生体エネルギー学: オープンアクセス

概要

N-アセチルアスパラギン酸代謝は脊椎動物の脳の構造と機能の単位の基礎となる: 多くのヒト脳疾患における神経バイオマーカー「NAA」の変化の臨床観察のバイオエネルギー的根拠

モリス・H・バスロウとアレッサンドロ・P・バーリナ

脊椎動物の脳の「構造単位」は、単一のニューロンと、それに関連するマクログリアシャペロンおよび血管内皮細胞の少なくとも各 1 つから形成される多細胞単位であると特定されており、脳の基本的な特性のほとんどを示しています。これらの特性には、遺伝コード、細胞関連、ニューロン情報エンコードのメカニズム、およびその「オペレーティング システム」、つまり、脳のどの部分で神経ネットワークにいつでも加えられる生体エネルギー需要に関係なく、ニューロンが他のニューロンと継続的に通信できるようにする恒常的なエネルギー供給メカニズムが含まれます。構造単位は、ニューロン、オリゴデンドロサイト、アストロサイトを含む N-アセチルアスパラギン酸 (NAA) と N-アセチルアスパルチルグルタミン酸 (NAAG) の独自の 3 細胞代謝に必要な 3 種類の細胞によって定義され、血管内皮細胞も含まれる 4 細胞ドメインで機能するそれらの生理学的役割によって定義されます。脳の「機能単位」は 2 つのニューロンから成り、迅速な細胞間通信に必要なニューロンの最小数で定義されます。したがって、各機能単位は 2 つの単一ニューロン構造単位からのシナプス形成プロセスによって形成され、複雑な脳に存在するすべての基本的なシグナル伝達特性を示す最小単位を表します。これらの特性には、ニューロンの接続、情報保存、およびシグナル伝達のすべてのメカニズムが含まれます。構造単位は NAA と NAAG の細胞間代謝と生理学によって定義され、2 つの構造単位が機能単位を形成するため、NAA-NAAG システムはすべての正常な脳活動だけでなくすべての脳障害にも密接に関連しています。このレビューでは、脳の階層的な構造単位と機能単位について説明します。さらに、NAA-NAAG 代謝システムをニューロンの豊富さや生存率のバイオマーカーとして使用する生体エネルギーの根拠を示し、構造単位または機能単位の 1 つ以上のコンポーネントへの干渉に起因する可能性のあるいくつかのヒト疾患の例を示します。