Взаимосвязь и регуляция метаболизма глюкозы при функционировании мозга и заболеваниях

Метаболизм глюкозы в головном мозге, включая гликолиз, пентозофосфатный путь и обмен гликогена, обеспечивает образование АТФ и поставляет предшественники для синтеза биомакромолекул. Хотя метаболизм глюкозы в нейронах и астроцитах изучен достаточно подробно, для понимания функций мозга необходимо также исследовать метаболизм глюкозы в микроглии и олигодендроцитах, а также их взаимодействие с нейронами и астроцитами. Неоднородный клеточный состав различных отделов мозга и специфичные для отдельных типов клеток профили метаболизма глюкозы указывают на сложность метаболических сетей мозга. В регуляции этих сетей участвуют белки сигнальных путей Wnt, GSK-3β, PI3K-AKT и AMPK. Кроме того, гликолитические ферменты и метаболиты, такие как гексокиназа 2, ацетил-КоА и енолаза 2, участвуют в регуляции клеточных функций, активации микроглии, гликировании и ацетилировании биомолекул. В связи с многообразием этих взаимодействий нарушения метаболизма глюкозы во всём мозге или в отдельных типах клеток тесно связаны с неврологическими заболеваниями, включая ишемическое повреждение мозга и нейродегенеративные расстройства. В настоящем обзоре охарактеризованы метаболические сети мозга, связанные с обменом глюкозы, с учётом молекулярной сигнализации, а также клеточных и регионарных взаимодействий; рассмотрены механизмы неврологических заболеваний, связанные с нарушением метаболизма глюкозы, и терапевтические подходы, способные уменьшить метаболические нарушения при этих заболеваниях.