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1.1 뇌의 에너지 대사 뇌는 체중의 약 2%만을 차지하지만, 신체 전체 일일 에너지 소비량의 20%를 소비한다 [17]. 뇌는 주로 포도당과 지방산을 에너지원으로 사용한다. 휴식 상태에서 뇌가 선호하는 대사 경로는 미토콘드리아 산화적 인산화이다. 그러나 시냅스 가소성, 학습 및 기억과 같은 고도의 활동에는 해당과정 또는 젖산 대사로부터의 추가적인 기여가 필요하다 [13, 18, 19]. 이는 뇌 에너지 대사에서 미토콘드리아의 중요한 역할을 강조한다. 젖산은 뇌에서 "양날의 검"으로 작용한다. 중추 신경계(CNS)에서 에너지 대사를 유지하는 데 필요한 기질이지만, 뇌에 과도하게 축적되면 염증 반응을 일으켜 알츠하이머병(AD) 및 파킨슨병(PD)과 같은 신경 질환을 유발할 수 있다 [20]. 1.2 뇌 에너지 대사에서 미토콘드리아의 역할 여기서는 주로 산화적 인산화(OXPHOS)와 해당과정에서 미토콘드리아의 역할을 논의한다. OXPHOS는 산소 공급이 충분하거나 휴식 상태일 때 주로 CNS에 에너지를 제공한다. 이 생리적 과정은 진핵 세포의 내 미토콘드리아 막 또는 원핵 세포의 세포질에서 발생한다. 이는 호흡 사슬을 통해 신체 내 물질의 산화 과정에서 방출되는 에너지에 의해 구동되는 ADP와 무기 인산으로부터 ATP 합성이 결합된 반응이다. OXPHOS는 CNS에서 다음과 같은 기능을 수행한다. (1) 신경 세포 기능 유지; (2) 신경교 세포 기능 지원; (3) 신경계의 발달 및 복구에 영향 [21, 22]. CNS에서 해당과정은 주로 산소 공급이 불충분하거나 에너지 공급이 긴급하게 필요할 때 에너지를 제공한다. 이 생리적 과정에서 포도당은 세포질에서 피루브산으로 분해되어 분해된 포도당 분자당 두 분자의 피루브산과 두 분자의 ATP를 생성한다. 피루브산은 젖산 탈수소 효소(LDH)에 의해 추가로 대사되어 젖산을 생성하며, 이는 미토콘드리아로 들어가 이산화탄소와 물로 산화될 수 있다. 해당과정은 CNS가 활성 상태일 때 신경 세포 및 기타 세포의 정상적인 작동을 유지하기 위해 빠르게 에너지를 제공할 수 있다. 동시에 해당과정의 중간 생성물은 다른 생리적 활동을 위한 기질을 제공할 수 있다. 예를 들어, 피루브산은 알라닌과 같은 비필수 아미노산으로 전환되어 단백질 합성에 참여할 수 있으며, 간과 같은 기관에서 포도당으로 전환되어 안정적인 혈당 수치를 유지할 수 있다. 또한 해당과정은 세포질에서 일어나지만 미토콘드리아와 긴밀하게 협력한다 [23, 24]. 해당과정과 OXPHOS는 상호 의존적이며, 이러한 상호 의존성은 미토콘드리아에서 비롯된다. 포도당 구동 OXPHOS는 해당과정이 발생해야 한다. 미토콘드리아는 포도당을 직접 산화할 수 없으므로 포도당은 먼저 해당과정을 거쳐야 하며, 여기서 피루브산(또는 성상 세포의 젖산)을 생성하여 미토콘드리아로 수송되어 완전히 산화될 수 있다 [25]. 1.3 AD 환자의 뇌에서 에너지 대사 장애 AD 뇌에서 에너지 대사 장애의 주요 원인은 다음과 같이 요약할 수 있다. (1) 포도당 대사 조절 장애; (2) 미토콘드리아 지방산 산화(FAO) 손상;