1.1 Metabolismo Energético no Cérebro Embora o cérebro represente apenas cerca de 2% do peso corporal, ele consome 20% do gasto energético diário total do corpo [17]. O cérebro utiliza principalmente glicose e ácidos graxos para obter energia. Em condições de repouso, a via metabólica preferida do cérebro é a fosforilação oxidativa mitocondrial. No entanto, atividades de alta demanda, como plasticidade sináptica, aprendizado e memória, exigem contribuições adicionais da glicólise ou do metabolismo do lactato [13, 18, 19]. Isso destaca o papel crucial das mitocôndrias no metabolismo energético cerebral. O lactato atua como uma "faca de dois gumes" no cérebro; é um substrato necessário para manter o metabolismo energético no sistema nervoso central (SNC), mas o acúmulo excessivo de lactato no cérebro pode causar respostas inflamatórias, levando a distúrbios neurológicos como a doença de Alzheimer (DA) e a doença de Parkinson (DP) [20]. 1.2 O Papel das Mitocôndrias no Metabolismo Energético Cerebral Aqui, discutiremos principalmente o papel das mitocôndrias na fosforilação oxidativa (OXPHOS) e na glicólise. A OXPHOS fornece principalmente energia ao SNC quando o suprimento de oxigênio é suficiente ou em condições de repouso. Este processo fisiológico ocorre na membrana mitocondrial interna de células eucarióticas ou no citoplasma de procariotos. É a reação acoplada da síntese de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico, impulsionada pela energia liberada durante a oxidação de substâncias no corpo através da cadeia respiratória. A OXPHOS tem as seguintes funções no SNC: (1) manter a função neuronal; (2) apoiar a função das células da glia; e (3) influenciar o desenvolvimento e reparo do sistema nervoso [21, 22]. A glicólise no SNC fornece principalmente energia quando o suprimento de oxigênio é insuficiente ou quando o suprimento de energia é urgentemente necessário. Neste processo fisiológico, a glicose é decomposta em piruvato no citoplasma, produzindo duas moléculas de piruvato e duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose decomposta. O piruvato é posteriormente metabolizado pela lactato desidrogenase (LDH) para produzir lactato, que pode então entrar nas mitocôndrias e ser oxidado em dióxido de carbono e água. A glicólise pode fornecer rapidamente energia para manter o funcionamento normal dos neurônios e outras células quando o SNC está ativo. Ao mesmo tempo, os produtos intermediários da glicólise podem fornecer substratos para outras atividades fisiológicas. Por exemplo, o piruvato pode ser convertido em aminoácidos não essenciais, como a alanina, participando da síntese de proteínas; também pode ser convertido em glicose em órgãos como o fígado, mantendo níveis estáveis de glicose no sangue. Além disso, embora a glicólise ocorra no citoplasma, ela coopera estreitamente com as mitocôndrias [23, 24]. A glicólise e a OXPHOS são interdependentes, e essa interdependência deriva das mitocôndrias. A OXPHOS impulsionada pela glicose requer que a glicólise ocorra. As mitocôndrias não podem oxidar diretamente a glicose; portanto, a glicose inicialmente precisa passar pela glicólise, onde produz piruvato (ou lactato em astrócitos), que pode ser importado para as mitocôndrias e completamente oxidado [25]. 1.3 Distúrbios do Metabolismo Energético no Cérebro de Pacientes com DA As principais razões para os distúrbios do metabolismo energético no cérebro com DA podem ser resumidas da seguinte forma: (1) desregulação do metabolismo da glicose; (2) comprometimento da oxidação mitocondrial de ácidos graxos (FAO);
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![1.1 Metabolismo Energético no Cérebro
Embora o cérebro represente apenas cerca de 2% do peso corporal, ele consome 20% do gasto energético diário total do corpo [17]. O cérebro utiliza principalmente glicose e ácidos graxos para obter energia. Em condições de repouso, a via metabólica preferida do cérebro é a fosforilação oxidativa mitocondrial. No entanto, atividades de alta demanda, como plasticidade sináptica, aprendizado e memória, exigem contribuições adicionais da glicólise ou do metabolismo do lactato [13, 18, 19]. Isso destaca o papel crucial das mitocôndrias no metabolismo energético cerebral. O lactato atua como uma "faca de dois gumes" no cérebro; é um substrato necessário para manter o metabolismo energético no sistema nervoso central (SNC), mas o acúmulo excessivo de lactato no cérebro pode causar respostas inflamatórias, levando a distúrbios neurológicos como a doença de Alzheimer (DA) e a doença de Parkinson (DP) [20].
1.2 O Papel das Mitocôndrias no Metabolismo Energético Cerebral
Aqui, discutiremos principalmente o papel das mitocôndrias na fosforilação oxidativa (OXPHOS) e na glicólise. A OXPHOS fornece principalmente energia ao SNC quando o suprimento de oxigênio é suficiente ou em condições de repouso. Este processo fisiológico ocorre na membrana mitocondrial interna de células eucarióticas ou no citoplasma de procariotos. É a reação acoplada da síntese de ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico, impulsionada pela energia liberada durante a oxidação de substâncias no corpo através da cadeia respiratória. A OXPHOS tem as seguintes funções no SNC: (1) manter a função neuronal; (2) apoiar a função das células da glia; e (3) influenciar o desenvolvimento e reparo do sistema nervoso [21, 22].
A glicólise no SNC fornece principalmente energia quando o suprimento de oxigênio é insuficiente ou quando o suprimento de energia é urgentemente necessário. Neste processo fisiológico, a glicose é decomposta em piruvato no citoplasma, produzindo duas moléculas de piruvato e duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose decomposta. O piruvato é posteriormente metabolizado pela lactato desidrogenase (LDH) para produzir lactato, que pode então entrar nas mitocôndrias e ser oxidado em dióxido de carbono e água. A glicólise pode fornecer rapidamente energia para manter o funcionamento normal dos neurônios e outras células quando o SNC está ativo. Ao mesmo tempo, os produtos intermediários da glicólise podem fornecer substratos para outras atividades fisiológicas. Por exemplo, o piruvato pode ser convertido em aminoácidos não essenciais, como a alanina, participando da síntese de proteínas; também pode ser convertido em glicose em órgãos como o fígado, mantendo níveis estáveis de glicose no sangue. Além disso, embora a glicólise ocorra no citoplasma, ela coopera estreitamente com as mitocôndrias [23, 24].
A glicólise e a OXPHOS são interdependentes, e essa interdependência deriva das mitocôndrias. A OXPHOS impulsionada pela glicose requer que a glicólise ocorra. As mitocôndrias não podem oxidar diretamente a glicose; portanto, a glicose inicialmente precisa passar pela glicólise, onde produz piruvato (ou lactato em astrócitos), que pode ser importado para as mitocôndrias e completamente oxidado [25].
1.3 Distúrbios do Metabolismo Energético no Cérebro de Pacientes com DA
As principais razões para os distúrbios do metabolismo energético no cérebro com DA podem ser resumidas da seguinte forma: (1) desregulação do metabolismo da glicose; (2) comprometimento da oxidação mitocondrial de ácidos graxos (FAO);](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fpub-8c0ddfa5c0454d40822bc9944fe6f303.r2.dev%2Fai-drawings%2FIcV7vcnomT4yUr2cR2ybs0iHyXlGgSRn%2F905f8239-cc7a-4506-a92b-cad88e820407%2F81ca34d8-7e4b-41ed-ac88-93fe3e8d434b.png&w=3840&q=75)
