Why does Brain Metabolism not Favor Burning of Fatty Acids to Provide Energy? - Reflections on Disadvantages of the Use of Free Fatty Acids as Fuel for Brain

线粒体 脂肪酸 生物化学 氧化磷酸化 脂肪组织 新陈代谢 化学 β氧化 生物
作者
Peter Schönfeld,Georg Reiser
出处
期刊:Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism [SAGE Publishing]
卷期号:33 (10): 1493-1499 被引量:387
标识
DOI:10.1038/jcbfm.2013.128
摘要

It is puzzling that hydrogen-rich fatty acids are used only poorly as fuel in the brain. The long-standing belief that a slow passage of fatty acids across the blood–brain barrier might be the reason. However, this has been corrected by experimental results. Otherwise, accumulated nonesterified fatty acids or their activated derivatives could exert detrimental activities on mitochondria, which might trigger the mitochondrial route of apoptosis. Here, we draw attention to three particular problems: (1) ATP generation linked to β-oxidation of fatty acids demands more oxygen than glucose, thereby enhancing the risk for neurons to become hypoxic; (2) β-oxidation of fatty acids generates superoxide, which, taken together with the poor anti-oxidative defense in neurons, causes severe oxidative stress;(3) the rate of ATP generation based on adipose tissue-derived fatty acids is slower than that using blood glucose as fuel. Thus, in periods of extended continuous and rapid neuronal firing, fatty acid oxidation cannot guarantee rapid ATP generation in neurons. We conjecture that the disadvantages connected with using fatty acids as fuel have created evolutionary pressure on lowering the expression of the β-oxidation enzyme equipment in brain mitochondria to avoid extensive fatty acid oxidation and to favor glucose oxidation in brain.

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