脑能量代谢与相关疾病(下)(1)
五、能量代谢药理学
应用药物防治能量代谢异常和线粒体功能异常引的疾病，在临床上具有重要的使用价值。研究这类药物的作用机制，探讨其药理作用特点和规律，是进行药物开发和寻找药物基础。研究作用于线粒体和能量代谢功能的药物作用原理，成为能量代谢药理学研究的主要内容。
药物保护或恢复线粒体及能量代谢功能，主要作用途径在以下几个方面：
1.维持代谢酶活性 能量代谢过程和线粒体功能的发挥，需要大量酶的参与，如线粒体呼吸链中就包括70多种不同的酶，这些酶活性的变化直接影响能量代谢过程和线粒体功能。保护酶活性处于正常生理水平，可以通过减少代谢酶的破坏，如抑制自由基的生成、清除自由基、增加相应酶的生成等多种途径。
2.保护线粒体结构完整 线粒体在多种条件下会受到损害，如缺氧再灌注不仅使线粒功能受损，而且可以严重破坏线粒体的结构，导致线粒体肿胀、线粒体膜损伤、基本结构破坏。目前认为，产生这种作用的主要原因是自由基损伤和过氧化反应，另外如离子通道的状态改变，也可以引起肿胀或结构破坏。保护线粒体的结构，需要在细胞内特别是线粒体内提高抗氧化能力，减少自由基础和氧化物质的生成，避免线粒体与可能引起结构破坏的物质接触。
, http://www.100md.com
3.减少线粒体DNA损伤 线粒体DNA在维持线粒体结构完整和功能正常方面发挥了重要作用，线粒体功能和结构的变化在很大程度上与mtDNA缺损有密切关系。虽然现有资料证明mtDNA缺损也与氧自由基的生成有关，但是这一过程是缓慢而且复杂的，需要进一步研究。
4.调节线粒体基本功能 实验结果表明，体内多种代谢物质以及外源性物质可以影响某些代酶活性或转运系统的功能，例如谷氨酰胺向脑神经细胞线粒体的转运，可被线粒体的呼吸和质子电化学梯度所激活，也可被谷氨酸(Glu)、天冬酰胺(Asn)、天冬氨酸(Asp)和三羧酸循环中间物质琥珀酸盐(succinate)，苹果酸盐(malate)和α酮戊二酸(2-OG)等所抑制。由于谷氨酰胺参与能量生成和核酸成分、脑线粒体蛋白的合成，控制谷氨酰胺的摄取可能是重要的。
除了药物对线粒体的调节作用外，生理环境也具有调节作用，例如饥饿状态可以使心脏、骨骼肌、肝脏、肾中的丙酮酸脱氟酶激酶(pyruvate dehydrogenase kinase, PDK)的表达增加，导致丙酮酸脱氢酶复合体的失活，但对脑组织没有明显的影响，这可以使神经组织保持应用葡萄糖合成能量的能力。以上实验结果说明，调节线粒体功能也是保护线粒体，保证能量代谢的途径之一。
, 百拇医药
六、能量代谢研究方法
1.脑线粒体提取制备 整个线粒体制备过程均在4℃进行。动物断头处死，迅速取出大脑皮层，称重，转入玻璃匀浆器中，按10ml/g组织加入MSETB缓冲液(210mM mannitol， 70 mM sucrose，0.5 mM EDTA，10 mM Tris-HCL and 0.2% bovine serum albumin，pH7.4)，手动匀浆10次。所得匀浆液以2000g离心3min，取上清再离心12000g，8 min。所得沉淀即为线粒体，以MSETB缓冲液将所得沉淀洗涤一次(离心12000g，10min)。然后将沉淀按10ml/g组织悬于SET缓冲液中(280 mM sucrose，0.5 mM EDTA and 10 mM Tris-HCL，pH7.4)离心12000g，10min。后将沉淀悬于SET缓冲液中，以Lowry法测定蛋白含量，调整蛋白浓度为5-10mg/ml供呼吸功能测定。, http://www.100md.com(杜冠华)
