Coupling of GABA Metabolism to Mitochondrial Glucose Phosphorylation

氧化磷酸化 新陈代谢 柠檬酸循环 线粒体 生物 己糖激酶 生物化学 碳水化合物代谢 糖酵解 化学
作者
João Paulo Cavalcanti‐de‐Albuquerque,Eduardo de‐Souza‐Ferreira,Denise Pires de Carvalho,Antônio Galina
出处
期刊:Neurochemical Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:47 (2): 470-480 被引量:15
标识
DOI:10.1007/s11064-021-03463-2
摘要

Glucose and oxygen (O2) are vital to the brain. Glucose metabolism and mitochondria play a pivotal role in this process, culminating in the increase of reactive O2 species. Hexokinase (HK) is a key enzyme on glucose metabolism and is coupled to the brain mitochondrial redox modulation by recycling ADP for oxidative phosphorylation (OXPHOS). GABA shunt is an alternative pathway to GABA metabolism that increases succinate levels, a Krebs cycle intermediate. Although glucose and GABA metabolisms are intrinsically connected, their interplay coordinating mitochondrial function is poorly understood. Here, we hypothesize that the HK and the GABA shunt interact to control mitochondrial metabolism differently in the cortex and the hypothalamus. The GABA shunt stimulated mitochondrial O2 consumption and H2O2 production higher in hypothalamic synaptosomes (HSy) than cortical synaptosomes (CSy). The GABA shunt increased the HK coupled to OXPHOS activity in both population of synaptosomes, but the rate of activation was higher in HSy than CSy. Significantly, malonate and vigabatrin blocked the effects of the GABA shunt in the HK activity coupled to OXPHOS. It indicates that the glucose phosphorylation is linked to GABA and Krebs cycle reactions. Together, these data shed light on the HK and SDH role on the metabolism of each region fed by GABA turnover, which depends on the neurons' metabolic route.

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