Создайте схематическую диаграмму высокого разрешения для научной обзорной статьи под названием "Клиническая сеть раннего предупреждения о нарушении ионного гомеостаза in vivo". Изображение должно быть выполнено в профессиональном стиле медицинской визуализации, с полупрозрачным контуром анатомии человека в центре, четко представляющим каскадный путь от ионного дисбаланса к повреждению органов и, в конечном итоге, к конкретным клиническим неотложным состояниям сверху вниз. Окружите верхнюю часть изображения восемью цветными светящимися ионными узлами: Na⁺ (темно-синий), K⁺ (пурпурный), Ca²⁺ (оранжевый), Cl⁻ (зеленый), H⁺/pH (фиолетовый), HCO₃⁻ (светло-фиолетовый), Mg²⁺ (голубой) и NH₄⁺ (коричневый). Из каждого узла испускайте соответствующие цветные лучи, направленные вниз к конкретным органам-мишеням внутри контура человека (например, луч K⁺, фокусирующийся на сердце, комбинированный луч H⁺/HCO₃⁻, диффундирующий по всему телу). Контур человека должен отображать основные системы, такие как мозг, сердце, легкие, печень, почки и мышцы, активированные ионными лучами. Лучи должны становиться красными при достижении критических порогов дисбаланса и расширяться в виде красных стрелок, указывающих на пять красных предупреждающих блоков внизу: Злокачественная аритмия, Острое повреждение головного мозга, Нервно-мышечный криз, Острое повреждение почек и Синдром полиорганной недостаточности (СПОН). В самом низу изображения расположите шесть минималистичных линейных "фигур симптомов", изображающих типичные болезненные позы, такие как боль в груди с ЭКГ, головная боль с держанием за голову, судороги рук и ног. Общая композиция должна подчеркивать срочность "Временного окна: от минут до часов" и визуально передавать основной аргумент о том, что "непрерывный мониторинг ионов в режиме реального времени как химических жизненно важных показателей является ключом к клиническому раннему предупреждению" посредством цвета и направления потока. Стиль должен быть строгим, четким и академически значимым.
1.1 Энергетический метаболизм в мозге Хотя мозг составляет ...
![1.1 Энергетический метаболизм в мозге
Хотя мозг составляет всего около 2% от массы тела, он потребляет 20% от общего суточного расхода энергии организма [17]. Мозг использует в основном глюкозу и жирные кислоты для получения энергии. В состоянии покоя предпочтительным метаболическим путем для мозга является митохондриальное окислительное фосфорилирование. Однако, деятельность, требующая больших затрат энергии, такая как синаптическая пластичность, обучение и память, требует дополнительных вкладов от гликолиза или метаболизма лактата [13, 18, 19]. Это подчеркивает решающую роль митохондрий в энергетическом метаболизме мозга. Лактат действует как "палка о двух концах" в мозге; он является субстратом, необходимым для поддержания энергетического метаболизма в центральной нервной системе (ЦНС), но чрезмерное накопление лактата в мозге может вызывать воспалительные реакции, приводящие к неврологическим расстройствам, таким как болезнь Альцгеймера (БА) и болезнь Паркинсона (БП) [20].
1.2 Роль митохондрий в энергетическом метаболизме мозга
Здесь мы в основном обсуждаем роль митохондрий в окислительном фосфорилировании (ОФОС) и гликолизе. ОФОС в основном обеспечивает энергией ЦНС при достаточном поступлении кислорода или в состоянии покоя. Этот физиологический процесс происходит во внутренней митохондриальной мембране эукариотических клеток или в цитоплазме прокариот. Это сопряженная реакция синтеза АТФ из АДФ и неорганического фосфата, питаемая энергией, высвобождаемой при окислении веществ в организме через дыхательную цепь. ОФОС выполняет следующие функции в ЦНС: (1) поддержание функции нейронов; (2) поддержка функции глиальных клеток; и (3) влияние на развитие и восстановление нервной системы [21, 22].
Гликолиз в ЦНС в основном обеспечивает энергией, когда поступление кислорода недостаточно или когда энергия срочно необходима. В этом физиологическом процессе глюкоза расщепляется до пирувата в цитоплазме, производя две молекулы пирувата и две молекулы АТФ на каждую молекулу расщепленной глюкозы. Пируват далее метаболизируется лактатдегидрогеназой (ЛДГ) с образованием лактата, который затем может поступать в митохондрии и окисляться до углекислого газа и воды. Гликолиз может быстро обеспечивать энергией для поддержания нормальной работы нейронов и других клеток, когда ЦНС активна. В то же время промежуточные продукты гликолиза могут предоставлять субстраты для других физиологических процессов. Например, пируват может быть преобразован в незаменимые аминокислоты, такие как аланин, участвуя в синтезе белка; он также может быть преобразован в глюкозу в органах, таких как печень, поддерживая стабильный уровень глюкозы в крови. Кроме того, хотя гликолиз происходит в цитоплазме, он тесно сотрудничает с митохондриями [23, 24].
Гликолиз и ОФОС взаимозависимы, и эта взаимозависимость проистекает из митохондрий. Глюкозо-зависимый ОФОС требует, чтобы происходил гликолиз. Митохондрии не могут напрямую окислять глюкозу; поэтому глюкоза изначально должна подвергаться гликолизу, где она производит пируват (или лактат в астроцитах), который может быть импортирован в митохондрии и полностью окислен [25].
1.3 Нарушения энергетического метаболизма в мозге пациентов с БА
Основные причины нарушений энергетического метаболизма в мозге при БА можно резюмировать следующим образом: (1) нарушение регуляции метаболизма глюкозы; (2) нарушение митохондриального окисления жирных кислот (ОЖК);](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fpub-8c0ddfa5c0454d40822bc9944fe6f303.r2.dev%2Fai-drawings%2FIcV7vcnomT4yUr2cR2ybs0iHyXlGgSRn%2F905f8239-cc7a-4506-a92b-cad88e820407%2F81ca34d8-7e4b-41ed-ac88-93fe3e8d434b.png&w=3840&q=75)