应用药物防治能量代谢异常和线粒体功能异常引的疾病，在临床上具有重要的使用价值。研究这类药物的作用机制，探讨其药理作用特点和规律，是进行药物开发和寻找药物基础。研究作用于线粒体和能量代谢功能的药物作用原理，成为能量代谢药理学研究的主要内容。
药物保护或恢复线粒体及能量代谢功能，主要作用途径在以下几个方面：
1.维持代谢酶活性 能量代谢过程和线粒体功能的发挥，需要大量酶的参与，如线粒体呼吸链中就包括70多种不同的酶，这些酶活性的变化直接影响能量代谢过程和线粒体功能。保护酶活性处于正常生理水平，可以通过减少代谢酶的破坏，如抑制自由基的生成、清除自由基、增加相应酶的生成等多种途径。
2.保护线粒体结构完整 线粒体在多种条件下会受到损害，如缺氧再灌注不仅使线粒功能受损，而且可以严重破坏线粒体的结构，导致线粒体肿胀、线粒体膜损伤、基本结构破坏。目前认为，产生这种作用的主要原因是自由基损伤和过氧化反应，另外如离子通道的状态改变，也可以引起肿胀或结构破坏。保护线粒体的结构，需要在细胞内特别是线粒体内提高抗氧化能力，减少自由基础和氧化物质的生成，避免线粒体与可能引起结构破坏的物质接触。
, http://www.100md.com
3.减少线粒体DNA损伤 线粒体DNA在维持线粒体结构完整和功能正常方面发挥了重要作用，线粒体功能和结构的变化在很大程度上与mtDNA缺损有密切关系。虽然现有资料证明mtDNA缺损也与氧自由基的生成有关，但是这一过程是缓慢而且复杂的，需要进一步研究。
4.调节线粒体基本功能 实验结果表明，体内多种代谢物质以及外源性物质可以影响某些代酶活性或转运系统的功能，例如谷氨酰胺向脑神经细胞线粒体的转运，可被线粒体的呼吸和质子电化学梯度所激活，也可被谷氨酸(Glu)、天冬酰胺(Asn)、天冬氨酸(Asp)和三羧酸循环中间物质琥珀酸盐(succinate)，苹果酸盐(malate)和α酮戊二酸(2-OG)等所抑制。由于谷氨酰胺参与能量生成和核酸成分、脑线粒体蛋白的合成，控制谷氨酰胺的摄取可能是重要的。
除了药物对线粒体的调节作用外，生理环境也具有调节作用，例如饥饿状态可以使心脏、骨骼肌、肝脏、肾中的丙酮酸脱氟酶激酶(pyruvate dehydrogenase kinase, PDK)的表达增加，导致丙酮酸脱氢酶复合体的失活，但对脑组织没有明显的影响，这可以使神经组织保持应用葡萄糖合成能量的能力。以上实验结果说明，调节线粒体功能也是保护线粒体，保证能量代谢的途径之一。
, 百拇医药
六、能量代谢研究方法
1.脑线粒体提取制备 整个线粒体制备过程均在4℃进行。动物断头处死，迅速取出大脑皮层，称重，转入玻璃匀浆器中，按10ml/g组织加入MSETB缓冲液(210mM mannitol， 70 mM sucrose，0.5 mM EDTA，10 mM Tris-HCL and 0.2% bovine serum albumin，pH7.4)，手动匀浆10次。所得匀浆液以2000g离心3min，取上清再离心12000g，8 min。所得沉淀即为线粒体，以MSETB缓冲液将所得沉淀洗涤一次(离心12000g，10min)。然后将沉淀按10ml/g组织悬于SET缓冲液中(280 mM sucrose，0.5 mM EDTA and 10 mM Tris-HCL，pH7.4)离心12000g，10min。后将沉淀悬于SET缓冲液中，以Lowry法测定蛋白含量，调整蛋白浓度为5-10mg/ml供呼吸功能测定。, http://www.100md.com(杜冠华)