغي بالانتشار أحادي الاتجاه للكولين ولا يمكنه الحفاظ على تدرج التركيز. يرفع استهلاك الليسيثين مستويات الكولين في الدم عن طريق تقليل تدرج تركيز الدم من الدماغ إلى الدم ، وبالتالي إبطاء تدفق الكولين من الدماغ. كمية الليسيثين التي يجب تناولها لتعديل تخليق الناقل العصبي كبيرة لأنها مادة مغذية.

الكولين في الخلايا العصبية الكولينية له مصيران: (1) هو أحد مكونات فوسفاتيديل كولين وغيره من الفوسفوليبيدات ، و (2) يستخدم كمقدمة لتخليق أستيل كولين. يُفترض أن الدماغ يولد مادة الكولين المجانية لتخليق أستيل كولين من تجمع فوسفاتيديل كولين داخلي المنشأ ، والذي له معدل دوران سريع ويستخدم كمصدر للكولين. من المحتمل أن يمثل هذا التجمع 1 ٪ من فوسفاتيديل كولين في الدماغ وقد يكون أو لا يكون مهمًا كميًا داخل المحطات الكولينية ومع ذلك ، يتم تنشيط توليفه عندما يتم تسريع إطلاق الخلايا العصبية.

بعد دخول الدماغ ، يتم استقلاب الكولين المشع بسرعة إلى أستيل كولين وفوسفاتيديل كولين. يعتمد استقلاب الأسيتيل كولين والفوسفوليبيد في الدماغ على نظام نقل الكولين السريع عبر الحاجز الدموي الدماغي. بالإضافة إلى الانتشار ، يبدو أن هناك نظامي نقل ، أحدهما ذو تقارب منخفض للكولين والآخر ذو تقارب كبير. يتطلب نظام الكولين عالي التقارب في أنسجة المخ وجود الصوديوم ويقتصر على أطراف الأعصاب الكولينية ، حيث يتم تحويل معظم مادة الكولين التي ينقلها هذا النظام إلى أستيل كولين. تم العثور على نظام النقل منخفض التقارب في الأنسجة الأخرى مثل كريات الدم الحمراء. التغييرات في النشاط في الخلايا العصبية الكولينية في الجسم الحي تتبعها تغييرات موازية في امتصاص الكولين المعتمد على الصوديوم وعالي التقارب في الجسم الحي. أظهرت دراسات الكولين المسمى أن تحفيز إطلاق الأسيتيل كولين بتركيز عالٍ من البوتاسيوم يؤدي إلى زيادة امتصاص واستلة الكولين.

يعتبر إمداد الكولين أمرًا حيويًا خلال الفترات الحرجة في نمو الدماغ. يوفر النظام الغذائي الطبيعي للإنسان ما يكفي من الكولين للحفاظ على وظائف الأعضاء الصحية ، ومع ذلك ، قد يصاب السكان المعرضون للخطر ، مثل الرضيع المتنامي ، والحوامل أو المرضعة ، والمريض الذي يتغذى عن طريق الوريد ، بنقص الكولين. عادة لا يظهر إعطاء الكولين لحيوانات التجارب أي دليل على تحسن المهام التي تتطلب الذاكرة. ومع ذلك ، فإن مكملات الكولين تخفف من الآثار السلوكية للبنتوباربيتال عن طريق زيادة التمثيل الغذائي للجلوكوز في المخ. من الممكن أن يؤدي المستوى المعزز للنشاط العصبي الوظيفي إلى زيادة النشاط الحركي ومقاومة الحيوانات للتأثير المهدئ والمنوم لبنتوباربيتال.

التورين. التورين هو واحد من أكثر الأحماض الأمينية وفرة في الدماغ وله وظيفة ناقل عصبي مثبط. يمارس مجموعة متنوعة من الإجراءات في جميع أنحاء الجسم. تنخفض المستويات المرتفعة من المؤشرات الحيوية لإجهاد الشبكة الإندوبلازمية الناجم عن السمية ، وكذلك حجم الاحتشاء في النماذج الحيوانية للسكتة الدماغية ، بشكل ملحوظ بعد إعطاء التورين ، مما يشير إلى أن التوراين قد يمارس وظيفة اعصاب (20).

كارنيتين. كارنيتين (3-هيدروكسي-4-إن-تريميثيل أمينوبوتيريك حمض) هو مستقلب أساسي طبيعي يلعب دورًا رئيسيًا في نقل الأحماض الدهنية من العصارة الخلوية إلى مصفوفة الميتوكوندريا لأكسدة بيتا. يمكن تصنيعه من جزيئات ليسين التي تم دمجها في البروتين. استقلاب الكارنيتين ضئيل للغاية ، ويتم إفراز معظمه دون تغيير. قد ينتج نقص الكارنيتين عن التقييد الغذائي للكارنيتين والليسين. يرتبط استقلاب الكارنيتين بأسيتيل كولين حيث يفضل الأسيتيل كارنيتين تخليق الأسيتيل كولين. كارنيتين أسيتيل ترانسفيراز هو إنزيم ميتوكوندريا رئيسي في استقلاب أسيتيل CoA ، وبالتالي ، فإن توافر وإزالة أسيتيل CoA (ركيزة من مادة الكولين أسيتيل ترانسفيراز) قد يكون من العوامل الحاسمة في تنظيم تخليق الأسيتيل كولين داخل الأعصاب.

أحماض أوميغا 3 الدهنية المتعددة غير المشبعة. هذه مكونات أساسية للجهاز العصبي المركزي ودورها في التعلم والذاكرة معترف به جيدًا. تؤدي الأنظمة الغذائية الغنية بالأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة إلى تغييرات كبيرة في التعبير عن العديد من الجينات في الجهاز العصبي المركزي ، وقد توفر دراسة هذه الجينات نظرة ثاقبة لتأثيرها المفيد. تعد أحماض أوميغا 3 الدهنية من العناصر الغذائية الأساسية ، ويتمثل أحد أدوارها المهمة في تزويد الأحماض الدهنية بـ 22 كربونًا و 6 روابط مزدوجة ، تُعرف باسم حمض الدوكوساهيكسانويك (DHA) ، لنمو الأنسجة العصبية ووظيفتها مع دور رئيسي في الرؤية. وحماية الأعصاب والشيخوخة الناجحة. ربطت الدراسات الوبائية بين انخفاض DHA الأمومي وزيادة خطر ضعف النمو العصبي للأطفال. أظهرت دراسات التدخل أن تحسين تغذية الأم DHA يقلل من خطر ضعف النمو البصري والعصبي للرضع والأطفال. يتم الاحتفاظ بـ DHA وتركيزه في الجهاز العصبي ، وخاصة في المستقبلات الضوئية والأغشية المشبكية. يتضمن DHA إشارة الشحميات الكشف عن مسارات الإشارات التي تنظمها DHA بما في ذلك neuroprotectin D1 ، وبالتالي توفير فرص لتطوير علاج الاضطرابات العصبية مثل مرض الزهايمر (02).

فيتامينات. إن التأثيرات العصبية لبعض حالات نقص الفيتامينات معروفة جيدًا ، لكن دور الفيتامينات في التمثيل الغذائي للخلايا العصبية في ظل الظروف الغذائية العادية غير مفهوم جيدًا. تعتبر فيتامينات المجموعة B ، وخاصة B1 و B6 و B12 ، هي الأهم ، تليها A و E ، والتي تشارك في عملية التمثيل الغذائي للخلايا العصبية. يحتوي كل من فيتامين هـ وفيتامين ج على أدوار مضادة للأكسدة. يُعرف فيتامين د الآن بأنه يلعب دورًا مهمًا في الجهاز العصبي المركزي.

الاضطرابات في الوظيفة العصبية ليست مجرد مسألة نقص الفيتامينات المصاحبة لعلامات سوء التغذية موجودة أيضًا. لا يؤدي الجوع الكامل إلى متلازمات نقص الفيتامينات. كمية معينة من الطعام ضرورية لإنتاج هذه المتلازمات. يعتبر الكحول عاملاً مهمًا في التسبب في أمراض التغذية للجهاز العصبي بسبب هذه الآليات الثلاثة:

(1) إزاحة الطعام في النظام الغذائي
(2) إضافة السعرات الحرارية الكربوهيدراتية
(3) إعاقة امتصاص الفيتامينات من القناة الهضمية

غالبًا ما ينتج نقص الفيتامينات عن تأثيرات الأدوية. على الرغم من أن الصورة السريرية لنقص الفيتامينات الإجمالي معترف بها جيدًا ، فقد تم إيلاء القليل من الاهتمام لتأثير حالة الفيتامينات دون المستوى الأمثل على سلوك الإنسان.

الثيامين (ب 1). بالإضافة إلى دوره في التمثيل الغذائي باعتباره أنزيمًا مساعدًا ، يلعب الثيامين أيضًا دورًا في التوصيل العصبي وكذلك في نقل الأيونات. يؤدي نقص الثيامين إلى انخفاض في الغلوتامات والأسبارتات المفترضة في أجهزة الإرسال ، وربما يرجع ذلك إلى دخول البيروفات في الدورة ثلاثية الكربوكسيل. وجود فائض نسبي من الكربوهيدرات في النظام الغذائي مقارنة بالثيامين ، يؤيد تطور حالات نقص الثيامين مثل اعتلال دماغ فيرنيك. لا تقتصر هذه المتلازمة بأي حال من الأحوال على مدمني الكحول ، ولكن يمكن أن تحدث أيضًا في فقدان الشهية العصبي ، وانثناء المعدة ، والتقيؤ الحملي ، والصيام لفترات طويلة (الحالات التي ترتبط جميعها بسوء تناول الفيتامينات). لقد تورط نظام الكوليني في الفيزيولوجيا المرضية لنقص الثيامين بسبب انخفاض تخليق الأسيتيل كولين وانتقال التشابك. يشير هذا إلى وجود صلة بين فقدان ذاكرة البري بري ، واعتلال دماغ فيرنيك ، وخرف الشيخوخة.

النياسين. يصف هذا الاسم مركبين: (1) حمض النيكوتينيك و (2) نيكوتيناميد. إنه مقدمة من 2 من الإنزيمات المساعدة ، نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد و نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد الفوسفات ، التي تعمل في مجموعة متنوعة من تفاعلات تقليل الأكسدة. تشمل أسباب النقص الذرة كغذاء أساسي ، والكحول ، وبعض الأدوية مثل هيدرازيد حمض الأيزونيكوتينيك والعامل المضاد للسرطان 6-مركابتوبورين. الأعراض الكلاسيكية لنقص النياسين ، أو البلاجرا ، هي التهاب الجلد ، والإسهال ، والخرف. المظاهر العصبية الأكثر تحديدًا هي دماغية. في البداية يحدث اللامبالاة ، والبلادة العقلية ، وضعف الذاكرة. قد تتطور هذه إلى ذهان حاد. يمكن عكس الأعراض عن طريق العلاج بالنياسيناميد.

فيتامين ب 12 (سيانوكوبالامين). فيتامين ب 12 ضروري للنضج الطبيعي لكريات الدم الحمراء ، ونقصه مرتبط بفقر الدم الخبيث (الأرومات الضخمة). فيتامين ب 12 مطلوب باعتباره أنزيمًا مساعدًا من طفرة ميثيل مالونيل- CoA في الجهاز العصبي المركزي ، ويؤدي نقص هذا العامل إلى زيادة مستويات الأنسجة من ميثيل مالونيل- CoA وسلائفه propionyl-CoA.نتيجة لذلك ، يتم تصنيع الأحماض الدهنية غير الفسيولوجية التي تحتوي على عدد فردي من ذرات الكربون ودمجها في الدهون العصبية والفوسفوليبيدات. يؤدي نقص هذا الفيتامين أيضًا إلى حدوث اضطرابات في الجهاز العصبي مثل اعتلال الأعصاب المحيطية ، والتنكس المشترك تحت الحاد في العمود الفقري الخلفي والجانبي للحبل الشوكي ، واضطرابات في الوظيفة العقلية.

