脑能量代谢与相关疾病(上)(3)
由于电子传递过程中电子的电势不断降低，电子所具有的能量不断释放出来，将基质内的质子泵出到线粒体内膜外，从而在线粒体内膜两侧产生一电化学梯度，形成线粒体(△φ M)。线粒体内膜外的通过ATP合成酶F0亚基上的质子通道流回到基质内，质子回流所释放的势能被用来使ADP磷酸化形成ATP。线粒体内的ATP随后在ANT的作用下与胞浆ADP交换，进入到细胞浆为细胞提供能量，而ADP通过线粒体内膜进入线粒体基质又为ATP的合成提供了原料，保证了能量合成过程的连续进行。ATP合成过程如图3所示。
以上代谢途径需要氧的存在，称为有氧代谢，是脑能量代谢的主要方式。由于脑内能量代谢依赖于愧疚和葡萄糖的存在，保证氧葡萄糖的供应在脑能量代谢中是十分重要的，其次，影响脑能量代谢的重要因素是线粒体的功能，线粒体呼吸链中的酶活性变化和线粒体功能的变化都会影响到脑的正常生理活动和功能。
, http://www.100md.com 四、脑能量代谢与相关疾病
由于能量代谢在保持脑生理功能中具有十分重要的作用，而且脑组织对能量供应的变化反应十分敏感，脑能量代谢异常与多种神经系统疾病有密切关系。脑能量代谢与脑组织和神经系统疾病的关系可以表现为两个方面，一方面是脑组织病变对能量代谢的影响，另一方面是能量代谢的异常变化对神经系统功能影响。近年来研究表明，脑组织病变，如脑外伤、脑缺氧等可以导致线粒体的损伤和功能的变化，形成能量代谢障碍，进一步加重疾病恶化。而多种神经退行性疾病，如阿尔茨海默(AD)、帕金森病(PD)等与线粒体能量代谢功能变化密切相关，特别是衰老过程与脑线粒体能量代谢异常变化有密切关系，也是按时年来研究的热点。
脑能量代谢是一个十分复杂的生物化反应过程，虽然整个过程的最终目的是合成供脑正常生理活动的能量物质，但在这一复杂过程中的每一环节都与脑功能有联系，任何环节的变化，不仅导致能量代谢的变化而影响脑功能，而且可以直接影响脑组织或神经细胞的功能。多种神经系统疾病与脑能量代谢异常密切相关，二者相互影响，互为因果，表现出复杂相互作用关系，许多机制目前尚没有阐明。
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1.脑缺血性疾病对能量代谢的影响 脑缺血性疾病通常所指的是脑血流减少造成的脑部供血不足，包括全脑供血不足和脑局部供血不足。脑缺血性疾病的发展与缺血的程度密切相关，所引起的临床表现和病理变化亦有所不同。
脑缺血性疾病对脑组织损伤的直接作用就是造成脑能量合成物质(如氧、葡萄糖等)的供应缺乏，这种能量合成原料的不足必然会导致能量供应的不足。造成脑能量供应的减少，使脑细胞功能降低，而产生或加重多种疾病症状。由于能量合成供应不足造成的神经细胞功能障碍，包括线粒体能量合成功能的改变，进一步促进了缺血性疾病发展，形成恶性循环，是缺血性疾病重要表现特征。
脑缺血后能量供应缺乏，导致脑内高能磷酸物质的迅速耗竭，细胞去极化，进而引起谷氨酸释放和选择性易损神经元(selectively vulnerable neurons, SVNs)电压依赖性钙通道和谷氨酸调节钙通道的开放，细胞内游离钙浓度大幅度增高，进而激活蛋白酶、calcineurin、磷脂酶等，引起一系列钙激活蛋白酶底物的水解，如红细胞膜蛋白(spectrin)和eIF4G，激活NO合酶，游离钙花生四烯酸的积聚，并进一步导致内质网的钙耗竭。
腺苷降解产物和内质网钙耗竭，可以激活一种通过使真核起始因子2(eukaryotic initiation factor-2, eIF2alpha)的α亚单位磷酸化而抑制翻译过程启动的激酶，造成脑组织蛋白合成抑制。此外，钙超载、兴奋性氨基酸释放、氧自由基生成、炎症反应等等，这些因素相互作用，导致脑组织的损伤。由于线粒体在调节细胞内钙、自由基生成过程具有重要作用，因此，作为能量代谢的主要部位，线粒体在脑缺血性疾病的损伤过程，仍然起到不可忽视的作用。保护线粒体结构和功能不受损伤，是减弱缺血脑组织损伤程度、促进缺血脑组织恢复的重条件。, http://www.100md.com(杜冠华)
