E12 Metabolismo energético neuronal

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O funcionamento elétrico do neurônio, que inclui a geração e propagação de potenciais de ação, o bombeamento de íons e a transmissão sináptica, tem um custo energético que o neurônio sustenta através da produção de energia celular por duas vias: glicólise e fosforilação oxidativa mitocondrial. Ambas as vias seguem a cinética de Michaelis-Menten, dependente da disponibilidade de glicose e oxigênio no neurônio: a produção de energia celular por cada uma dessas duas vias aumenta com a disponibilidade de glicose ou oxigênio quando esta é baixa, mas atinge um platô e deixa de aumentar proporcionalmente quando a disponibilidade de glicose ou oxigênio é suficientemente alta.

Além da glicose, o neurônio possui um substrato energético complementar: o lactato, que chega até ele através do sistema de transporte de lactato entre astrócito e neurônio, um fluxo líquido de lactato que o astrócito produz e entrega ao neurônio.

A demanda de energia celular de um neurônio é proporcional à sua atividade elétrica, pois a manutenção dos gradientes iônicos que se dissipam durante cada potencial de ação é o principal consumidor de energia do neurônio: quanto mais atividade elétrica um neurônio gera, mais gradientes iônicos ele dissipa e maior é a demanda de energia celular que ele precisa atender.

O equilíbrio entre a produção e a demanda de energia celular de um neurônio determina se ele mantém um estado de energia estável, quantificado pelo índice de carga energética de Atkinson: quanto mais a demanda de energia celular se aproxima de exceder a produção, mais o neurônio se afasta desse estado de energia estável. Esse equilíbrio entre a produção e a demanda de energia celular é relevante para a compreensão de condições de estresse metabólico, como as que ocorrem no acidente vascular cerebral isquêmico. Em última análise, é esse mesmo neurônio, com seu gasto energético sustentado proveniente da glicólise, da fosforilação oxidativa e do lactato fornecido pelo astrócito, que deve manter o equilíbrio entre a produção e a demanda de energia celular para preservar seu estado de energia estável.

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