قد يتجلى نقص فيتامين ب 12 في خلل في الذاكرة قبل سنوات من ظهور أعراض أمراض الدم أو الحبل الشوكي. تم الإبلاغ عن نقص الكوبالامين في المرضى المسنين الذين يعانون من ظهور عجز إدراكي حديثًا ، وقد لوحظ تحسن كبير في الوظيفة الإدراكية بعد بدء العلاج ب 12. يجب إجراء مزيد من التحقيق في حالة انخفاض فيتامين ب 12 كسبب قابل للتعديل لضمور الدماغ والضعف الإدراكي اللاحق المحتمل لدى كبار السن. قد يكون لمكملات B12 الغذائية تأثيرات وقائية للأعصاب لدى أولئك الذين لديهم مستويات منخفضة من هذا الفيتامين.

حمض الفوليك. هذا هو الاسم الشائع لعائلة من المركبات تسمى "الفولات". يرجع نقص حمض الفوليك إلى استنفاد احتياطيات حمض الفوليك مثل تلك التي تحدث أثناء الحمل ، من زيادة الطلب ، من انخفاض المدخول (كما هو الحال في كبار السن) ، بسبب عمل بعض الأدوية ، وبسبب نقص الامتصاص بسبب الجهاز الهضمي اضطرابات. يتفاقم نقص حمض الفوليك بسبب نقص فيتامين C والحديد و B12. على الرغم من أن نقص حمض الفوليك ينتج فقر الدم الضخم الأرومات ، إلا أنه نادرًا ما يتم الإبلاغ عن الأعراض العصبية. الأساس الكيميائي الحيوي للأعراض الشائعة لكل من B12 ونقص حمض الفوليك هو تحريض نقص حمض الفوليك الوظيفي عن طريق الحرمان B12. ثبت أن علاج الفولات يحسن من وظيفة الاعتلال العصبي والنفسي العصبي لدى المرضى الذين يعانون من انخفاض تركيزات حمض الفوليك في المصل والسائل النخاعي. ليس لنقص حمض الفوليك أي تأثير على استخدام الجلوكوز الدماغي ، بينما يتم كبح استقلاب الجلوكوز في نقص فيتامين ب 12 ، لذلك يبدو أن استقلاب الفولات ينظمه فيتامين ب 12. لم يتم تسوية الجدل بشأن دور فيتامين ب 12 وحمض الفوليك في مسببات الخرف وكذلك نجاح أو فشل العلاج البديل.

تم ربط نقص حمض الفوليك بعيوب الأنبوب العصبي التي تحدث أثناء الحمل المبكر ، ويمكن الوقاية منها إذا تناولت المرأة كمية كافية من حمض الفوليك يوميًا قبل الحمل وطوال الأشهر الثلاثة الأولى من الحمل. توصي دائرة الصحة العامة بالولايات المتحدة بأن تستهلك جميع النساء القادرات على الحمل 400 ميكروغرام من حمض الفوليك يوميًا. يزيد نظام التحصين هذا من مستويات حمض الفوليك في الخلايا الحمراء بحوالي 50٪ ، وبالتالي ، يجب أن يمنع العديد من عيوب الأنبوب العصبي المرتبطة بحمض الفوليك.

يؤثر نقص الفولات الدماغي ، الذي يمكن أن ينتج عن خلل في الحاجز الدموي الدماغي ، على وظائف التمثيل الغذائي للفولات داخل الدماغ. حمض الفوليك ضروري لتخليق البيورينات والثيميديل ولإعادة ميثيل الهوموسيستين إلى ميثيونين. الميثيونين هو مقدمة لـ S-adenosylmethionine ، وهو أمر ضروري لتخليق الناقلات العصبية. يتم نقل حمض الفوليك عبر الحاجز الدموي الدماغي إلى السائل الدماغي النخاعي عند الضفيرة المشيمية عن طريق الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات ، ويتم التوسط في هذه العملية عن طريق مستقبلات حمض الفوليك ألفا بطريقة تعتمد على الأدينوزين ثلاثي الفوسفات. بسبب الاختلاف في تركيز الفولات في السائل الدماغي النخاعي بالنسبة للدم ، تشير مستويات الفولات في السائل الدماغي النخاعي إلى حالة الفولات في الدماغ بشكل مستقل عن مؤشرات حالة الفولات في الجسم بالكامل (19).

فيتامين د. بصرف النظر عن دور فيتامين د المهم في صحة العظام ، فإن لفيتامين د العديد من الوظائف الأخرى في جسم الإنسان. يتم التعبير عن مستقبلات فيتامين د وكذلك الإنزيمات اللازمة لتخليق 1،25-ديهيدروكسي فيتامين د النشط بيولوجيًا في الدماغ ، ويرتبط نقص فيتامين د بالتطور والوظيفة غير الطبيعية للدماغ (27). تم ربط نقص فيتامين د بالعديد من الاضطرابات العصبية ، بما في ذلك التصلب المتعدد ، والتدهور المعرفي لدى كبار السن ، ومرض الزهايمر. تم الإبلاغ عن نقص فيتامين (د) ليكون أكثر شيوعًا في المرضى الذين يعانون من مرض باركنسون منه في الأشخاص الأصحاء (16).

فيتامين هـ. كمضاد للأكسدة ، يقوم فيتامين (هـ) بكسح الجذور الحرة في الجهاز العصبي. قد ينتج الخلل الوظيفي العصبي بسبب نقص فيتامين E عن نقص الحماية المضادة للأكسدة في الأنسجة الحساسة. تم استخدام فيتامين (هـ) علاجيًا في العديد من الاضطرابات العصبية حيث يكون الإجهاد التأكسدي متورطًا في الفيزيولوجيا المرضية ، مثل الاضطرابات التنكسية العصبية.

المعادن والعناصر النزرة.

حديد. في التجارب على الحيوانات ، أثر نقص الحديد في وقت مبكر بشكل لا رجعة فيه على محتوى الحديد في الدماغ وتوزيعه ، مما أدى إلى تغيرات في الناقل العصبي والسلوك. أدى نقص الحديد في الفئران إلى تغيير استجابات ما بعد المشبكية للسيروتونين وكذلك للدوبامين. الآلية غير معروفة ، لكن من الممكن أن يؤثر نقص الحديد على كل من وظائف الدماغ وسلوكه ويؤدي إلى تدهور الوظيفة الإدراكية.

على الرغم من أن استقراء البيانات الحيوانية غالبًا ما يكون مضللًا ، إلا أن فقر الدم الناجم عن نقص الحديد يرتبط باستمرار بالتأخيرات الحركية في الطفولة. المجالات الأكثر مشاركة هي اللغة وتوازن الجسم. في هؤلاء الأطفال ، لم يكن العلاج بالحديد ، في معظم الحالات ، كافياً لعكس الآثار النفسية حتى بعد التصحيح الكامل لمقاييس الدم. انخفاض استهلاك الأطعمة الغنية بالحديد المتوفر بيولوجيًا ، مثل اللحوم (خاصة اللحوم الحمراء) ، والاستهلاك العالي للأطعمة الغنية بمثبطات امتصاص الحديد ، مثل الفيتات ، وبعض الألياف الغذائية ، والكالسيوم ، يسبب نقص الحديد. يعد ضعف الجهاز العصبي النفسي أحد النتائج المحتملة العديدة لهذا النقص.

نحاس. النحاس هو عامل مساعد معدني للدوبامين بيتا كربوكسيلاز. على الرغم من وجوده في الدماغ بتركيز عالٍ بشكل معقول ، إلا أنه يتأثر بالحالة التغذوية ، خاصة أثناء النمو. يتم تغيير استقلاب النحاس في داء ويلسون ، مع ظهور عقابيل عصبية وسلوكية واضحة.

الزنك. وهي وفيرة في أنسجة المخ ولها تأثير على وظائف المخ. في حالة نقص الزنك ، يتم تغيير تركيبة الدهون وتركيزات الأحماض الدهنية الأساسية في الدماغ. يؤثر نقص الزنك على تخليق البروتين العصبي ويمكن أن يسبب اضطرابات في مناطق الحصين. يعد نقص الزنك مشكلة صحية مهمة وقد يؤدي إلى ضعف الوظيفة العصبية والنفسية.

المغنيسيوم. يلعب المغنيسيوم دورًا أساسيًا في علم وظائف الأعضاء الخلوي ويشارك في تنشيط حوالي 300 إنزيم بما في ذلك تلك التي تحفز تفاعلات إنتاج الطاقة واستهلاك الطاقة. إنه مثبت غشاء الخلية. في الفضاء خارج الخلية ، يتنافس المغنيسيوم مع الكالسيوم لتقليل دخول الكالسيوم إلى الخلايا. يحجب أيون المغنيسيوم قناة N-methyl-D-aspartate بطريقة تعتمد على الجهد ، ولكن المغنيسيوم خارج الخلية الكهربية يتصرف كمضاد غير تنافسي لـ NMDA. الطريقة الدقيقة لعمل المغنيسيوم غير معروفة. له دور وقائي ضد الجذور الحرة للأكسجين. أيون المغنيسيوم خارج الخلية هو مانع طبيعي لقناة NMDA.

يمكن أن يؤثر نقص المغنيسيوم على مجموعة متنوعة من أنظمة الإنزيمات العصبية ، والاستثارة الدماغية ، وحالات النقص في العناصر الغذائية الرئيسية الأخرى. يعتبر نقص المغنسيوم في الدم أكثر شيوعًا من فرط مغنسيوم الدم وعادة ما يتفاقم بسبب نقص الفيتامينات والمعادن الأخرى. يرجع نقص المغنيسيوم إلى نقص امتصاص المدخول أو زيادة الإخراج. إذا تدفقت كمية كبيرة من المغنيسيوم من الجهاز العصبي المركزي ، يتم الوصول إلى مستوى حرج أدنى من حدوث خلل وظيفي عصبي. العلامات المبكرة لنقص المغنيسيوم هي قلة التوجيه والإرهاق والخمول. تم الإبلاغ عن شذوذ في استقلاب المغنيسيوم في الاكتئاب وإدمان الكحول.

الكالسيوم. لها دور مهم في وظائف الجهاز العصبي المركزي. قد يلعب الكالسيوم المتأين دورًا في اللدونة المشبكية. لقد ثبت أن زيادة توافر الكالسيوم يخفف من العجز المرتبط بالعمر في النقل العصبي. فرط كالسيوم الدم هو مظهر من مظاهر العديد من الاضطرابات الجهازية. تشمل أعراض فرط كالسيوم الدم على الجهاز العصبي المركزي ضعف الوظيفة العقلية ، وفقدان الذاكرة للأحداث الأخيرة ، والاكتئاب ، والنعاس ، وحتى الغيبوبة.

اليود. ويؤثر نقص هذا العنصر كمقدمة لقصور الغدة الدرقية على نضج دماغ الجنين ، مما يؤدي إلى إعاقات عقلية للرضع أثناء نموهم.

دور الدماغ في التحكم في وزن الجسم. دور الدماغ في تنظيم الجوع وتناول العناصر الغذائية والتحكم في وزن الجسم والسمنة من القضايا المهمة. تم إثبات دور الالتهام الذاتي في الخلايا العصبية الببتيدية المرتبطة بالوطاء (AgRP) في تنظيم تناول الطعام وتوازن الطاقة (29). يقوم الالتهام الذاتي الناتج عن الجوع بتعبئة الدهون في الخلايا العصبية لتوليد الأحماض الدهنية الحرة الذاتية ، والتي بدورها تنظم مستويات AgRP. أثناء الجوع ، تستجيب الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد لنقص المغذيات عن طريق الالتهام الذاتي أو إطلاق شلال لجعل الكائن الحي يتوق إلى المزيد من الطعام ، وهو ما يفسر صعوبة اتباع نظام غذائي للتحكم في زيادة الوزن. يمكن أن يشكل تنظيم البلعمة الذاتية الوطائية أساسًا للتدخل الفعال في السمنة.