以上代谢途径需要氧的存在，称为有氧代谢，是脑能量代谢的主要方式。由于脑内能量代谢依赖于愧疚和葡萄糖的存在，保证氧葡萄糖的供应在脑能量代谢中是十分重要的，其次，影响脑能量代谢的重要因素是线粒体的功能，线粒体呼吸链中的酶活性变化和线粒体功能的变化都会影响到脑的正常生理活动和功能。
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由于能量代谢在保持脑生理功能中具有十分重要的作用，而且脑组织对能量供应的变化反应十分敏感，脑能量代谢异常与多种神经系统疾病有密切关系。脑能量代谢与脑组织和神经系统疾病的关系可以表现为两个方面，一方面是脑组织病变对能量代谢的影响，另一方面是能量代谢的异常变化对神经系统功能影响。近年来研究表明，脑组织病变，如脑外伤、脑缺氧等可以导致线粒体的损伤和功能的变化，形成能量代谢障碍，进一步加重疾病恶化。而多种神经退行性疾病，如阿尔茨海默(AD)、帕金森病(PD)等与线粒体能量代谢功能变化密切相关，特别是衰老过程与脑线粒体能量代谢异常变化有密切关系，也是按时年来研究的热点。
脑能量代谢是一个十分复杂的生物化反应过程，虽然整个过程的最终目的是合成供脑正常生理活动的能量物质，但在这一复杂过程中的每一环节都与脑功能有联系，任何环节的变化，不仅导致能量代谢的变化而影响脑功能，而且可以直接影响脑组织或神经细胞的功能。多种神经系统疾病与脑能量代谢异常密切相关，二者相互影响，互为因果，表现出复杂相互作用关系，许多机制目前尚没有阐明。
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1.脑缺血性疾病对能量代谢的影响 脑缺血性疾病通常所指的是脑血流减少造成的脑部供血不足，包括全脑供血不足和脑局部供血不足。脑缺血性疾病的发展与缺血的程度密切相关，所引起的临床表现和病理变化亦有所不同。
脑缺血性疾病对脑组织损伤的直接作用就是造成脑能量合成物质(如氧、葡萄糖等)的供应缺乏，这种能量合成原料的不足必然会导致能量供应的不足。造成脑能量供应的减少，使脑细胞功能降低，而产生或加重多种疾病症状。由于能量合成供应不足造成的神经细胞功能障碍，包括线粒体能量合成功能的改变，进一步促进了缺血性疾病发展，形成恶性循环，是缺血性疾病重要表现特征。
脑缺血后能量供应缺乏，导致脑内高能磷酸物质的迅速耗竭，细胞去极化，进而引起谷氨酸释放和选择性易损神经元(selectively vulnerable neurons, SVNs)电压依赖性钙通道和谷氨酸调节钙通道的开放，细胞内游离钙浓度大幅度增高，进而激活蛋白酶、calcineurin、磷脂酶等，引起一系列钙激活蛋白酶底物的水解，如红细胞膜蛋白(spectrin)和eIF4G，激活NO合酶，游离钙花生四烯酸的积聚，并进一步导致内质网的钙耗竭。
腺苷降解产物和内质网钙耗竭，可以激活一种通过使真核起始因子2(eukaryotic initiation factor-2, eIF2alpha)的α亚单位磷酸化而抑制翻译过程启动的激酶，造成脑组织蛋白合成抑制。此外，钙超载、兴奋性氨基酸释放、氧自由基生成、炎症反应等等，这些因素相互作用，导致脑组织的损伤。由于线粒体在调节细胞内钙、自由基生成过程具有重要作用，因此，作为能量代谢的主要部位，线粒体在脑缺血性疾病的损伤过程，仍然起到不可忽视的作用。保护线粒体结构和功能不受损伤，是减弱缺血脑组织损伤程度、促进缺血脑组织恢复的重条件。, http://www.100md.com(杜冠华)