Nöron ve astrositlerde beyin enerji metabolizmasının bütünleşik kinetik, genetik ve termodinamik incelemesi

Nöron (sinir hücresi)-glia ilişkisi beyin enerji metabolizmasının yanısıra beynin normal işleyişi açısından da çok önemlidir. Bu konuda iki temel model vardır ? klasik görüşte, hem nöron hem de astrosit glikozu oksidatif metabolizma kanalıyla enerji kaynağı olarak kullanabilirken, astrosit-nöron laktat mekiği hipotezinde (ANLMH) glikozu anaerobik glikolizle piruvata ve daha sonra laktata tüketebilen astrosittir ve bu laktat daha sonraki oksidatif degredasyon için nöron tarafından alınmak üzere hücre dışı alana salgılanır. Çalışmanın bütünleşik kinetik ve genetik kısmında, nöronlar ve astrositlerdeki enerji metabolizması ANLMH modelinin her iki hücre tipi icin de enerji talebini karşılaması açısından bir avantaj sağlayıp sağlayamayacağı açısından analiz edildi. Deneyle desteklenen in siliko modelleme sonuçları hem normoksik hem de hipoksik koşullar altında verilen zaman diliminde ANLMH modelinin nörona klasik görüşten daha fazla ATP sağladığını gösterdi. Çalışmanın termodinamik kısmında, nöron perspektifinden ekserji analizi uygulandı ve nörondaki ATP üretiminin ekserjetik verimliliği her iki rakip model (klasik ve ANLMH) için ayrı ayrı değerlendirildi. Buna bağlı olarak enerjetik açıdan ANLMH modelinin nöron için daha elverişli olduğu öngörülmektedir. Ayrıca, kararsız durumda nöronun dinamik koşullar altında (normoksik, hipoksik, glikoz azlığı ve aşırı glikoz konsantrasyonu) ekserji kaybı analiz edildi. Analiz sonuçlarına göre, hücrenin sadece iş potansiyelinin değil aynı zamanda ekserji kaybı oranının aşırı glikoz konsantrasyonu altında en yüksek, glikoz azlığı koşulunda da en düşük olduğu belirtilmiştir.