Uma explosão da energia do cérebro depende mais de um ciclo molecular original do que na variação de circulação sanguínea

Published on April 28, 2004 at 8:11 PM · No Comments

Um mistério velho do século está ocorrendo em sua cabeça enquanto você lê estas palavras. Os vasos sanguíneos nas regiões de seu cérebro são alargar-se, banhando pilhas em uma circulação sanguínea aumentada.

Os Cientistas souberam por mais de 100 anos que estas mudanças ocorrem quando as áreas do cérebro se tornam ativadas ou quando alguma pilha, tal como um músculo envolvido em uma rotina do exercício, aumentam sua carga de trabalho. Supor uma vez que a mudança ocorre para fornecer pilhas com o mais da glicose e do oxigênio esses eles necessários para abastecer sua carga de trabalho aumentada. Em grande parte graças aos pesquisadores na Universidade de Washington em St Louis, embora, que a explicação velha caiu afastado.

A Esquerda em seu lugar é um enigma: Se a circulação sanguínea aumentada não é necessário fornecer pilhas com mais combustível, a seguir que exactamente está fornecendo? Os Pesquisadores Joseph Williamson e Mark Mintun não têm a resposta completa ainda, mas com um par de papéis publicados no início deste ano nas Continuações da Academia Nacional das Ciências (PNAS), moveram a comunidade científica uma etapa principal mais perto dela.

Williamson e Mintun encontraram a resposta a uma pergunta estreitamente relacionada: Como os aumentos da circulação sanguínea são provocados? Estude os resultados relatados na relação de PNAS os aumentos a uma molécula que ocupe um ponto original e central na produção energética celular.

Os investigador esperam aplicar as introspecções novas para melhorar a imagem lactente do cérebro na acção e para limitar os efeitos secundários do diabetes, mas seus resultados igualmente são prováveis ter ramificação essa ondinha para fora para além de suas especialidades da pesquisa. Saber a circulação sanguínea aumentada no cérebro é activada poderia ser relevante, por exemplo, à Doença de Alzheimer e ao curso compreensivos e de controlos.

Os pesquisadores da Universidade de Washington foram líderes na revelação de técnicas de imagem lactente funcionais do cérebro, muitas de que o monitor muda em níveis da circulação sanguínea do cérebro. Começaram primeiramente a ruir a explicação velha para a circulação sanguínea aumentada em 1988 olhando mais pròxima no que as mudanças da circulação sanguínea do cérebro reflectiram.

“Muito a nossa grande surpresa, o que nós observamos era que quando a circulação sanguínea veio acima em uma área activa do cérebro, a quantidade de oxigênio que está sendo usado não fez,” diz Marcus E. Raichle, DM, professor da radiologia, neurologia e da anatomia e da neurobiologia.

Raichle e outros pesquisadores da Faculdade de Medicina confirmaram e expandiram os resultados sobre diversos anos, mostrando que a activação do cérebro aumentou a circulação sanguínea mas produa somente um aumento moderado no uso do açúcar e um aumento muito pequeno no uso do oxigênio. “O Que permaneceu era ainda a pergunta de como são os aumentos da circulação sanguínea orquestrados e de porque?” Avisos de Raichle.

As respostas permaneceram desanimada fora do alcance até o patologista Joseph R. Williamson da Universidade de Washington, DM, aposentado agora, acontecida na busca em meados de 1990 S. Com o apoio do St louis - Diabetes baseado do Quilo e Fundação de Pesquisa Vascular e Institutos da Saúde Nacionais, Williamson estudavam os efeitos prejudiciais do diabetes, que, além do que a elevação de níveis do açúcar, aumenta a circulação sanguínea e prejudica vasos sanguíneos nos nervos, no coração, na retina e nos rins. Querendo Saber se as conexões puderam existir entre os aumentos na circulação sanguínea trazida sobre pela actividade de cérebro e aqueles provocados pelo diabetes, Williamson encontrou o estudo de Raichle 1988 e leu-o. Porque investigou o registro científico mais, Williamson reconheceu uma similaridade entre pilhas de músculo de trabalho e pôs em perigo pilhas nos povos com diabetes: ambos os aumentos experientes na relação de dois formulários de um composto no metabolismo energético, dinucleotide de adenina de nicotinamida (NAD).

“Golpeou-me que o NAD está posicionado estratègica - mesmo excepcionalmente posicionar-à circulação sanguínea coordenada com metabolismo energético,” diz Williamson.

Os Bioquímicos que estudam a produção energética celular puseram o NAD no centro de um fluxograma complexo ligando dois métodos diferentes de produzir a energia essa potências a maioria de pilhas. Para estes métodos, o NAD serve como o portador principal dos protão e dos elétrons.

A Maioria de NAD no corpo está em cientistas oxidados de um formulário refere como NAD+. Durante um método, a glicólise, um processo que produza ràpida a energia do açúcar, dos elétrons e dos protão é transferida do açúcar a NAD+, mudando o a NADH (NAD+ mais um protão e dois elétrons).

