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Os níveis intracelulares do ATP nos neurônios corticais variam com estados da sono-vigília, mostras do estudo animal

Supor que o cérebro tem os mecanismos homeostáticos para impedir a prostração da energia celular, exigida para todas as actividades celulares. Por exemplo, os aumentos da circulação sanguínea, e o oxigênio e a glicose são entregados activamente na região do cérebro em que a actividade neural do despedimento ocorre.

Além disso, a circulação sanguínea e a tomada cerebrais da glicose nas pilhas flutuam acompanhando as variações de actividades celulares no cérebro através dos estados da sono-vigília de animais. Sob estes mecanismos homeostáticos da energia do cérebro, supor que o estado da energia celular no cérebro poderia ser constante mantida em todas as circunstâncias fisiológicos que incluem através dos estados da sono-vigília de animais. Contudo, isto não foi provado experimental.

Para investigar se o estado da energia celular no cérebro de animais vivos é sempre constante ou variated, os pesquisadores mediram a concentração intracelular neuronal da adenosina 5' - triphosphate (ATP), o metabolito principal da energia celular, usando um sensor fluorescente no cérebro de ratos vivos. Usando uma microscopia da fibra óptica e do largo-campo, mostraram uma variação córtice-larga de níveis cytosolic do ATP nos neurônios corticais segundo os estados da sono-vigília de animais: Os níveis do ATP eram altos durante o estado do acordo, diminuiam durante o sono não-REM, e diminuiam profunda durante o sono do REM.

Por outro lado, a circulação sanguínea cerebral, como um parâmetro metabólico para o abastecimento de energia, aumentou ligeira durante o sono não-REM e aumentou extremamente durante o sono do REM, comparado com o estado do acordo. A redução em níveis neuronal do ATP foi observada igualmente sob a anestesia geral nos ratos e a resposta à estimulação elétrica do cérebro local para a activação neuronal, visto que a hemodinâmica foi aumentada simultaneamente.

Desde o ATP neuronal os níveis aumentam durante todo o córtice no estado do acordo, que é quando a procura de energia celular aumenta, mecanismos do cérebro para a modulação da energia poderiam aumentar os níveis neuronal do ATP em uma maneira córtice-larga em resposta à transição da sono-à-vigília dos animais. Entrementes, a grande redução de níveis neuronal do ATP durante o sono do REM apesar de um aumento simultâneo da hemodinâmica cerebral para o abastecimento de energia sugere o balanço de energia negativo nos neurônios, que poderiam ser devido à promoção sono-específica do REM de actividades deconsumo tais como a produção de calor.

A redução significativa de níveis do ATP nos neurônios corticais durante o sono do REM é esperada usar-se como um biomarker novo do sono do REM. Eventualmente, o metabolismo energético cerebral não pode sempre encontrar procuras de energia neuronal, conseqüentemente tendo por resultado flutuações fisiológicos de níveis intracelulares do ATP nos neurônios.

Source:
Journal reference:

Natsubori, A., et al. (2020) Intracellular ATP levels in mouse cortical excitatory neurons varies with sleep–wake states. Communications Biology. doi.org/10.1038/s42003-020-01215-6.