毛细血管的作用是什么?

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这个提问很好,我正好最近做了一些这方面的研究。 毛细血管(Capillary)是分布于动物内脏器官、肌肉组织和神经组织中最小的血管,主要功能是向组织器官输送氧气和营养,带走代谢产物。这些代谢产物包括二氧化碳、尿素、乳酸等废物。与细胞之间的间隙相连,构成循环系统。微血管中血液的颜色是由血红蛋白所决定的,在正常状态下,由于分子扩散作用以及周围组织中氧合过程的存在,血液中的氧气浓度应该处于一个动态平衡状态。在生理情况下,血液中氧气含量变化范围较小,约为4%左右。

目前,关于毛细血管的研究主要是集中在对缺氧敏感器官(比如大脑、心肌等)的微血管内皮细胞上的。这些细胞通过调节对局部氧气张力非常敏感的离子通道来感受微环境中氧气的张力水平,从而最终调节细胞的氧利用效率(图1)。 在过去,这些信号通路被认为是对应急性缺氧的快速反应机制。然而,近年来越来越多的证据表明这些通路与持续性低氧刺激有着复杂的关系。

例如,在高葡萄糖浓度下,可以通过糖酵解途径产生大量的乙酰基辅酶A(Acetyl-CoA),进而激活蛋白醛脱氢酶(Aldo-keto reductase, AKR)。而AKR能够催化脂肪酸等底物合成脂类,并进一步合成膜磷脂,以保护内皮细胞免受氧化损伤[1]。在缺氧条件下,内皮细胞可以通过提高细胞质中NADPH的水平来降低氧化应激反应,从而抑制脂质过氧化,维持细胞的结构与功能。 NADPH是通过糖酵解途径和TCA循环产生的。在哺乳动物体内,糖酵解的主要产物丙酮酸可以进入线粒体被还原生成NADPH;而在植物体内,丙酮酸则直接转化为NADPH。 TCA循环是在细胞质中进行的,其初始反应是草酰乙酸从柠檬酸裂解而来,随后经过一系列的转化形成α-酮戊二酸、琥珀酰辅酶A、琥珀酸。最后,上述物质经过跨膜运输进入线粒体,经电子传递链释放能量,为细胞提供ATP。在细胞质和线粒体中同时存在NADPH的直接前体和间接前体,它们可以作为氢受体参与各种生化反应。需要NADPH参加的反应非常广泛,涉及三羧酸循环、脂肪酸β-氧化、氨基酸分解、嘌呤及嘧啶核苷酸的合成,以及胆固醇、脂肪、激素等有机物的合成。保证NADPH的数量与活性十分关键。

为了保持较低的氧化应激水平,内皮细胞可能通过以下两条路线增加NADPH的含量:一是增加糖酵解途经中丙酮酸或柠檬酸的生成;二是减少TCA循环中对NADPH耗竭的反应,如增加琥珀酸线粒体转运体(MTS)的表达,从而减少琥珀酸进入线粒体的量,为NADPH再生奠定化学基础。

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