تحكم الغدد الصماء في وزن الجسم. تلعب المُنظِّمات العصبية الموجودة في أجزاء مختلفة من الدماغ دورًا مهمًا في التحكم في تناول الطعام ، وقد يؤدي اضطراب المُنظِّمات العصبية إلى السمنة. يمكن أن يبدأ Neuropeptide Y في التغذية لاحتياجات الطاقة ، ويمكن أن توفر الببتيدات الأفيونية جوانب مجزية من الأكل ، ويمكن أن يؤثر عامل إطلاق الكورتيكوتروبين على الأكل الناتج عن الإجهاد. لا يزيد Neuropeptide Y من تناوله فحسب ، بل يقلل أيضًا من استهلاك الطاقة في الدهون البنية ويزيد من النشاط الأنزيمي المرتبط بتخزين الدهون في الدهون البيضاء ، مما يؤدي إلى السمنة.

توضح الأدلة الكبيرة أهمية اللبتين في التحكم في توازن الطاقة وسلوك التغذية. يتم إفراز هرمونات اللبتين والأنسولين بشكل متناسب مع حجم الكتلة الدهنية. خلال حالات توازن الطاقة السالب ، تتقلص الكتلة الدهنية ، ويتم إفراز كمية أقل من الأنسولين واللبتين وتصل إلى الدماغ. نتيجة لذلك ، يتم تعطيل مسارات الابتنائية ويتم قمع المسارات التقويضية ، مما يؤدي إلى زيادة تناول الطعام وتخزين الطاقة. على العكس من ذلك ، خلال حالة توازن الطاقة الإيجابي ، تتوسع كتلة الدهون ، وتزداد تركيزات الليبتين والأنسولين ، ويؤدي الناتج الناتج من الدماغ إلى تناول كميات أقل من الطعام ، مما يؤدي في النهاية إلى تقليل الكتلة الدهنية. تساعد دوائر التغذية الراجعة هذه على استقرار وزن الجسم في ظل الظروف العادية.

توجد مستقبلات اللبتين في عدة مناطق من الدماغ متورطة في تنظيم توازن الطاقة ، ويمكن أن يؤدي إعطاء اللبتين الخارجي إلى تغيير وظيفة المحور الوطائي - النخامي - الكظري. يحتوي الوطاء على أنظمة عصبية متعددة مهمة في تنظيم توازن الطاقة. تتكامل الإشارات المتعلقة بالتغذية من الأنسجة الدهنية والأمعاء والدماغ في منطقة ما تحت المهاد. تخترق إشارات اللبتين والأنسولين المنتشرة الحاجز الدموي الدماغي وتحفز المستقبلات على الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد. تدخل إشارات الشبع الناتجة عن الطعام المبتلع إلى جذع الدماغ الذيلية وتؤثر على ردود الفعل المتعلقة بقبول الطعام أو رفضه. يتم نقل معلومات الشبع إلى منطقة ما تحت المهاد حيث يتم دمجها مع المعلومات المعرفية وإشارات السمنة. زيادة نشاط إشارات الشبع يعزز قدرة إشارات الشبع على إنهاء الوجبة. قد يشارك الميلانوكورتين المركزي في دمج إشارات شحمية طويلة الأمد من اللبتين والأنسولين.

الدماغ والتغذية والجينات. أتاح التقدم في علم الجينوميات وعلم الوراثة الفوقية فهم التفاعلات بين الجينات والتغذية التي تفيد في فهم الآلية المرضية للعديد من الاضطرابات العصبية الناتجة عن التفاعلات بين العوامل البيئية والوراثية (14). قد يساعد التعبير الجيني وتعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة واختلافات رقم النسخ في تحديد الاستجابات الفردية للتغذية.

اضطرابات الدماغ الناتجة عن سوء التغذية. اضطرابات الدماغ الشائعة الناتجة عن سوء التغذية هي:

• الضعف الادراكي
• الضمور الدماغي
• القصور العقلي
• كآبة
• أمراض الأوعية الدموية الدماغية
• سوء التغذية بالبروتين والسعرات الحرارية (كواشيوركور)
• اعتلال الأعصاب المتعدد مع اعتلال العصب البصري
• الاستجابة المتغيرة للأدوية ذات التأثير النفساني

سوء التغذية والضعف الإدراكي عند كبار السن. تظهر دراسات مختلفة ارتباطًا بين الحالة التغذوية والوظيفة المعرفية لدى كبار السن. أولئك الذين لديهم مستويات منخفضة من الريبوفلافين وحمض الفوليك وفيتامين ب 12 وفيتامين سي في الدم يكون أداءهم ضعيفًا في الاختبارات المعرفية. يعيش معظم هؤلاء الأشخاص المسنين بشكل مستقل في منازلهم ومن المحتمل أن يكون سوء التغذية ناتجًا عن ضعف الإدراك (على سبيل المثال ، قد ينسون تناول حبوب الفيتامينات أو إعداد وجبات مناسبة). بمعنى آخر ، يتفاعل سوء التغذية مع ضعف الإدراك. شكّل ارتباط المؤشرات الحيوية التغذوية بالبلازما مع المؤشرات السيكومترية والتصوير لصحة الدماغ في مجموعة دراسة شيخوخة الدماغ في ولاية أوريغون 17٪ من التباين في درجات الاختبار المعرفي و 37٪ من التباين في حجم الدماغ (05). ارتبط نمط من مستويات البلازما المرتفعة من فيتامينات B1 و B2 و B6 و B12 و C و D و E وحمض الفوليك أو أحماض أوميغا 3 الدهنية المرتفعة مع حجم دماغ أكبر ووظيفة إدراكية أفضل. كشفت دراسة كيبيك الطولية حول التغذية والشيخوخة الناجحة عن وجود علاقة بين مستويات فيتامين K1 المرتفعة في الدم والذاكرة العرضية اللفظية الأفضل لدى كبار السن (41).

تم اقتراح أن سوء التغذية يلعب دورًا في التسبب في مرض الزهايمر ، وقد تؤدي المكملات الغذائية عن طريق الفم إلى تحسين الوظيفة الإدراكية لدى هؤلاء المرضى. حتى الآن ، لم تثبت فعالية أي تدخل غذائي في الحد من مخاطر أو شدة مرض الزهايمر. ومع ذلك ، هناك العديد من التجارب المعشاة ذات الشواهد الكبيرة جارية لاختبار فعالية العديد من المغذيات (11).

ميكروبيوتا الأمعاء وتطور الدماغ. الأمعاء البشرية هي أيضًا "عضو جرثومي" يتكون من تريليونات من الكائنات الحية التي تستقلب أنظمة غذائية مختلفة وتؤثر على نمو الدماغ (23). ترتبط التشوهات المعرفية التي تظهر عند الأطفال الذين يعانون من نقص التغذية جزئيًا بعدم نضج ميكروبيوتا الأمعاء المستمرة لديهم. أحد الآثار المترتبة على هذا المفهوم هو أن تحسين التوصيات الغذائية يمكن أن يعزز نمو الدماغ الصحي.

العواقب العصبية لسوء التغذية بسبب إجراءات الجهاز الهضمي. يمكن أن تؤدي العمليات الجراحية المختلفة للسمنة مثل المجازة المعدية إلى نقص غذائي مزمن في المعادن والفيتامينات مع عقابيل عصبية. تم الإبلاغ عن مريض يعاني من اضطرابات في المشية واعتلال عصبي بسبب نقص النحاس بعد أقل من عامين بعد إجراء المجازة المعدية Roux-en-Y ، وحدث تحسن خلال شهرين من مكملات النحاس (38). المرضى الذين يعانون من استئصال الأمعاء الدقيقة والذين يخضعون للعلاج بالحقن على المدى الطويل قد يصابون باضطرابات عصبية مختلفة ، وأكثرها شيوعًا هو الضمور الدماغي. قد يكون هذا بسبب عدم كفاية تناول العناصر الغذائية الأساسية في التغذية الوريدية.

ضمور دماغي. قد يحدث هذا عند مرضى الفشل المعوي. المرضى الذين يعانون من استئصال الأمعاء الدقيقة والذين يخضعون للعلاج بالحقن على المدى الطويل قد يصابون باضطرابات عصبية مختلفة ، وأكثرها شيوعًا هو الضمور الدماغي. قد يكون هذا بسبب عدم كفاية تناول العناصر الغذائية الأساسية في التغذية الوريدية.

التغذية والتنمية المعرفية. وجدت دراسة أجريت على الأطفال والمراهقين الكوريين ارتباطات مهمة بين التغذية والوظيفة الإدراكية ، والتي تم قياسها بدقة من خلال اختبارات الوظائف المعرفية القائمة على الكمبيوتر واختبارات الأداء البصري المستمر (31). ارتبطت مصادر التغذية الجيدة مثل الفيتامينات B1 و B6 و C ، والأرز مع الحبوب المختلطة ، والفطر ارتباطًا إيجابيًا بوظيفة إدراكية أفضل ، في حين كانت الكربوهيدرات المصنعة مثل الأرز الأبيض والمعكرونة أو الوجبات السريعة مرتبطة سلبًا بالإدراك.

سوء التغذية والنقص العقلي. أظهرت الدراسات التجريبية على الأنواع غير البشرية بشكل قاطع أن سوء التغذية يؤخر النمو العقلي. لم يتم إجراء مثل هذه الدراسات على البشر ، ولكن هناك أدلة دامغة متوفرة تدعم فكرة أن سوء التغذية خلال السنة الأولى من الحياة هو عامل مساهم في النقص العقلي. يعتقد أن هذا يرجع إلى عدم كفاية الميالين خلال فترة نمو الدماغ النشط. يبدو أن نقص البروتينات وفيتامين B1 هو أهم العوامل. يؤدي حرمان الأم في الحياة المبكرة بعد الولادة ، والذي يرتبط بسوء تغذية حديثي الولادة ، إلى انخفاض كبير في مستويات الأسيتيل كولين في الدماغ النامي ، مما يؤدي إلى انخفاض القدرة على التعلم طوال الحياة.

سوء التغذية في الطفولة وضعف النمو الفكري. قد يؤدي سوء التغذية خلال الفترة الحساسة إلى الإصابة بمرض في حياة البالغين ، وتشير الدراسات بقوة إلى إمكانية تأثر نمو الدماغ وشبكية العين. قد يكون هذا بسبب نقص الأحماض الدهنية الأساسية ولا سيما الأطفال الخدج الذين يولدون في وقت يكون فيه نمو غشاء الخلية ضعيفًا بشكل خاص. يجب النظر إلى هذه النتائج بحذر ، حيث يمكن أن تكون التأثيرات الجينية والبيئية مهمة أيضًا. هناك عدد كبير من الأسباب التي تدعم الرضاعة الطبيعية على الرضاعة الصناعية ، بما في ذلك تحسين الإدراك والوظيفة البصرية. على سبيل المثال ، يحتوي حليب الثدي على حمض الدوكوساهيكسانويك وحمض الأراكيدونيك الضروري لنمو الدماغ الطبيعي ، والذي غالبًا ما يكون غائبًا أو ينقصه في الأعلاف الصناعية.

يتم تعديل المفاهيم التقليدية حول أهمية التغذية في نمو الدماغ خلال أول عامين. لا يتم إنهاء نمو الدماغ لدى الأطفال الذين يعانون من سوء التغذية فجأة بعد هذه الفترة ، بل يتم تعليقه. قد يستأنف نمو الدماغ حتى لو تحسنت التغذية في سن الثالثة أو نحو ذلك. وفقًا للمفاهيم الجديدة ، يغير سوء التغذية التطور الفكري من خلال التدخل في الصحة العامة وكذلك مستوى طاقة الطفل ومعدل النمو الحركي ومعدل النمو. يعد الفقر والافتقار إلى بيئة محفزة فكريا من العوامل الإضافية التي تعوق التطور الفكري. يوجد بعض الجدل حول الدور الذي تلعبه المغذيات الدقيقة في التطور النفسي الحركي والمعرفي ، حيث يصعب أحيانًا تحديد علاقة سببية. على الرغم من أن الأدلة القاطعة تنص على أن نقص اليود أثناء الحياة داخل الرحم يسبب القماءة ، فإن دور مكملات اليود في النمو المعرفي للأطفال في سن المدرسة أقل وضوحًا ، ومع ذلك ، فإن بعض العلاقات راسخة. الأطفال الذين يعانون من فقر الدم بسبب نقص الحديد معرضون بشكل كبير لخطر التطور السلوكي السيئ.