“É Não somente a glicólise duas vezes tão rapidamente, ele não exige o oxigênio,” notas de Williamson. “É realmente vital para a sobrevivência.”

Marque A. Mintun, DM, e o patologista aposentado Joseph R. Williamson, DM, está estudando a circulação sanguínea nos cérebros de ratos e de seres humanos.

A glicólise Rápida depende de uma baixa relação de NADH/NAD+. Em pilhas ativadas e nas pilhas postas em perigo pelo diabetes, as moléculas do NADH aumentam, conduzindo a relação de NADH/NAD+ acima. Williamson suspeitou que a relação pôde ser mudanças de controlo na circulação sanguínea.

Pensou que poderia testar sua teoria usando uma relação dos anos de idade 50 entre a relação de NADH/NAD+ e a relação de duas outro combina involvido na produção energética, no lactato e no piruvato. Esta relação era a ferramenta ele necessário a poder alterar NADH/NAD+: injecte o lactato ou o piruvato, mude a relação de NADH/NAD+, e veja se a circulação sanguínea aumentou ou diminuiu. Williamson tomou sua ideia a Raichle, que o pôs em contacto com Thomas A. Woolsey, DM, professor da anatomia e a neurobiologia, a biologia celular e a fisiologia, e da cirurgia neurológica. Woolsey, George H. e Ethel R. Bispo Erudito nas Neurociência, tinham planejado um modelo para estudar regiões do cérebro do rato essa entrada sensorial do processo das suiças. Usando o modelo e as injecções do lactato e do piruvato, Williamson e Woolsey podiam provar a relação entre a relação de NADH/NAD+ e os aumentos da circulação sanguínea.

Em um papel recente, publicado em janeiro em PNAS, o grupo de Williamson confirmou a relação outra vez nos estudos da retina do rato e na região visual do cérebro do rato. Igualmente identificaram um caminho da sinalização nas pilhas que fosse provocado por relações altas de NADH/NAD+. O caminho activa uma reacção em cadeia que recicl o NADH de novo em NAD+ e igualmente promova a produção de óxido nítrico, que se dilata vasos sanguíneos.

Williamson compartilhou dos resultados bem sucedidos das segundas experiências do rato com o Raichle antes da publicação, e fizeram a ideia de testar os mesmos princípios nos seres humanos irresistível Para Marcar A. Mintun, DM, professor da radiologia e do psiquiatria.

“O Que nós quisemos fazer devemos se certificar deste fenômeno somos realmente relevantes ao trabalho humano,” Mintun diz. “Há muitas maneiras de sinais da monitoração no cérebro animal, mas nós não temos que muitas escolhas em fazer experiências humanas. E assim nós aprendemos depender deste sinal aumentado da circulação sanguínea. Torna-se então muito importante compreender exactamente o que esse sinal representa. ” Andrei G. Vlassenko, DM, PhD, investigador associado em ciências radiológicas, jogou um papel determinante no projecto e na aplicação do estudo humano. Os Cientistas usaram um varredor do ANIMAL DE ESTIMAÇÃO para monitorar a circulação sanguínea do cérebro em sete assuntos que um ou outro fechado seus olhos durante as varreduras ou executados uma tarefa visual, fixando seu olhar em um crosshair central estacionário em um indicador visual animado.

Vlassenko é claramente satisfeito com os resultados: sem injecções do lactato, o aumento da circulação sanguínea ao córtice visual durante a tarefa visual era 19 por cento; após injecções do lactato, era 26 por cento. “Que não pôde parecer como muito se você olha restrita no ganho, mas se você olha o ganho como uma porcentagem do nível original de aumento, que é inteiramente um terço mais,” Vlassenko diz.

o trabalho de continuação ao estudo humano é gerar “lindo” - olhando dados, de acordo com Mintun. Espera a descoberta nova gerar em todo o mundo uma precipitação de interesse devido a seu impacto potencial nos cientistas que usam mudanças na circulação sanguínea para traçar a função do cérebro humano.

Williamson nota que quando não for conduzir nenhuma experiências da continuação por si mesmo, planeia usar os estudos da retina e dos dados do rato de outras experiências da pre-aposentadoria para avançar uma teoria que nova tem sobre como o diabetes danifica tecidos.

Pensa que o culpado pode ser metabolismo aumentado da glicose à fructose, que igualmente aumenta a relação de NADH/NAD+. Os colegas De Forma Convincente na pesquisa do diabetes para olhar um olhar mais atento o mecanismo foram uma batalha subida; contudo, é optimista que porque os investigador compreendem que a relação de NADH/NAD+ regula o metabolismo energético da função assim como de vaso sanguíneo, eles olharão um olhar mais atento seu papel em vasos sanguíneos e nos nervos prejudiciais nos pacientes com diabetes.

“Há bastante informação recente que apoia agora a importância deste mecanismo que Eu penso que mais povos estarão convencidos de seu significado em um futuro próximo,” diz.

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