Bioenergética: acceso abierto

Abstracto

El metabolismo del N-acetilaspartato subyace a las unidades estructurales y funcionales del cerebro de los vertebrados: una justificación bioenergética para las observaciones clínicas de los cambios en el biomarcador neuronal "NAA" en muchos trastornos cerebrales humanos

Morris H. Baslow y Alessandro P. Burlina

La “unidad estructural” del cerebro de los vertebrados se ha identificado como una unidad multicelular, formada por una única neurona y al menos una de sus chaperonas macrogliales asociadas y células endoteliales vasculares, que exhibe la mayoría de las propiedades fundamentales de un cerebro. Estas propiedades incluyen sus códigos genéticos, asociaciones celulares, mecanismos de codificación de información neuronal y su “sistema operativo”, un mecanismo de suministro de energía homeostático que permite que las neuronas se comuniquen continuamente con otras neuronas independientemente de las demandas bioenergéticas que se hagan sobre la red neuronal en cualquier parte del cerebro en cualquier momento. Una unidad estructural se define por tres tipos de células necesarias para el metabolismo tricelular único del N-acetilaspartato (NAA) y el N-acetilaspartilglutamato (NAAG), que incluyen neuronas, oligodendrocitos y astrocitos, y por sus funciones fisiológicas que operan en un dominio de cuatro células que también incluye células endoteliales vasculares. Una “unidad funcional” del cerebro es una entidad de dos neuronas, definida por el número mínimo de neuronas requeridas para una comunicación intercelular rápida. Por lo tanto, cada unidad funcional se forma mediante el proceso de sinaptogénesis a partir de dos unidades estructurales de una sola neurona y representa la unidad más pequeña que exhibe todas las propiedades básicas de señalización presentes en un cerebro complejo. Estas propiedades incluyen todos los mecanismos de conectividad neuronal, almacenamiento de información y señalización. Dado que una unidad estructural se define por el metabolismo y la fisiología intercelular de NAA y NAAG, y dos unidades estructurales forman una unidad funcional, el sistema NAA-NAAG está íntimamente asociado con todas las actividades cerebrales normales, así como con todos los trastornos cerebrales. En esta revisión, se describen las unidades estructurales y funcionales jerárquicas del cerebro. Además, se presenta una justificación bioenergética para utilizar el sistema metabólico NAA-NAAG como un biomarcador de la abundancia y/o viabilidad neuronal, y se proporcionan ejemplos de algunas enfermedades humanas que pueden atribuirse a la interferencia con uno o más componentes de las unidades estructurales o funcionales.