تستمر عواقب الإدارة الغذائية السليمة للدماغ على مدى العمر من الحمل إلى البلوغ على الرغم من أن الدماغ البشري قد يمثل 50 ٪ من الاحتياجات الغذائية الأساسية للجسم أثناء الطفولة (22).

كآبة. أعراض الاكتئاب هي أكثر المظاهر العصبية والنفسية شيوعًا لنقص حمض الفوليك. على العكس من ذلك ، تم اكتشاف مستويات منخفضة أو ناقصة في مصل الدم أو خلايا الدم الحمراء في 15 ٪ إلى 38 ٪ من البالغين الذين تم تشخيصهم باضطرابات اكتئابية.تم ربط المستويات المنخفضة من حمض الفوليك بضعف استجابة مضادات الاكتئاب لمثبطات امتصاص السيروتونين الانتقائية.

نقص الفيتامينات كعامل خطر للإصابة بالسكتة الدماغية. كشفت نتائج دراسة متعددة المراكز في أوروبا عن وجود صلة بين السكتة الدماغية وانخفاض مستويات الدورة الدموية لفيتامين B6 وحمض الفوليك. يرتبط تناول كمية غير كافية من هذين المغذيين بالفعل بمستويات عالية من فرط الهوموسيستئين في الدم ، والذي يعتبر بالفعل أحد عوامل خطر الإصابة بالسكتة الدماغية. في هذه الدراسة ، قام الباحثون بقياس مستويات البلازما من الهوموسيستين الكلي ، وحمض الفوليك ، وفيتامين B6 ، وفيتامين B12 في المرضى الذين يعانون من أمراض الأوعية الدموية الموثقة (مرض الشريان التاجي ، وأمراض الأوعية الدموية الطرفية ، والسكتة الدماغية) وقارنوا النتائج مع تلك الموجودة في العمر. - والأشخاص الضابطة المتوافقة مع الجنس دون أي دليل على الإصابة بأمراض الأوعية الدموية. ووجدوا أن مستويات فيتامين ب 6 كانت أقل في المرضى الذين يعانون من أمراض الأوعية الدموية مقارنة بالضوابط الصحية ، وأن المشاركين في الدراسة في أقل نسبة 20 في المائة كانوا أكثر عرضة للإصابة بأمراض القلب والسكتة الدماغية بمقدار الضعفين عن أولئك الذين لديهم مستويات عالية من فيتامين ب 6. كانت مستويات حمض الفوليك منخفضة أيضًا في الأشخاص المصابين بأمراض الأوعية الدموية ، وكان الأشخاص الذين لديهم مستويات حمض الفوليك في أدنى 10 في المائة أكثر عرضة للإصابة بأمراض القلب أو السكتة الدماغية بحوالي 1.5 مرة مقارنة بأولئك الذين لديهم مستويات أعلى من هذه المغذيات. قد تكون هذه العلاقة مرتبطة جزئيًا بتأثير الفولات على استقلاب الهوموسيستين. قد تكون آلية خطر الإصابة بالسكتة الدماغية المرتبطة بنقص فيتامين ب 6 مرتبطة أيضًا بتعزيز تكوين جلطات الدم.

سوء التغذية بالبروتين والسعرات الحرارية (كواشيوركور). يعد سوء التغذية بالبروتينات والسعرات الحرارية مشكلة ليس فقط في البلدان الفقيرة في العالم الثالث حيث ينتشر مرض كواشيوركور ، كما أنه يوجد أيضًا في بعض المرضى في المستشفيات الذين يقيمون لفترة طويلة في البلدان المتقدمة.

تلعب الأحماض الأمينية الغذائية دورًا رائدًا في تخليق الناقل العصبي (التيروزين للنورادرينالين والتربتوفان للسيروتونين) وينخفض ​​معدل دورانها مع نقص البروتين. يُظهر مخطط كهربية الدماغ تضاؤل ​​الجهد ونشاط الإيقاع البطيء المفرط. يعاني الأطفال المصابون بالكواشيوركور من تخلف عقلي وحركي. ليس من المؤكد ما إذا كان هذا بسبب العوامل الغذائية وحدها أو بسبب الحرمان الاجتماعي. يؤدي سوء التغذية الحاد الناتج عن السعرات الحرارية للبروتين في السنة الأولى من العمر إلى عجز فكري حاد. في السنة الثانية من العمر ، قد ينتج عنه تخلف عقلي ، لكنه لا يحدث في العادة.

اعتلال الأعصاب مع اعتلال العصب البصري. تم الإبلاغ عن تفشي وبائي لاعتلال الأعصاب المحيطية في كوبا في الفترة من 1992 إلى 1993 (45). اشتملت الأشكال السريرية على الاعتلال العصبي البصري خلف القضيب ، والاعتلال العصبي المحيطي الحسي وخلل الحركة ، والاعتلال النخاعي الظهراني الجانبي ، والصمم الحسي العصبي ، وخلل النطق وعسر البلع ، والشلل السفلي التشنجي ، والأشكال المختلطة. أسفر البحث المكثف عن العوامل السامة للأعصاب ، وخاصة استرات الفوسفور العضوي ، والسيانيد المزمن ، وتسمم ثلاثي كلورو الإيثيلين ، عن نتائج سلبية. أسفر علاج المرضى الذين يعانون من فيتامينات المجموعة ب وحمض الفوليك عن نتائج مجزية. لم تكن هناك وفيات ، وتحسن معظم المرضى بشكل ملحوظ أقل من 0.1 ٪ من المرضى لديهم آثار متبقية. أدى تكميل الفيتامينات المتعددة إلى جميع السكان الكوبيين إلى الحد من انتشار الوباء. لم يكن سوء التغذية الصريح موجودًا ، ولكن يبدو أن نقص المغذيات الدقيقة ، وخاصة الثيامين ، والكوبالامين ، والفولات ، والأحماض الأمينية الكبريتية ، كان محددًا أساسيًا لهذا الوباء. على الرغم من عدم الإبلاغ عن مثل هذا الوباء مرة أخرى ، فإن التقدم في التسلسل على مستوى الجينوم ، وتسلسل الإكسوم الكامل ، ورسم خرائط الزيجوت المتماثل ، وتحليل الفصل لاكتشاف الجينات الجديدة المسببة للأمراض قد كشفت أن اعتلال الأعصاب الوراثي مع ضمور العصب البصري يرجع إلى طفرات في PDXK الجين الذي يشفر لبيريدوكسال كيناز ، والذي يحول B6 غير النشط إلى العامل المساعد النشط pyridoxal 5'-phosphate (PLP). المتغيرات في PDXK يسبب ضعف التمثيل الغذائي لفيتامين B6 مثل ذلك في مرض شاركو ماري توث محور عصبي ، والذي يستجيب لمكملات بيريدوكسال 5-فوسفات ، ويمكن مراقبة مستويات بيريدوكسال 5-فوسفات في البلازما عن طريق كروماتوجرافيا سائلة عالية الأداء (09 30).

التنكس البقعي المرتبط بالعمر. تشير الدراسات الوبائية إلى مساهمات مهمة للأنماط الغذائية في مخاطر التنكس البقعي المرتبط بالعمر. هناك تفاعل وظيفي بين الكربوهيدرات الغذائية ، والمستقلبات ، بما في ذلك المذنبات الميكروبية ، وخصائص الضمور البقعي المرتبط بالعمر (46). تشير هذه النتائج إلى أن التدخل الغذائي البسيط قد يكون مفيدًا لوقف تطور التنكس البقعي المرتبط بالعمر.

الاستجابة المتغيرة للأدوية ذات التأثير النفساني. يُظهر قدر كبير من البيانات أن الحيوانات التي تعاني من سوء التغذية تتفاعل مع الأدوية بشكل مختلف عن الضوابط ، مما يشير إلى أن التعبير السلوكي المتغير لهذه الحيوانات يمكن تفسيره جزئيًا بالتغيرات في وظائف الدماغ بعد سوء التغذية. من المهم تفاعل الحيوانات التي تعاني من سوء التغذية تجاه الأدوية ذات التأثير النفساني التي تعمل من خلال أنظمة الناقل العصبي GABAergic و catecholaminergic و serotonergic و opioid و cholinergic. قد تكون الاستجابة المتغيرة للأدوية ذات التأثير النفساني لدى الحيوانات المصابة بسوء التغذية ذات صلة خاصة بفهم عواقب سوء التغذية على البشر.


دور التمثيل الغذائي للجلوكوز و FDG في تفسير دراسات PET

اطلب من معظم الأطباء أن يتذكروا المسارات الأنزيمية لاستقلاب الجلوكوز ، ومن المحتمل أن تثير ذكريات عن فصول الكيمياء الحيوية في كلية الطب أو الطب حيث كان القول الشائع ، "استقلاب الجلوكوز؟ لماذا أحتاج إلى معرفة هذه الأشياء؟ لن أستخدم هذه المعلومات مرة أخرى أبدًا! "

لحسن الحظ ، كان لدى عدد قليل من طلاب العلوم والطب الحكمة لإدراك أنه حتى أكثر الحقائق الدنيوية والغامضة يمكن أن تكون في متناول اليد يومًا ما. هذه هي قصة استقلاب الجلوكوز وعلاقته بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ([18 فهرنهايت] FDG) بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني [الفلور 18]. في عام 1924 ، قدم أوتو واربورغ ، عالم الكيمياء الحيوية الألماني الشهير ، ملاحظة أساسية من شأنها أن تغير إلى الأبد مسار فهمنا لدور استقلاب الجلوكوز في بيولوجيا السرطان. في مقال نُشر في مجلة Biochemische Zeitschrift ، أشار هو وزملاؤه إلى أن الخلايا السرطانية تستهلك المزيد من الجلوكوز وتنتج حمض اللاكتيك أكثر من الخلايا العادية (التي تستريح). هذه الملاحظة المباشرة ، التي سميت لاحقًا بتأثير واربورغ على شرفه ، كانت واضحة حتى في ظل الظروف الهوائية. بسبب عمله الرائد ، حصل واربورغ على جائزة نوبل للطب ويعتبر أحد الشخصيات المركزية في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET).

يمكن أن يؤدي جزيء جلوكوز واحد يتم استقلابه في وجود أكسجين كافٍ إلى إنتاج 36 جزيء أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) مع ثاني أكسيد الكربون و H2 0 كمنتجاتها الثانوية (ما يسمى بدورة حمض الكربوكسيل ، أو TCA). ومع ذلك ، في ظروف نقص الأكسجين وفي العديد من أنواع الخلايا السرطانية ، يتكون اثنان فقط من ATPs من استقلاب الجلوكوز ، مع إنتاج حمض اللاكتيك (تحلل السكر) كمنتج ثانوي له. أدت هذه الملاحظات إلى ظهور العديد من النظريات حول بقاء السرطان وثباته حتى في ظل أقسى الظروف. 2 & # 82118 ومع ذلك ، فإن المسار المبسط إلى حد ما لعملية التمثيل الغذائي للجلوكوز من خلال مسار التحلل السكري هو المسؤول عن انفجار تصوير FDG PET على مدى العقود القليلة الماضية.

قدمت أهمية استقلاب الجلوكوز في الأورام الخبيثة أساسًا لفهم بيولوجيا السرطان. من المزايا الحاسمة لـ FDG في تصوير الأورام أنها تتصرف بعدة طرق مثل الجلوكوز. على سبيل المثال ، يرتبط استقلاب الجلوكوز في معظم الأعضاء مثل الدماغ والقلب والهياكل الحشوية ارتباطًا وثيقًا بتدفق الدم. في بعض الأورام الخبيثة ، مثل سرطان الثدي ، 9 هناك فصل لدورة التمثيل الغذائي للتدفق مع أيض الجلوكوز المرتفع اللاحق مقارنة بالأنسجة الطبيعية المحيطة. يبدو أن معدل التمثيل الغذائي المرتفع للجلوكوز هو آلية حيوية ضرورية لإطعام التغيرات البيولوجية المختلفة التي حولت الخلية المضيفة إلى خلية خبيثة.

