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Brain energy metabolism: A roadmap for future research

PBO Favorites Artigo de periódico
Brain energy metabolism: A roadmap for future research
2024
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Publication sheet

Nome da publicação: Brain energy metabolism: A roadmap for future research

Authors: Caroline D. Rae, Joseph A. Baur, Karin Borges, Gerald Dienel, Carlosxa0Manlio Díaz‐García, Starlette R. Douglass, Kelly Drew, Joãoxa0M.xa0N. Duarte, Jordi Duran, Oliver Kann, Tibor Kristian, Dasfne Lee‐Liu, Britta E. Lindquist, Ewan C. McNay, Michael B. Robinson, Douglas L. Rothman, Benjamin D. Rowlands, Timothy A. Ryan, Joseph Scafidi, Susanna Scafidi, C. William Shuttleworth, Raymond A. Swanson, Gökhan Uruk, Nina Vardjan, Robert Zorec, Mary C. McKenna

Source: Journal of Neurochemistry

Published in: 2024

File type: Artigo de periódico

Link to the original

Summary

Although we have learned much about how the brain fuels its functions over the last decades, there remains much still to discover in an organ that is so complex. This article lays out major gaps in our knowledge of interrelationships between brain metabolism and brain function, including biochemical, cellular, and subcellular aspects of functional metabolism and its imaging in adult brain, as well as during development, aging, and disease. The focus is on unknowns in metabolism of major brain substrates and associated transporters, the roles of insulin and of lipid droplets, the emerging role of metabolism in microglia, mysteries about the major brain cofactor and signaling molecule NAD, as well as unsolved problems underlying brain metabolism in pathologies such as traumatic brain injury, epilepsy, and metabolic downregulation during hibernation. It describes our current level of understanding of these facets of brain energy metabolism as well as a roadmap for future research.

Summary translated by

Embora tenhamos aprendido muito sobre como o cérebro alimenta suas funções nas últimas décadas, ainda há muito a descobrir em um órgão tão complexo. Este artigo expõe as principais lacunas em nosso conhecimento das inter-relações entre o metabolismo cerebral e a função cerebral, incluindo aspectos bioquímicos, celulares e subcelulares do metabolismo funcional e sua imagem no cérebro adulto, bem como durante o desenvolvimento, envelhecimento e doença. O foco está nas incógnitas no metabolismo dos principais substratos cerebrais e transportadores associados, os papéis da insulina e das gotículas lipídicas, o papel emergente do metabolismo na microglia, mistérios sobre o principal cofator cerebral e molécula de sinalização NAD, bem como problemas não resolvidos subjacentes ao metabolismo cerebral em patologias como lesão cerebral traumática, epilepsia e regulação metabólica negativa durante a hibernação. Ele descreve nosso nível atual de compreensão dessas facetas do metabolismo energético cerebral, bem como um roteiro para pesquisas futuras.

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Por que o tema é relevante?

A obesidade pode impactar o metabolismo energético do cérebro por alterar a relação entre metabolismo cerebral e funções cognitivas. Condições como a síndrome metabólica, frequentemente associada à obesidade, têm sido vinculadas a disfunções neurometabólico e neurovascular, afetando funções cerebrais importantes, como cognição e memória​.

Qual é o objetivo do estudo?

Identificar e mapear as lacunas do metabolismo energético cerebral, especialmente em como a energia é utilizada para processos cerebrais em condições normais e patológicas.

Quais as principais conclusões?

O metabolismo cerebral é extremamente complexo, envolvendo diferentes tipos de células e mecanismos que mudam ao longo do desenvolvimento, envelhecimento e na presença de doenças. Quando a insulina não funciona corretamente no cérebro (desregulação da sinalização da insulina), isso pode levar a problemas de memória e cognição. Em pessoas com obesidade, os níveis de insulina no cérebro podem ser anormais, e isso pode causar uma resistência à ela no cérebro, que afeta o uso de energia pelas células. Essa resistência está ligada a dificuldades cognitivas e ao desenvolvimento de doenças neurodegenerativas, como o Alzheimer. Mesmo pessoas que não têm resistência à insulina no corpo (como em diabetes tipo 2) podem ter problemas de insulina no cérebro, o que prejudica a função cerebral.

O metabolismo cerebral é influenciado pela alimentação e pelo estado metabólico, embora a glicose seja a principal fonte de energia, o cérebro também pode usar gorduras e glutamato. Alterações nesse processo estão ligadas a condições como obesidade e síndrome metabólica. Isso sugere que a dieta pode afetar a função cerebral e influenciar o risco de doenças como Alzheimer e declínio cognitivo com o envelhecimento.