Биоэнергетика: открытый доступ

Абстрактный

Метаболизм N-ацетиласпартата лежит в основе структурных и функциональных единиц мозга позвоночных: биоэнергетическое обоснование клинических наблюдений изменений нейронального биомаркера «NAA» при многих заболеваниях человеческого мозга

Моррис Х. Баслоу и Алессандро П. Бурлина

«Структурная единица» мозга позвоночных была идентифицирована как многоклеточная единица, образованная из одного нейрона и по крайней мере одного из связанных с ним макроглиальных шаперонов и сосудистых эндотелиальных клеток, которая демонстрирует большинство фундаментальных свойств мозга. Эти свойства включают его генетические коды, клеточные ассоциации, механизмы кодирования нейронной информации и его «операционную систему», гомеостатический механизм энергоснабжения, который позволяет нейронам непрерывно общаться с другими нейронами независимо от биоэнергетических требований, предъявляемых к нейронной сети в любой части мозга в любое время. Структурная единица определяется тремя типами клеток, необходимыми для уникального трехклеточного метаболизма N-ацетиласпартата (NAA) и N-ацетиласпартилглутамата (NAAG), включая нейроны, олигодендроциты и астроциты, и их физиологическими ролями, действующими в четырехклеточном домене, который также включает сосудистые эндотелиальные клетки. «Функциональная единица» мозга представляет собой двухнейронную сущность, определяемую минимальным количеством нейронов, необходимым для быстрой межклеточной коммуникации. Таким образом, каждая функциональная единица формируется в процессе синаптогенеза из двух структурных единиц одного нейрона и представляет собой наименьшую единицу, которая проявляет все основные сигнальные свойства, присутствующие в сложном мозге. Эти свойства включают все механизмы нейронной связности, хранения информации и сигнализации. Поскольку структурная единица определяется межклеточным метаболизмом и физиологией NAA и NAAG, а две структурные единицы образуют функциональную единицу, система NAA-NAAG тесно связана со всей нормальной деятельностью мозга, а также со всеми расстройствами мозга. В этом обзоре описываются иерархические структурные и функциональные единицы мозга. Кроме того, представлено биоэнергетическое обоснование использования метаболической системы NAA-NAAG в качестве биомаркера нейронной обилия и/или жизнеспособности, а также приведены примеры некоторых заболеваний человека, которые можно проследить до вмешательства в один или несколько компонентов структурных или функциональных единиц.