В мозге существует множество механизмов для удовлетворения потребности в энергии нейронов, включая гликолиз , поглощение лактата и окислительное фосфорилирование. При шизофрении в мозге нарушается биоэнергетическая функция.
В нормальном мозге нейроны и астроциты связаны через лактатный "челнок" астроцит-нейрон, где астроциты метаболизируют глюкозу в лактат и пируват - первичные энергетические субстраты, которые транспортируются к нейронам с помощью монокарбоксилатных переносчиков (МСТ). Лактат, генерируемый гликолизом в глиальных клетках, постоянно поддерживает синаптическую передачу даже в условиях, когда присутствует достаточное количество глюкозы и внутриклеточного аденозинтрифосфата (АТФ). Интересно отметить , что рабочая память и другие когнитивные домены зависят от переноса лактата от астроцитов к нейронам. Этот процесс подчеркивает биоэнергетическую связь между астроцитами и нейронами, которая развивается по мере взросления мозга, формируя критический биологический процесс в зрелом мозге взрослого человека.
По мере развития мозга биоэнергетическая организация и образование синапсов происходят одновременно, создавая принципиально взаимозависимую систему. Накапливается доказательство того, что при шизофрении наблюдается ряд нарушений, связанных с метаболизмом глюкозы, челночным лактатом и биоэнергетическим взаимодействием, что свидетельствует о дефиците накопления и использования энергии в головном мозге. Биоэнергетический дефицит и генетический риск синаптической дисфункции при шизофрении могут способствовать патогенезу этого заболевания.
Представляет интерес оценка активности трех гликолитических ферментов в образцах дорсолатеральной префронтальной коры головного мозга (DLPFC) : лактатдегидрогеназы (LDH), гексокиназы (HXK) и фосфофруктокиназы (PFK). Исследователи обнаружили снижение экспрессии мРНК PFK1 в дорсолатеральной префронтальной коре при шизофрении на 24%.
В нормальном мозге глюкоза проникает в клетки через GLUT и обрабатывается гликолитическими ферментами, в результате чего образуются биоэнергетические субстраты, такие как пируват. Затем пируват может быть преобразован в лактат и транспортирован между клетками или внутриклеточно MCT для окисления в цикле TCA, когда потребность в энергии нейронов высока. Снижение экспрессии мРНК гликолитического фермента и переносчика лактата свидетельствуют о снижении способности пирамидальных нейронов генерировать биоэнергетические субстраты из глюкозы через гликолитические пути. Кроме того, если нейроны не могут поглощать достаточное количество глюкозы для гликолиза, внутриклеточный пул доступного пирувата / лактата для транспорта в митохондрии может быть уменьшен, что в конечном итоге влияет на снабжение энергией. Также возможно, что в пирамидных нейронах наблюдается ослабленный гликолиз со сдвигом в сторону путей, которые усиливают защиту от окислительного стресса (пентозофосфатный путь).
Добавить комментарий