يوجه سانجيف جامبير ، في فصله حول تطوير الفحص الكمي لـ PET ، 10 قرائه إلى التظاهر بأنهم جزيء من FDG ثم يطلب من القراء التفكير في جميع الاتجاهات المختلفة التي يمكنهم اتباعها بمجرد حقنها في الجسم . إذا لعبنا مع تجربته الفكرية ، فسنبدأ رحلتنا من المحقنة إلى مجرى الدم (البلازما). مرة واحدة في الدم ، إما أن نترك مساحة البلازما لدخول النسيج الخلالي أو السفر في الدم إلى الكلى ، حيث يتم إخراجنا بسبب ذرة 18 درجة فهرنهايت على موضع 2-كربون لجزيء الديوكسي جلوكوز. إذا لم تفرز الكلى عن طريق الكلى ، فسوف يتم نقلنا إلى الخلية ، ثم ننتقل إلى مسار التفاعل الكيميائي لرحلتنا. بمجرد دخول الخلية ، سيتعرض معظمنا للفسفرة ويُحبس كيميائيًا بواسطة مسار التحلل وينتهي بنا المطاف بشق 18 درجة فهرنهايت الذي يتحلل ، حيث يتم طرد بعضنا من الخلية إلى داخل النسيج الخلالي ، وفي النهاية يهاجرون مرة أخرى إلى مجرى الدم والكلى. . إذا أحضرنا ماسحًا للتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني لالتقاط صور لرحلتنا ، فسنجد حتمًا أن العديد منا يتجمعون في ورم على خلفية منخفضة من FDG في الأنسجة المضيفة بسبب التصفية السريعة لـ FDG من مجرى الدم والجسم.

عند التفكير بهذه الطريقة ، يمكننا البدء في تقسيم رحلتنا إلى أربع مراحل أو مساحات مختلفة على الأقل: (1) مساحة الأوعية الدموية ، (2) الفضاء الخلالي ، (3) الفضاء داخل الخلية ، و (4) FDG-6-phosphate (FDG-6-P) أو مساحة الجلوكوز 6 فوسفات (Gluc-6-P). يمكن قياس تركيز (أو ، بشكل أكثر دقة ، الكتلة) لـ FDG في كل من هذه المقصورات بدقة بواسطة ماسح التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني من خلال التحليل الحركي لتصوير PET الكمي المفصل ، وهي ميزة فريدة من نوعها لهذه الطريقة. نظرًا لأن التحليل الحركي مرهق في الممارسة السريرية الروتينية ، يوجد أيضًا تقدير نصف كمي لتركيز FDG في شكل قيمة امتصاص موحدة (SUV). تتم إحالة القارئ المهتم إلى العديد من مقالات المراجعة الممتازة حول هذا الموضوع. 11 & # 821114

إنه لمن حسن الحظ ، إن لم يكن من قبيل الصدفة ، أن يتصرف FDG بشكل مشابه جدًا إن لم يكن متطابقًا مع الجلوكوز في المراحل الثلاث الأولى أو الأجزاء المكونة للرحلة. ينتشر FDG في الدم مثل الجلوكوز (مساحة الأوعية الدموية). يهاجر من مساحة البلازما إلى الخلالي بشكل مشابه للجلوكوز (الفضاء الخلالي). يتم نقله إلى الخلايا (الفضاء داخل الخلايا) عن طريق النقل الميسر (سواء كان خبيثًا أم لا) تمامًا مثل الجلوكوز ، باستخدام عائلة من بروتينات نقل الجلوكوز (GLUT). على الرغم من وجود ما يقرب من 13 GLUTs ، إلا أن GLUT1 موجود في معظم الأنسجة غير القلبية ، بما في ذلك الأورام. من المهم أن نتذكر هذا لأن انتقال GLUT1 من العصارة الخلوية إلى غشاء الخلية في الأورام هو عملية مستقلة عن الأنسولين ، في حين أن GLUT4 (الذي يسود وجوده على غشاء الخلية في الخلايا العضلية) يتطلب الأنسولين حتى ينتقل على غشاء الخلية. تساعد هذه الظاهرة في تفسير سبب حاجة المرء إما إلى حقن المريض بالأنسولين لإجراء دراسات PET على حيوية عضلة القلب باستخدام FDG أو إعطاء حمل جلوكوز خارجي (يبدأ ارتفاعًا في إنتاج الأنسولين الداخلي) لدفع المقتفي إلى الخلايا العضلية ، ولكن هذا ليس كذلك مطلوب لعلم الأورام أو تصوير الأعصاب PET.

بمجرد إدخال الجلوكوز أو FDG في الخلية ، يتم التعامل معه بواسطة hexokinase II (HK II) بطريقة مشابهة للجلوكوز. فوسفوريلات HK II كل من الجلوكوز و FDG إلى الجلوكوز 6 فوسفات (G-6-P) أو FDG-6-الفوسفات (FDG-6-P) ، على التوالي. مرة واحدة في شكل G-6-P ، يمكن زيادة تدهور هذا الجزء من خلال تحلل السكر أو دورة TCA لإنتاج ATP للطاقة الخلوية والتمثيل الغذائي. ومع ذلك ، لا يمكن أن يخضع FDG-6-P لمزيد من التمثيل الغذائي. علاوة على ذلك ، تعمل الشحنة السالبة من مجموعة الفوسفات في FDG-6-P على حبسها في الخلية. نظرًا لأن الخلايا السرطانية تستقلب الجلوكوز أكثر من الخلايا المضيفة ، فإنها ستتراكم المزيد من FDG ، مما يمهد الطريق للكشف عن PET (الشكل 3.1).

الشكل 3.1 استقلاب [الفلورين 18] الجلوكوز الفلوروديوكسي ([18 F] FDG). يصور الكارتون عملية التمثيل الغذائي لـ FDG على مستوى أساسي للغاية. تشغل الخلية FDG (شكل العصا في الكرتون برأس أزرق وجسم العمود الفقري FDG) في الفضاء خارج الخلية عن طريق النقل الميسر عبر بروتين نقل الجلوكوز [GLUT]. هناك ما لا يقل عن 13 نوعًا مختلفًا من GLUTs. GLUT1 هو البروتين البارز المسؤول عن معظم امتصاص FDG في الخلايا الخبيثة والعديد من الخلايا الالتهابية. مرة واحدة في العصارة الخلوية ، يتم فسفرة FDG بواسطة hexokinase II [HK II ] لتشكيل FDG-6-P. إن FDG-6-P محاصر بشكل أساسي في العصارة الخلوية للخلية ولا يمكنه المشاركة بشكل أكبر في التمثيل الغذائي أو الانتشار خارج الخلية بسبب الشحنة السالبة على مجموعة الفوسفات. يمكن فك جزء صغير من FDG-6-P داخل الخلايا مرة أخرى إلى FDG عن طريق عمل الجلوكوز 6 فوسفاتيز (). يمكن أن ينتشر هذا الجزء "الحر" من FDG مرة أخرى خارج الخلية عبر GLUT. إن التوازن النسبي لهذه العمليات هو الذي يحدد نشاط FDG الإجمالي في الخلية.

إن وجود FDG في خلية أو نسيج أو عضو معين - وحتى في الجسم كله - يعتمد على عوامل متعددة ولا يمكن تبسيطه في آلية واحدة. ومع ذلك ، فإن الكثير من امتصاص FDG يعتمد على توازن العوامل المحلية والسلوك الأيضي الذي يحدث على مستوى العضو والجسم كله.

على المستوى الخلوي ، تشارك المكونات التالية في تعزيز امتصاص FDG المرتفع في الخلايا الخبيثة مقارنة بالخلايا المضيفة.


  1. زيادة تدفق الأورام الوعائية - يتوفر المزيد من التتبع للامتصاص
  2. زيادة GLUT1 على الغشاء الخلوي - المزيد من حركة FDG في الخلية
  3. المزيد من HK II → المزيد من إنتاج FDG-6-P ، مما يؤدي إلى محاصرة التمثيل الغذائي لـ FDG في الخلايا السرطانية
  4. انخفاض G-6-Pase → إزالة الفسفرة داخل الخلايا أقل من FDG-6-P وخروج أقل لنشاط FDG من الخلية الخبيثة

تساهم كل هذه الآليات المختلفة في امتصاص FDG في الأورام ، مما يجعل PET حساسًا للغاية للعديد من أنواع الأورام ، ومع ذلك ، تحدث هذه العمليات أيضًا في الأنسجة غير الخبيثة. على سبيل المثال ، تُظهر الخلايا الالتهابية أيضًا زيادة GLUT1 ، والتي يمكن أن تحاكي الورم الخبيث عندما يكون امتصاص FDG المرتبط مكثفًا. 17 لوحظ الامتصاص من النوع الالتهابي بشكل خاص في الضامة ، العدلات ، المنسجات ، والخلايا الليمفاوية. كما لوحظ من قبل ، فإن بعض الأورام لديها أعلى من متوسط ​​G-6-Pase مقارنة بالأورام الأخرى ، والتي تفضل خروج نشاط FDG خارج الخلية ، وبالتالي ، تقلص وضوح الآفة في فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. باختصار ، يمكن أن تختلف آلية زيادة التمثيل الغذائي للجلوكوز باختلاف الخلايا. وبالتالي ، يمكن أن يعتمد امتصاص FDG على تدفق الدم (نسيج القلب) ، ونشاط HK II (معظم الأورام) ، ونشاط إزالة الفسفرة (أنسجة المخ وخلايا الكبد). 18،19

على مستوى الأنسجة ، يرتبط امتصاص FDG ارتباطًا وثيقًا بعدد الخلايا القابلة للحياة ، ونشاط الانتشار ، ونضح الأنسجة (أو الأوعية الدموية الجديدة) ، ونقص الأكسجة ، ووجود الخلايا الالتهابية. 20 & # 821122 إن توازن هذه العوامل هو الذي يمكنه التحكم في النشاط الكلي وحتى عدم تجانس نشاط FDG في الأنسجة. على سبيل المثال ، أظهرت بعض الدراسات المبكرة تراكمًا كبيرًا لـ FDG في الخلايا الضامة والأنسجة الحبيبية فوق الخلايا السرطانية في المرضى الذين يعانون من سرطانات الرئة ذات الخلايا غير الصغيرة. 23 أخيرًا ، هناك بعض الأدلة الأولية على أن الخلايا البطانية في الأوعية الورمية يمكن أن تعزز استقلاب FDG وتفسر بعض نشاط FDG الذي لوحظ في فحوصات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. 24


كيف يستخدم الجهاز العصبي الجلوكوز؟

تشير جامعة ولاية أيوا إلى أن الجهاز العصبي يستخدم الجلوكوز كوقود. الجلوكوز مهم بشكل خاص من أجل الأداء السليم للجهاز العصبي المركزي والدماغ.

تقول جامعة ولاية آيوا إن الجهاز العصبي ، وخاصة الدماغ ، يحتاج إلى الجلوكوز من أجل الطاقة. يؤدي النقص الشديد في الجلوكوز إلى الضعف والدوخة. الجلوكوز ضروري أيضًا لأجزاء أخرى من الجهاز العصبي ، مثل الجهاز العصبي الودي ، الذي يدير تفاعل الإنسان مع المنبهات. على سبيل المثال ، هناك حاجة إلى الجلوكوز في مجرى الدم ، كطاقة ، عندما يواجه الجسم حالة طيران أو قتال.

حتى أن منظمة الأغذية والزراعة تذهب إلى حد اقتراح أن الجلوكوز يؤثر على الذاكرة ، وهي جزء من الدماغ في الجهاز العصبي المركزي. أظهرت دراسة حديثة أن الجلوكوز يزيد من الاحتفاظ بالذاكرة. تم حقن العديد من كبار السن بالجلوكوز أو دواء وهمي وتم تعليمهم مهمة. تذكر أولئك الذين يعانون من الجلوكوز كيفية أداء المهمة بعد 24 ساعة.

