E12 Metabolismo energetico neuronal

Tópico

El funcionamiento eléctrico de la neurona, que incluye la generación y propagación de los potenciales de acción, el bombeo iónico y la transmisión sináptica, tiene un costo energético que la neurona sostiene mediante la producción de energía celular a través de dos vías: la glucólisis y la fosforilación oxidativa mitocondrial. Ambas vías siguen una cinética de tipo Michaelis-Menten en función de la disponibilidad de glucosa y de oxígeno de la neurona: la producción de energía celular por cada una de estas dos vías crece con la disponibilidad de glucosa u oxígeno cuando esa disponibilidad es baja, pero se aplana y deja de crecer proporcionalmente una vez que la disponibilidad de glucosa u oxígeno es suficientemente alta.

Además de la glucosa, la neurona cuenta con un sustrato energético complementario: el lactato, que le llega a través de la lanzadera astrocito-neurona de lactato, un flujo neto de lactato que el astrocito produce y entrega a la neurona.

La demanda de energía celular de la neurona escala con su propia actividad eléctrica, porque el mantenimiento de los gradientes iónicos que se disipan durante cada potencial de acción es el principal consumidor de energía celular de la neurona: cuanto más actividad eléctrica genera la neurona, más gradientes iónicos disipa, y mayor es la demanda de energía celular que esa neurona necesita cubrir.

El balance entre la producción y la demanda de energía celular de la neurona determina si esa neurona mantiene un estado energético estable, cuantificado mediante el índice de carga energética de Atkinson: cuanto más se acerca la demanda de energía celular a superar la producción, más se aleja la neurona de ese estado energético estable. Este balance entre producción y demanda de energía celular de la neurona es relevante para entender condiciones de estrés metabólico, como la que ocurre en el accidente cerebrovascular isquémico. En conjunto, es esta misma neurona, con su costo energético sostenido por la glucólisis, la fosforilación oxidativa y el lactato que le aporta el astrocito, la que debe mantener el balance entre producción y demanda de energía celular para conservar su estado energético estable.

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