Descrizione del prompt

1.1 Metabolismo energetico nel cervello Sebbene il cervello rappresenti solo circa il 2% del peso corporeo, consuma il 20% della spesa energetica giornaliera totale del corpo [17]. Il cervello utilizza principalmente glucosio e acidi grassi per l'energia. In condizioni di riposo, il percorso metabolico preferito dal cervello è la fosforilazione ossidativa mitocondriale. Tuttavia, attività ad alta richiesta come la plasticità sinaptica, l'apprendimento e la memoria richiedono contributi aggiuntivi dalla glicolisi o dal metabolismo del lattato [13, 18, 19]. Ciò evidenzia il ruolo cruciale dei mitocondri nel metabolismo energetico cerebrale. Il lattato agisce come una "spada a doppio taglio" nel cervello; è un substrato necessario per mantenere il metabolismo energetico nel sistema nervoso centrale (SNC), ma un eccessivo accumulo di lattato nel cervello può causare risposte infiammatorie, portando a disturbi neurologici come la malattia di Alzheimer (AD) e la malattia di Parkinson (PD) [20]. 1.2 Il ruolo dei mitocondri nel metabolismo energetico cerebrale Qui, discutiamo principalmente il ruolo dei mitocondri nella fosforilazione ossidativa (OXPHOS) e nella glicolisi. L'OXPHOS fornisce principalmente energia al SNC quando l'apporto di ossigeno è sufficiente o in condizioni di riposo. Questo processo fisiologico si verifica nella membrana mitocondriale interna delle cellule eucariotiche o nel citoplasma dei procarioti. È la reazione accoppiata della sintesi di ATP da ADP e fosfato inorganico, alimentata dall'energia rilasciata durante l'ossidazione delle sostanze nel corpo attraverso la catena respiratoria. L'OXPHOS ha le seguenti funzioni nel SNC: (1) mantenere la funzione neuronale; (2) supportare la funzione delle cellule gliali; e (3) influenzare lo sviluppo e la riparazione del sistema nervoso [21, 22]. La glicolisi nel SNC fornisce principalmente energia quando l'apporto di ossigeno è insufficiente o quando è urgentemente necessaria energia. In questo processo fisiologico, il glucosio viene scomposto in piruvato nel citoplasma, producendo due molecole di piruvato e due molecole di ATP per ogni molecola di glucosio scomposta. Il piruvato viene ulteriormente metabolizzato dalla lattato deidrogenasi (LDH) per produrre lattato, che può quindi entrare nei mitocondri ed essere ossidato in anidride carbonica e acqua. La glicolisi può fornire rapidamente energia per mantenere il normale funzionamento dei neuroni e di altre cellule quando il SNC è attivo. Allo stesso tempo, i prodotti intermedi della glicolisi possono fornire substrati per altre attività fisiologiche. Ad esempio, il piruvato può essere convertito in aminoacidi non essenziali come l'alanina, partecipando alla sintesi proteica; può anche essere convertito in glucosio in organi come il fegato, mantenendo stabili i livelli di glucosio nel sangue. Inoltre, sebbene la glicolisi avvenga nel citoplasma, coopera strettamente con i mitocondri [23, 24]. La glicolisi e l'OXPHOS sono interdipendenti e questa interdipendenza deriva dai mitocondri. L'OXPHOS guidata dal glucosio richiede che avvenga la glicolisi. I mitocondri non possono ossidare direttamente il glucosio; pertanto, il glucosio deve inizialmente subire la glicolisi, dove produce piruvato (o lattato negli astrociti), che può essere importato nei mitocondri e completamente ossidato [25]. 1.3 Disturbi del metabolismo energetico nel cervello dei pazienti con AD Le ragioni principali dei disturbi del metabolismo energetico nel cervello con AD possono essere riassunte come segue: (1) disregolazione del metabolismo del glucosio; (2) compromissione dell'ossidazione degli acidi grassi mitocondriali (FAO);