تنصح جامعة ولاية أيوا الناس بتناول ما لا يقل عن 130 جرامًا من الكربوهيدرات ، وهو المكون الرئيسي للجلوكوز يوميًا. هذا العدد الأدنى كافٍ فقط للجهاز العصبي المركزي والأنسجة المعتمدة على الجلوكوز وإنتاج خلايا الدم الحمراء. تتطلب التمارين الرياضية المزيد من الجلوكوز والجليكوجين حتى يعمل الجسم.


نقل الجلوكوز في المخ - تأثير الالتهاب

يتم نقل الجلوكوز عبر غشاء الخلية عن طريق نظام نقل محدد قابل للتشبع ، والذي يتضمن نوعين من ناقلات الجلوكوز: 1) ناقلات الجلوكوز المعتمدة على الصوديوم (SGLTs) التي تنقل الجلوكوز مقابل تدرج تركيزه و 2) ناقلات الجلوكوز المستقلة عن الصوديوم (GLUTs) ، والتي تنقل الجلوكوز عن طريق الانتشار الميسر في تدرج تركيزه. في الدماغ ، يوجد كلا النوعين من الناقلات بوظائف مختلفة ، وتقارب ، وقدرة ، وتوزيع الأنسجة. يحدث GLUT1 في الدماغ في شكلين متساويين. يتم إنتاج GLUT1 الأكثر غليكوزيلاتي في الأوعية الدموية الدقيقة في الدماغ ويضمن نقل الجلوكوز عبر حاجز الدم في الدماغ (BBB). يكون الشكل الأقل جليكوزيلات موضعيًا في نهايات الخلايا النجمية وأجسام الخلايا ولا يوجد في المحاور أو المشابك العصبية أو الخلايا الدبقية الصغيرة. يتم استقلاب الجلوكوز المنقول إلى الخلايا النجمية بواسطة GLUT1 إلى اللاكتات الذي يخدم الخلايا العصبية كمصدر للطاقة. انترلوكين السيتوكين المنبه للالتهابات (IL) -1β ينظم GLUT1 في الخلايا البطانية والخلايا النجمية ، بينما يؤدي إلى موت الخلايا العصبية في زراعة الخلايا العصبية. GLUT2 موجود في الخلايا العصبية الوطائية ويعمل كمستشعر للجلوكوز في تنظيم تناول الطعام. في الخلايا العصبية للحصين ، من المفترض أن ينظم GLUT2 النشاط المشبكي وإطلاق الناقل العصبي. GLUT3 هو ناقل الجلوكوز الأكثر وفرة في الدماغ مع قدرة نقل أعلى بخمس مرات من GLUT1. إنه موجود في العصب ، في الغالب في المحاور والتشعبات. ترتبط كثافته وتوزيعه جيدًا بمتطلبات الجلوكوز الدماغي المحلي. GLUT5 هو في الغالب ناقل للفركتوز. في الدماغ ، GLUT5 هو الناقل السداسي الوحيد في الخلايا الدبقية الصغيرة ، الذي لم يتضح بعد تنظيمه. لا يوجد في الخلايا العصبية. GLUT4 و GLUT8 هما ناقلات الجلوكوز التي ينظمها الأنسولين في أجسام الخلايا العصبية في القشرة والمخيخ ، ولكن بشكل رئيسي في الحُصين واللوزة ، حيث يحافظان على الوظائف المعرفية المعتمدة على الحصين. يقوم الأنسولين بنقل GLUT4 من العصارة الخلوية إلى غشاء البلازما لنقل الجلوكوز إلى الخلايا ، و GLUT8 من العصارة الخلوية إلى الشبكة الإندوبلازمية الخشنة لاستعادة الجلوكوز الزائد إلى العصارة الخلوية بعد ارتباط البروتين بالجليكوزيل. في أمراض المناعة الذاتية ، تم العثور على امتصاص محسن للجلوكوز في الأنسجة الطرفية الملتهبة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تكاثر الخلايا الليفية والضامة المنشطة.في نموذجنا التجريبي لالتهاب المفاصل الروماتويدي (التهاب المفاصل المساعد) ، تم العثور على 2-deoxy-2 [F-18] fluoro-D-glucose المعزز في الحصين واللوزة بعد يومين من تحريض المرض الذي ، على غرار ما يحدث في الأطراف المفاصل ، إلى الضامة المنشطة. لا تزال المعرفة حول نقل الجلوكوز ودور ناقلات الجلوكوز في الدماغ أثناء التهاب المناعة الذاتية الجهازية غير مكتملة وتحتاج إلى مزيد من التحقيقات.


هل يجب على الجميع مراقبة الجلوكوز لديهم؟

أنا شخصياً أعتقد نعم. فهم كيف يستجيب جسدي للإجهاد وبعض الأطعمة قد غيرت طريقة تناول الطعام.

يقول فلينر: "نحن لا ندافع عن أي نظام غذائي واحد ، لأننا نعلم أننا جميعًا مختلفون" ، موضحًا أنه في حين أن بعض الأطعمة ربما تكون أكثر صحة في جميع المجالات ، إلا أننا جميعًا لدينا جينات مختلفة. حتى ميكروبات الأمعاء لدينا تلعب دورًا كبيرًا في الأطعمة التي تسبب ارتفاع نسبة السكر في الدم.

"الشيء الوحيد الذي نريد أن نتطلع إليه هو أنه من الممكن تمامًا تناول نظام غذائي غير صحي يتحكم جيدًا في الجلوكوز. وتضيف كليمنتي: "لن يكون هذا مفيدًا لك".

"الرسالة الكبيرة التي نحاول إيصالها هي أنه في المجتمع الحديث ، لدينا سكان مستقرون مع إمدادات غذائية معالجة للغاية. لا توجد ردود فعل تعيق تلك القرارات. "نحن دائمًا محملين: إمدادات الجليكوجين ممتلئة ، ومخازن الدهون لدينا ممتلئة ، ولا نستفيد أبدًا من هذه الطاقة التي نحملها في أجسامنا. هذه هي المشكلة التي يعاني منها مجتمعنا الحالي ".

المستقبل محير. قام علماء الأحياء الاصطناعية بالفعل بإعادة توصيل الإنزيمات البكتيرية لاستشعار مجموعة كاملة من العناصر الغذائية والسموم في بيئة التربة أو الأمعاء. طور آخرون أجهزة استشعار حيوية من الأنابيب النانوية قابلة للزرع.

بغض النظر عن مستقبل الصحة الأيضية ، من خلال مظهر هذه التقنيات الجديدة ، يمكن أن يلعب تتبع البيانات الشخصية دورًا رئيسيًا. تعبر شركات التكنولوجيا الحيوية التي تتعامل مع هذه التحديات الرئيسية عن نفس الهدف: استخدام أفضل ما لدينا من معارف علمية لتحقيق مستقبل أكثر صحة في الحاضر.

أنا مؤسس SynBioBeta ، وبعض الشركات التي أكتب عنها هي رعاة مؤتمر SynBioBeta و ملخص أسبوعي. شكرا لك بيتر بيكرتون لمزيد من البحث والتقرير في هذه المقالة.


لماذا يحتاج دماغك إلى الجلوكوز للبقاء على قيد الحياة ولكن عندما تأكل كمية كبيرة من السكر ، لا يبدو أن جسمك يحب ذلك وعلى المدى الطويل يسبب جميع أنواع الأمراض؟

لماذا تحتاج إلى الجلوكوز: يعتمد دماغك (وجميع خلاياك) على الجلوكوز لتكوين ATP للحصول على الطاقة. نظرًا لدرجة تخصص الخلايا العصبية ، يكون دماغك سيئًا بشكل خاص في إنتاج الطاقة (ATP) من أشياء أخرى غير الجلوكوز ، بينما يكون الكبد رائعًا في ذلك. & # x27s صحيح أنه لا يتعين عليك تناول الجلوكوز AS الجلوكوز ، يمكن لجسمك (على وجه الخصوص الكبد) تحويل الدهون والبروتين إلى جزيئات الجلوكوز.

لماذا يعتبر الإفراط في تناوله ضارًا بالنسبة لك: ينظم جسمك امتصاص الخلايا للجلوكوز باستخدام الأنسولين كإشارة للخلايا لسحب الجلوكوز من مجرى الدم. وجود الكثير من الجلوكوز في مجرى الدم لفترة طويلة جدًا وتصبح الخلايا أقل استجابة لمستويات الأنسولين المرتفعة في الدم. ثم يبقى الجلوكوز الإضافي في دمك ويبدأ في الارتباط بالأشياء بشكل عشوائي (الارتباط بالجليكوزيل غير الأنزيمي u_ironlenin الذي سبق ذكره). هذه هي الآليات التي يقتلك بها مرض السكري. تصلب الأوعية الدموية ، ويحدث ضعف في التدفق إلى أصابع اليدين والقدمين ، وتدفق ضعيف إلى الأوعية الدموية الأصغر في قلبك.

نعم بصفتي مصابًا بمرض السكري من النوع الأول ، فأنا على دراية بهذا الأمر! هناك مشكلة أخرى قد تواجهها (خاصة في مرضى السكر حيث يوجد تركيز أعلى من الجلوكوز لعدم وجود إنتاج داخلي للأنسولين) وهي أنه يمكن أن يكون هناك الحماض الكيتوني. يحدث هذا عندما يتم احتجاز كميات كبيرة من الجلوكوز في مجرى الدم بدلاً من دخولها إلى الخلايا. يجب أن تعتمد الخلايا بدلاً من ذلك على تكسير الدهون من خلال استقلاب الأحماض الدهنية التي تخلق إنتاج الجسم الكيتون كمنتج ثانوي. ثم تقوم الكيتونات بتحويل الدم إلى الحمضية مما يؤدي إلى تلف الأعضاء الشديد.

من المحتمل أن تكون الوذمة الدماغية ، وهي أخطر مضاعفات الحماض الكيتوني السكري ، نتيجة لعدد من العوامل. يؤدي ارتفاع مستوى الالتهاب والتخثر إلى انخفاض تدفق الدم إلى أجزاء من الدماغ ، والتي تتضخم بعد ذلك بمجرد البدء في استبدال السوائل. يؤدي تورم أنسجة المخ إلى ارتفاع الضغط داخل الجمجمة مما يؤدي في النهاية إلى الوفاة.

ينظم جسمك امتصاص الخلايا للجلوكوز باستخدام الأنسولين كإشارة للخلايا لسحب الجلوكوز من مجرى الدم.

أرى دائمًا هذا البيان المحدد على Reddit وأشعر بالحاجة إلى تصحيح بسيط. هذا خطأ! الأنسولين ينظم امتصاص الجلوكوز في الأعضاء تعمل كمخازن للطاقة أو لديها مخازن للطاقةوالتي تقتصر على الكبد والأنسجة الدهنية والعضلات. تحتوي جميع الأعضاء ، بما في ذلك أعضاء ترسيب الطاقة ، على ناقلات الجلوكوز التي يتم التعبير عنها بشكل مستقل عن الأنسولين على غشاء الخلية للخلايا ، وفقط أعضاء الترسيب لديها آليات إضافية بسبب أنواع خاصة من ناقلات الجلوكوز يتم دمجها في غشاء الخلية بكميات تتجاوز في استجابة لمستقبلات الأنسولين المنشط.

لماذا الكثير ضار لك:

في الأساس الإجابة على معظم المشكلات المتعلقة بالأنظمة الغذائية الحديثة. الصوديوم ، والدهون ، والكربوهيدرات ، وما إلى ذلك ، كل الأشياء التي تحتاجها أجسامنا ، لكن الأنظمة الغذائية الحديثة تذهب إلى أبعد الحدود. تسمع كل بضع سنوات عن مسابقات البرامج الإذاعية حيث يتعين على الناس شرب الكثير من الماء ، ويموت شخص ما بسبب نقص الصوديوم.

أول شيء أولاً: يستخدم الدماغ الجلوكوز تفضيلي، ليس بإلزام. يحتوي حاجز الدم في الدماغ على مسارات محددة لنقل الجلوكوز إلى الدماغ لاستخدامه كطاقة ، ولكن يمكن لعقلك أيضًا استخدام أجسام الكيتون في حالة عدم وجود ما يكفي من الجلوكوز. [هذا هو سبب عدم موت الأشخاص الذين يتبعون حمية أتكينز.]

