神経細胞はグルコースの取り込みと解糖を必要とする　同仁化学研究所

神経細胞は大量のエネルギーを必要とするが、解糖を行うことができるのか、あるいはエネルギーを維持するために解糖を必要とするのかは、不明であった。本論文では、メタボロミクス解析を用いてヒト神経細胞が解糖によりグルコースを代謝し、TCA回路代謝産物を供給するために解糖に依存していること明らかにした。また、GLUT3またはPKM1を欠損させたマウスでは、年齢依存性の学習障害、記憶障害が表れ、グルコース代謝の変化、脳容積の変化することを示した。GLUT3KO神経細胞では、神経末端の細胞質グルコースとATPが減少しており、ミトコンドリアの生体エネルギーとガラクトース代謝が代償的に変化していることを示した。これらの結果は、神経細胞が生体内で解糖を通じてグルコースを代謝しており、正常な機能には解糖が必要であることを明らかにし、低血糖症、脳卒中、アルツハイマー病（AD）など、脳内グルコース不足のさまざまな状態において、神経細胞のグルコース代謝障害が神経細胞の機能障害や変性に直接関与している可能性を示唆している。
Neurons require glucose uptake and glycolysis in vivo 論文へのアクセスはこちら: Huihui Li, et. al., Cell Reports, (2023 )
注目ポイント・神経細胞は解糖を行い、エネルギー産生のためTCA回路代謝産物の供給に依存している・神経細胞におけるGLUT3またはPKM1の欠損は、加齢に伴う学習障害、グルコース代謝の変化、脳容積の変化をもたらす・神経細胞は正常な機能のために解糖を必要とし、解糖が阻害されると代償的にミトコンドリアが変化する
関連製品
解糖系/酸化的リン酸化測定キット Glycolysis/OXPHOS Assay Kit
細胞外酸素消費速度プレートアッセイキット Extracellular OCR Plate Assay Kit
グルコース測定キット Glucose Assay Kit-WST
ADP/ATP比測定キット ADP/ATP Ratio Assay Kit-Luminescence
ATP測定キット ATP Assay Kit-Luminescence
グルコース取り込み検出キット Glucose Uptake Assay Kit-Blue / Green / Red
ミトコンドリア膜電位検出キット JC-1 MitoMP Detection Kit, MT-1 MitoMP Detection Kit
アプリケーションデータ
2種類のがん細胞における代謝経路の比較＜Lactate生成量とATP量による評価＞　Oligomycin刺激により酸化的リン酸化でのATP合成を阻害、また2-Deoxy-D-glucose(2-DG)により解糖系でのATP合成を阻害した際のATP量とLactate生成量の変化を確認したところ、HeLa細胞は解糖系に依存し、HepG2細胞は酸化的リン酸化に依存してATP合成している結果が得られた。　HeLa細胞は酸化的リン酸化を阻害した際、ATP量は変わらず(①)、Lactate生成量が増加する(②)ことから、酸化的リン酸化が阻害されても解糖系をさらに活性化することができ、逆に解糖系を阻害するとATP量が大きく減少することから(③)、エネルギー産生を解糖系に依存していることが示唆された。一方、HepG2細胞は、酸化的リン酸化を阻害した際、Lactate生成量が増加していることから(④)、解糖系の亢進によりエネルギー産生を補おうとしているがATP量は減少している(⑤)、すなわち解糖系を亢進させてもATP産生を補えていないことを意味する。さらに解糖系を阻害した場合よりもATP量が減少する(⑥)ことから、エネルギー産生を解糖系よりも酸化的リン酸化に依存しているということが示唆された。使用製品 Glycolysis/OXPHOS Assay Kit ＜OCR値による評価＞　同じ細胞数にてミトコンドリア脱共役剤であるFCCP刺激により、細胞の酸素消費を促進した際のOCRを測定した。その結果、HepG2細胞はHeLa細胞よりもOCR値が高く酸化的リン酸化への依存度が大きいことが示唆され、ATP量やLactate量を指標に評価した場合と相関する結果が得られた。使用製品 Extracellular OCR Plate Assay Kit