髓鞘(Myelin Sheaths)作為緊湊型臨時儲氧單元的 RC 電路模型及對神經元能量代謝的調控意義

《Proceedings of the National Academy of Sciences》:Myelin sheaths can act as compact temporary oxygen storage units as modeled by an electrical RC circuit model

【字體: 時間:2025年05月18日 來源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  氧氣對神經元線粒體能量生成至關重要,但其在磷脂雙分子層中的存儲與運輸機制尚不明確。研究通過分子動力學模擬構建擴散模型,發現雙分子層儲氧遵循一級動力學,可用 RC(電阻 - 電容)電路表征。多層髓鞘的氧運輸可通過 RC 電路梯形網絡模擬,其特征時間常數隨厚度呈二次方增長。該模型揭示髓鞘作為儲氧庫緩沖氧波動、維持神經元活動的作用。

  
髓鞘可作為緊湊型臨時儲氧單元,這一過程可用電阻 - 電容(RC)電路模型模擬。氧氣對神經元線粒體能量生成至關重要,其在磷脂雙分子層疏水核心內可高效存儲與運輸;诜肿觿恿W模擬推導的擴散模型顯示,雙分子層中的氧氣存儲遵循一級動力學,可有效用 RC 電路表示。對于含有多個雙分子層的髓鞘,氧氣運輸可通過 RC 電路梯形網絡建模,其中氧氣滲透阻力和存儲容量與雙分子層數量呈線性比例,而特征時間常數隨髓鞘厚度呈二次方增長。例如,單個 1 - 棕櫚酰 - 2 - 油; - sn - 甘油 - 3 - 磷酸膽堿(POPC)雙分子層的特征時間常數為 30 納秒,200 層 POPC 雙分子層則增至 506 微秒。該模型表明,髓鞘作為緊湊型儲氧庫,因其較慢的釋放動力學可緩沖氧氣的突然變化。在神經元活動增強時,模型提示髓鞘化可延長維持高氧需求的能力,表明髓鞘在緩沖氧氣波動中起作用,而血管反應對維持長期氧穩態仍至關重要。

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