ثانيًا ، ما نفكر فيه على أنه سكر غالبًا ليس مجرد جلوكوز. في معظم الأوقات عندما يتحدث الناس عن السكر ، فإنهم يتحدثون عن السكروز ، وهو مزيج بنسبة 1: 1 من الجلوكوز والفركتوز. عندما تأكل كمية كبيرة من السكروز ، لا يرتفع مستوى الجلوكوز في الدم فقط ، مما يتسبب في مجموعة كاملة من ردود الفعل المعقدة ، بل يكون لديك أيضًا اندفاع من الفركتوز يذهب إلى الكبد ، والذي يتم معالجته بشكل ثابت تقريبًا إلى غير- كمية ضئيلة من VLDL-TGs (الدهون الثلاثية منخفضة الكثافة جدًا للبروتين الدهني) ، وهي ليست جيدة بشكل عام بالنسبة لك.

أنا & # x27m الآن أدرس لنهائي طب الغدد الصماء لذا نظرت إلى هذا للتو. معظم ما أقوله هو عن ارتفاع السكر في الدم على المدى الطويل في مرضى السكري ، لكن الآثار طويلة المدى ستظل تحدث في المستويات دون السريرية من ارتفاع السكر في الدم (أي قد لا تلاحظ ارتفاع نسبة السكر في الدم ، ولكن يمكن أن يتدهور جسمك) ، لذلك أظن أن هذا قد يحدث أيضًا إلى حد ما في الشخص العادي.

يؤدي ارتفاع السكر في الدم على المدى القصير إلى التبول المفرط (يمكن للجسم امتصاص كل الجلوكوز في الكلى ، وتعني الأسمولية الأعلى أنه يمكنك إعادة امتصاص الماء بالكامل) ، والتعب (أنت & # x27re تبول الطاقة) ، وعدم وضوح الرؤية (يخترق الجلوكوز عدسة عينك وسحب الماء معها مما يؤدي إلى تشوه العدسة).

مضاعفات ارتفاع السكر في الدم على المدى الطويل (أفكر هنا في مرضى السكر ، ولكن يجب أن تنطبق بدرجة أقل على أي شخص يعاني من ارتفاع نسبة السكر في الدم) هي في الأساس مضاعفات الأوعية الدموية. بعض الخلايا في جسمك (مثل الخلايا التي تبطن الأوعية الدموية) ليست جيدة في تنظيم كمية السكر التي يمتصها - فهي تمتص بشكل أساسي بقدر ما هو متاح. ينتهي هذا الأمر بتحفيز مجموعة كاملة من المسارات الأيضية والجزيئية التي تنتهي بإنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية التي تضر الأنسجة ، والالتهابات ، وسماكة جدران الأوعية الدموية (ترسب ECM العالي) ، وانقباض الأوعية الدموية (الذي يمكن أن يسبب نقص الأكسجة) ، و إنشاء أوعية دموية جديدة متسربة في كثير من الأحيان (تكوين الأوعية عبر VEGF).

يصاب مرضى السكر على المدى الطويل بشكل كلاسيكي باعتلال الشبكية واعتلال الكلية واعتلال الأعصاب.

تتطلب شبكية العين ارتفاع معدل التمثيل الغذائي ، وجميع مشاكل الأوعية الدموية التي وصفتها تفسدها حقًا. تبدأ في الحصول على تمدد الأوعية الدموية الدقيقة والنزيف من الشعيرات الدموية التي تغذي عينك. العلاج القياسي في هذه المرحلة هو في الواقع استخدام الليزر وتدمير الشبكية الطرفية - تفقد رؤيتك المحيطية ، لكنها تقلل من الطلب الأيضي على شبكية العين وتحافظ على الرؤية المركزية لمدة 10 سنوات تقريبًا.

يؤدي ارتفاع نسبة الجلوكوز في كليتيك إلى زيادة سماكة جدران الأوعية الدموية (زيادة ECM) ، وتغييرات في الخلايا تساعد على تصفية الدم (الخلايا البادوسية). يتلف & quotfilter & quot في كليتيك وينتهي الأمر بالأشياء التي لا تدخل في الكلى (مثل البروتينات) في البول. من هناك أنت & # x27re في تدهور طويل وبطيء للفشل الكلوي.

الشيء الأخير هو اعتلال الأعصاب. يؤدي ارتفاع السكر إلى إتلاف الأعصاب الموجودة في أطراف الجسم ، خاصة تلك التي تتعامل مع الألم ودرجة الحرارة. هذه هي الطريقة التي ينتهي بها مرضى السكر بحروق شديدة أو تقرحات في القدم - فهم يضرون أجسامهم ، لكنهم لا يشعرون بالألم ولا يلاحظون ، ويمكن أن تصبح الأنسجة نخرية. حقا غير سارة.

بحيث & # x27s & مثل الآثار المزمنة لارتفاع السكر في الدم ومثل باختصار. على وجه التحديد أن & # x27s الأشياء المتعلقة بمضاعفات مرض السكري ، ولكن كما قلت سابقًا ، لأن هذه المضاعفات تظهر لدى مرضى السكر الذين يعانون من شبه السريرية ارتفاع السكر في الدم (أي عدم وجود أعراض حادة) ، أظن أن معظمنا ممن يعانون من سوء التغذية سيواجهون درجة معينة من التأثيرات التي وصفتها للتو أيضًا.

مرحبًا ، بما أنك تدرس من أجل هذا. أردت أن أقدم لكم نظريات العلاج الأكثر حداثة فيما يتعلق باعتلال الشبكية السكري.

هناك نوعان من إجراءات الليزر. التركيز البؤري ، الذي يتركز في منطقة واحدة و PRP ، (العلاج الضوئي الشامل للشبكية) وهي طريقة التشتت الواسعة التي ذكرتها. يتم علاج المزيد والمزيد من DR باستخدام الليزر البؤري. تطبق في أصغر مساحة ممكنة. الحاجة المعتادة لذلك هو السائل تحت الشبكية الذي يسبب الوذمة البقعية. يتم تطبيق الليزر لإغلاق المنطقة المتسربة ، إذا لم تكن في منطقة النقرة. (غالبًا ما يتسرب السائل من تلف العصب البصري ، ويتم تطبيق الليزر بين العصب والبقعة). إذا كانت العين غير معالجة وتضررت بشدة بالفعل (نسيج ندبي ، أوعية شبحية) ، فإن البلازما الغنية بالصفائح الدموية ضرورية.

تُظهر نتائج ETDRS أنه بالنسبة للعين المصابة بالوذمة البقعية ، فإن التخثير الضوئي البؤري فعال في تقليل مخاطر فقدان البصر المعتدل ولكن التخثير الضوئي المبعثر ليس كذلك. يزيد العلاج البؤري أيضًا من فرصة التحسن البصري ، ويقلل من تكرار الوذمة البقعية المستمرة ، ويسبب فقط خسائر طفيفة في المجال البصري. يجب التفكير في العلاج البؤري للعيون المصابة بالوذمة البقعية التي تتضمن أو تهدد مركز البقعة. شريطة المتابعة الدقيقة ، لا ينصح بالتخثير الضوئي المبعثر للعيون المصابة باعتلال الشبكية السكري غير التكاثري الخفيف أو المعتدل. عندما يكون اعتلال الشبكية أكثر شدة ، ينبغي النظر في التخثير الضوئي المبعثر وعادة لا ينبغي تأخيره إذا وصلت العين إلى مرحلة التكاثر عالية الخطورة.

إذا كانت المنطقة تحت التواء ، يتم استخدام PDT (العلاج الضوئي). يتم حقن مادة الفيرتيبورفين التي تضعف الأوعية المشيمية تحت الشبكية.

ثلاثة مرضى مصابين باعتلال الشبكية السكري يخضعون لما مجموعه سبع علاجات PDT مع الفيرتيبورفين في أربع عيون ، ولم تظهر عليهم أي تشوهات جديدة في الأوعية الدموية في شبكية العين

يُعتقد أن هذا هو المكان الذي يتم فيه إنتاج غالبية veg-f ، مما يتسبب في تكوين الأوعية الدموية المشيمية الجديدة وتعطيل غشاء Bruch & # x27s الذي يشوه شبكية العين ويسمح للخضار بالتسرب إلى الفضاء تحت الشبكية.

غالبًا ما يكون العلاج الأول هو حقن الأدوية المضادة للنباتيين. هذا هو السبب في أهمية المنشور حول Avastin vs Lucentis ومنظمة الصحة العالمية.

تريد شركة Novartis ابتزاز أكثر من مرضى الضمور البقعي. كانت هذه الأدوية مفيدة بشكل لا يصدق في منع تكون الأوعية الدموية الجديدة في حالات تتراوح من مرض السكري إلى انسداد الوريد وانسداد الشرايين (سكتات دماغية في العين). لم يكن لدى هؤلاء الأشخاص الكثير مما يمكنهم اللجوء إليه في أي علاج ناجح قبل هذه الأدوية.

لقد حان وقت متأخر من الليل وأنا & # x27m صاخب ، لذلك إذا كنت & # x27d ترغب في مناقشة المزيد ، أعطني صيحة. تستند معلوماتي إلى الدراسات التي قرأتها والتجارب السريرية التي أجريتها باستخدام ICG (تصوير الأوعية المشيمية) وتصوير الأوعية الفلورية (الشبكية) من أجلها. كانت تجربتان مختلفتان هما Avastin vs Lucentis (أتمنى لو كان بإمكاني المشاركة في المخزونات في تلك التجربة ، (غير مسموح به نظرًا للمعلومات الداخلية حول تجربة عقار بمليارات الدولارات). لقد كنا أيضًا روادًا في علاج انسداد الوريد ، و DR و AMD الرطب ، بدأنا العديد من التجارب حسب المعهد الوطني للعيون. هيه ، عندما بدأت بالتصوير على فيلم شرائح ، عندما غادرت منذ حوالي 4 سنوات ، كنا نستخدم ماسحًا مجنونًا لشبكية العين من هايدلبرغ ألمانيا حيث يمكننا تصوير مرحلة ملء المشيمية و تراكب ذلك مع مرحلة الشبكية A / V ، (http://www.heidelbergengineering.com/international/wp-content/uploads/2008/05/spectralis-fluorescein-angiography-movie050508.jpg) أثناء مراقبة مسح مقطع عرضي لـ شبكية العين ، التي حددت بوضوح RPE (ظهارة الشبكية الصبغية) والمشيمية حتى نتمكن من رؤية الطبقات المنفصلة بسهولة.

حسنًا ، على وشك الانتهاء. على اليسار بقعة طبيعية إلى حد ما ، على اليمين وذمة البقعة الصفراء. لاحظ صورة صندوقنا على اليسار تظهر وجود عصب غير طبيعي ، ليزر سابق أعلى ويمين العصب (بقعة صوف قطنية محتملة) والضباب المفرط بشكل عام هو نسيج ندبي بسبب تسرب الأوعية الدموية في الجسم الزجاجي. النقاط هي في الواقع شبكات ليزر مستهدفة بالكمبيوتر يمكن تدويرها وتبديلها في حجم التغطية وحجم شعاع الليزر. اعتاد الدكتور على إضافة كل بقعة ليزر على حدة يدويًا (مؤلمة وغير دقيقة ولا تنظر بعيدًا!) بضغطة واحدة ، يعالج الليزر المناطق المحددة ، ويقدم عشرات النبضات في ثانية ، ويتوقف أيضًا إذا تحركت العين) http://www.nature.com/eye/journal/v20/n7/images/6702014f1.jpg.

تمثيل السطح ثلاثي الأبعاد.

آسف لكل ذلك ، أنا أحب مقل العيون ، لقد خرجت بالفعل الآن.

منشورك هو الأفضل حتى الآن ، لكنني أعتقد أنك لا تقدر الخطر الحقيقي لارتفاع الجلوكوز. معظم مشاكل الناس ، في معظم الأحيان ، تنبع من السمنة المرتبطة بها ، وأنا أتفق معك.

