Las neuronas requieren captación de glucosa y glucólisis in vivo.

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Año de publicación:
2023
Autores:
Huihui Li, Caroline Guglielmetti, Yoshitaka J Sei, Misha Zilberter, Lydia M Le Page, Lauren Shields, Joyce Yang, Kevin Nguyen, Brice Tiret, Xiao Gao, Neal Bennett, Iris Lo, Talya L Dayton, Martin Kampmann, Yadong Huang, Jeffrey Rathmell C, Matthew Vander Heiden, Myriam M Chaumeil, Ken Nakamura
Identificación de PubMed:
37027294
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
Las neuronas requieren grandes cantidades de energía, pero aún no está claro si pueden realizar glucólisis o requieren glucólisis para mantener la energía. Utilizando la metabolómica, demostramos que las neuronas humanas metabolizan la glucosa a través de la glucólisis y pueden depender de la glucólisis para suministrar metabolitos del ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). Para investigar el requisito de glucólisis, generamos ratones con eliminación posnatal del transportador de glucosa neuronal dominante (GLUT3cKO) o de la isoforma de piruvato quinasa enriquecida en neuronas (PKM1cKO) en CA1 y otras neuronas del hipocampo. Los ratones GLUT3cKO y PKM1cKO muestran déficits de memoria y aprendizaje dependientes de la edad. Las imágenes espectroscópicas de resonancia magnética hiperpolarizada (MRS) muestran que los ratones hembra PKM1cKO tienen una mayor conversión de piruvato a lactato, mientras que los ratones hembra GLUT3cKO tienen una disminución de la conversión, el peso corporal y el volumen cerebral. Las neuronas GLUT3KO también tienen niveles reducidos de glucosa citosólica y ATP en las terminales nerviosas, y la genómica y metabolómica espacial revelan cambios compensatorios en la bioenergética mitocondrial y el metabolismo de la galactosa. Por lo tanto, las neuronas metabolizan la glucosa mediante glucólisis in vivo y requieren glucólisis para funcionar normalmente.
Resumen científico:
Las neuronas requieren grandes cantidades de energía, pero aún no está claro si pueden realizar glucólisis o requieren glucólisis para mantener la energía. Utilizando la metabolómica, demostramos que las neuronas humanas metabolizan la glucosa a través de la glucólisis y pueden depender de la glucólisis para suministrar metabolitos del ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). Para investigar el requisito de glucólisis, generamos ratones con eliminación posnatal del transportador de glucosa neuronal dominante (GLUT3cKO) o de la isoforma de piruvato quinasa enriquecida en neuronas (PKM1cKO) en CA1 y otras neuronas del hipocampo. Los ratones GLUT3cKO y PKM1cKO muestran déficits de memoria y aprendizaje dependientes de la edad. Las imágenes espectroscópicas de resonancia magnética hiperpolarizada (MRS) muestran que los ratones hembra PKM1cKO tienen una mayor conversión de piruvato a lactato, mientras que los ratones hembra GLUT3cKO tienen una disminución de la conversión, el peso corporal y el volumen cerebral. Las neuronas GLUT3KO también tienen niveles reducidos de glucosa citosólica y ATP en las terminales nerviosas, y la genómica y metabolómica espacial revelan cambios compensatorios en la bioenergética mitocondrial y el metabolismo de la galactosa. Por lo tanto, las neuronas metabolizan la glucosa mediante glucólisis in vivo y requieren glucólisis para funcionar normalmente.