ومع ذلك ، فإن مستويات الجلوكوز المرتفعة بشكل مزمن ، كما هو ملاحظ لدى مرضى السكر ، هي في الواقع سامة. (نقطة أخرى بالنسبة لك هي أن النوع 2 DM عادة ما يكون نتيجة ثانوية للسمنة + القابلية الوراثية.)

الجلوكوز هو في الواقع سام للأعصاب (اعتلال الأعصاب السكري) وكذلك الأوعية الدموية التاجية والجهازية ، ويضر النيفرون والمزيد من الأشياء السيئة باعتبارها ثانوية وليست مباشرة من مشاكل السمنة نفسها.

أنا & # x27d أجادل في النسبة التي نشرتها. تشدد منظمة الصحة العالمية اعتبارًا من فبراير (2014) أيضًا على تقليل السكر بشكل كبير إلى ما يقرب من 30 جرامًا في اليوم. والتي يجب أن تمثل 5-15 بالمائة.

يمكن لجسمك أن يصنع الجلوكوز الخاص به من خلال استحداث السكر ، وتحويل الأحماض الدهنية ليستخدمها الدماغ.

إن إزالة السكريات من نظامك الغذائي مفيد جدًا.

في أي مرحلة يصبح الجلوكوز الزائد عامل خطر يساهم في الإصابة بالمرض؟ هل هناك أعضاء معينة تتأثر بسهولة ، أم أن الجلوكوز الزائد يؤثر ببساطة على توازن الجسم بالكامل؟

هذا القدر من الطاقة من الكربوهيدرات؟ هل هذا يعني أن نظام كيتو الغذائي خطير؟

يتكون نظامي الغذائي من 65٪ كربوهيدرات ، و 35٪ بروتين ، و 35٪ دهون لأن حجمي هو المستوى التالي.

يحتاج الكمبيوتر إلى الكهرباء للتشغيل ولكنه لا يشبه ضربات الإضاءة.

كما أنه من الجيد أن يكون لديك مدفأة للتدفئة ولكن حرق منزلك لا يحقق الكثير. وتريد أن تكون قادرًا على تنظيف طاولة المطبخ وعدم ملؤها بالحطب طوال الوقت.

يحتاج جسمنا إلى الكثير من الأشياء للبقاء (كالسيوم ، حديد ، صوديوم ، إلخ) ضارة أو سامة بتركيزات أعلى. يجب أن نحافظ على التوازن وهذا يعني الوصول إلى نقطة حلوة بين الكثير والقليل جدًا. ينتهي السكر الزائد الذي يمكن تخزينه وتحويله بواسطة الجسم بإتلاف البروتينات من خلال عملية تسمى glycation (الارتباط بالجليكوزيل غير الأنزيمي). إن المشكلة هي الزيادة وليس السكر نفسه.

يحتاج جسمنا إلى الكثير من الأشياء للبقاء (كالسيوم ، حديد ، صوديوم ، إلخ) ضارة أو سامة بتركيزات أعلى.

نعم ، ولكن لا يوجد دليل مهم على أن الكربوهيدرات هي أحد الأشياء التي نحتاجها للبقاء على قيد الحياة.

فقط لأن بعض العناصر الغذائية ضرورية للبقاء على قيد الحياة ، فهذا لا يعني أن كل عنصر غذائي محدد ضروري للبقاء على قيد الحياة.

هناك أنواع مختلفة من السكر وعلى الرغم من أن الجلوكوز جزء مهم في وظائف المخ كما هو الحال مع كل شيء فائض فهو سيء. تتسبب بعض السكريات السيئة في تكوين البروتينات وأشياء أخرى كمنتجات ثانوية ، ويمكن لواحد على وجه الخصوص أن يسبب الزهايمر مثل مسارات في الدماغ. يتم تخزين السكر والدهون الزائدة التي لا تتحلل إلى جلوكوز على شكل دهون في الجسم وهو أمر غير جيد لأنه يمكن أن يتراكم في الأوعية الدموية ويسبب الجلطات وغيرها من الأشياء غير السارة.

لقد قرأت ونسيت الكثير عن هذا الموضوع. عليك & # x27ll أن تسامحني لعدم وجود مراجع وتفسيرات مناسبة لنقاطي الفرعية. سوف أتناول سؤالك في عدة أجزاء. بادئ ذي بدء ، سأتناول شبه سوء الفهم بأن دماغك يحتاج إلى الجلوكوز ليعمل ، وهذا سيقودني إلى معالجة الأسباب التي تجعلك تتناول المزيد من الكربوهيدرات أكثر مما تحتاج إليه.

ما أفهمه هو ، أولاً وقبل كل شيء ، أنك لا تحتاج بالضرورة إلى الجلوكوز في نظامك الغذائي لتغذية عقلك. يمكن أن يعمل ما يصل إلى ثلاثة أرباع دماغك على الكيتونات ، وربع واحد فقط يجب أن يعمل على الجلوكوز. سيستهلك عقلك حوالي 100 جرام من الجلوكوز يوميًا إذا كنت تتناول نظامًا غذائيًا عالي الكربوهيدرات. إذا بدأت في تناول أقل من 100 جرام من الجلوكوز يوميًا ، فسيبدأ الكبد في تكوين أجسام كيتونية لتغذية عقلك. الآن قد تقودك هذه النقاط إلى الاعتقاد أنك بحاجة إلى 25 جرامًا على الأقل من الكربوهيدرات في نظامك الغذائي. ومع ذلك ، يمكن لجسمك أن يصنع السكريات التي يحتاجها دماغك من العمود الفقري للدهون الثلاثية. من المفترض أن يكون هذا كافيًا ليس فقط لتغذية الدماغ ، ولكن أيضًا أجزاء معينة من جهاز المناعة لديك تعتمد أيضًا على الجلوكوز. سوف يساهم استحداث الجلوكوز الناتج عن استهلاك البروتين في أي متطلبات مشروعة للجلوكوز أيضًا. وبالتالي ، قد تكون الحاجة الغذائية للكربوهيدرات صفرًا. ومع ذلك ، قد تكون فائدة بعض الكربوهيدرات ، مثل الألياف القابلة للذوبان ، حقيقية جدًا. يتم تخميرها في الأمعاء ، مما يقلل من أمراض القولون ويعزز نوم حركة العين السريعة. ومع ذلك ، فيما يتعلق بالسكريات البسيطة ، فإنها قد لا تفعل شيئًا أكثر من تعزيز اللاهوائية عالية الكثافة.

بغض النظر عن عدم وجود حاجة متأصلة للكربوهيدرات على أساس يومي ، فإن الحاجة إلى الكربوهيدرات على أساس موسمي في الطبيعة قد تكون حقيقية للغاية ، وقد تفسر وباء السمنة. من المحتمل أن التغييرات الموسمية في توافر الغذاء في الطبيعة كانت تنظم في السابق سلوكيات الأكل لتقليل المرض وتعزيز البقاء على قيد الحياة. كما قيلت لي القصة ، قد ينتهي الأمر بالعديد من الحيوانات إلى استهلاك كميات أقل وأقل من الكربوهيدرات طوال الخريف بسبب انخفاض التوافر. بحلول الشتاء يكونون في الحالة الكيتونية ، يحرقون مخازن الدهون. يدخلون الربيع هزيلًا جدًا ، ويتزاوجون خلال هذا الوقت. تتوافر المزيد من الكربوهيدرات في فصلي الربيع والصيف ، وتبدأ الحيوانات في استهلاكها.

الكربوهيدرات هي مادة إنسولين ، والأنسولين هرمون تخزين. سيؤدي ذلك إلى استخدام جسمك للكربوهيدرات مع تخزين الدهون. في الواقع ، فإن تناول أكثر من خمسين جرامًا من الفركتوز سيؤثر على مستويات الدهون الثلاثية في الدم بسبب التأثيرات على الكبد أكثر بكثير من تناول الدهون المشبعة! عندما يكون استهلاك الفركتوز مرتفعًا ، سيزيد الجسم من الدهون الثلاثية في الدم ويخزنها. هذا منطقي في مملكة الحيوان في الطبيعة. كما تتذكر من قصة الأكل الموسمي التي تحدثت عنها سابقًا ، فإن الشتاء قادم ، وسوف ترغب في الحصول على مخازن الدهون للاستفادة منها. إذا كنت أتذكر ، فمن المعروف أن بعض أنواع الحيوانات تستهلك ما يصل إلى ثمانية آلاف سعرة حرارية من الكربوهيدرات من الفاكهة كل يوم خلال أوقات التوافر العالية. وبالتالي ، نحن مشروطون بالتطور للاستفادة من الكربوهيدرات أثناء توفرها.

وهذا ما يفسر سبب تسبب النظام الغذائي الأمريكي القياسي في حدوث الكثير من الأمراض. النظام الغذائي يحتوي على نسبة عالية من الكربوهيدرات والدهون في نفس الوقت. نحن نأكل باستمرار كما هو الحال في الربيع والصيف ، باستمرار في وضع التخزين ، ونوفر باستمرار ما يكفي من النوع الصحيح من الكربوهيدرات والدهون لتخزين أكبر عدد ممكن من السعرات الحرارية. في المملكة الحيوانية ، يأتي الشتاء ، وينخفض ​​استهلاك الجلوكوز ، وينخفض ​​الأنسولين ، مما يسمح للجلوكاجون بالارتفاع ، وعكس تأثيرات تخزين الأنسولين ، وتعبئة الدهون. في المملكة البشرية ، بسبب الزراعة والتصنيع والعولمة ، لدينا وصول غير محدود إلى العديد من الكربوهيدرات التي نريدها على مدار السنة. مما يعني أن مستويات الجلوكوز في الدم إما مرتفعة بشكل مزمن أو ترتفع بشكل مزمن مع الوجبات طوال العام كل عام.

على وجه التحديد ، هذا يعني أن لدينا معدلات أعلى من تعرض الأوعية الدموية وغيرها من التشريح للجلوكوز ، وهذا يزيد من فرص حدوث الجلوكوز ، وهو ارتباط الجلوكوز بتلك الهياكل. يمكن أن يحدث الجلوكوز في العديد من بروتينات الجسم ، بما في ذلك الحمض النووي. الجلوكوز هو أيضًا الوقود المفضل للخلايا السرطانية نظرًا لافتقارها إلى قدرتها على أداء وظائفها الهوائية. بالتأكيد ، في الطبيعة ، تأكل العديد من الحيوانات الكربوهيدرات ، لكن التعرض موسمي ومحدود وعكسه في مواسم متقابلة.

TLDR. يمكن للدماغ أن يعمل على الجلوكوز والكيتونات. في الطبيعة ، يكون الجلوكوز أكثر وفرة في فصلي الربيع والصيف ، وسيتم استهلاكه لزيادة مخزون الدهون في الجسم. وذلك لأن الجلوكوز يزيد الأنسولين ، وهو هرمون تخزين للدهون. تستخدم هذه الدهون كوقود في الشتاء عندما لا تتوفر الكربوهيدرات. وبالتالي فإن الدافع التطوري هو تناول أكبر عدد ممكن من الكربوهيدرات أثناء وجودهم. عندما لا تتوفر الكربوهيدرات ، ينتج الكبد الكيتونات للدماغ بدلاً من ذلك. ومع ذلك ، بالنسبة للبشر ، لدينا الكربوهيدرات المتاحة طوال الوقت ، لذلك فنحن نأكل كما هو الحال في الصيف على مدار العام ، مما يزيد من نسبة السكر في الأوعية الدموية وغيرها من الهياكل لتلفها.

تحرير: ذكر أحدهم أنك بحاجة إلى الجلوكوز لإنشاء ATP ، ولكن يمكن للكيتونات أن تدخل دورة كريبس لتوليد ATP بنفس السهولة ، إذا لم تكن قد تخطيت خطوة أو خطوتين. هذا لا يجعل الكيتوزية أكثر فعالية. يجب على الشخص الذي لديه خلفية في الكيمياء الحيوية أن يشرح بشكل أفضل الفرق بين الكيتونات والجلوكوز في دورة كريبس.