Spatial correlation between brain aerobic glycolysis and amyloid-β (Aβ) deposition — PNAS

Spatial correlation between brain aerobic glycolysis and amyloid-β (Aβ) deposition
Andrei G. Vlassenkoa, S. Neil Vaishnavia, Lars Couturea, Dana Saccoa, Benjamin J. Shannona, Robert H. Macha, John C. Morrisb, Marcus E. Raichlea,b,c,d,1, and Mark A. Mintuna,1
+ Author Affiliations

Departments of aRadiology,
bNeurology,
cNeurobiology, and
dBiomedical Engineering, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO 63110
Contributed by Marcus E. Raichle, August 9, 2010 (sent for review July 28, 2009)

Abstract
Amyloid-β (Aβ) plaque deposition can precede the clinical manifestations of dementia of the Alzheimer type (DAT) by many years and can be associated with changes in brain metabolism. Both the Aβ plaque deposition and the changes in metabolism appear to be concentrated in the brain's default-mode network. In contrast to prior studies of brain metabolism which viewed brain metabolism from a unitary perspective that equated glucose utilization with oxygen consumption, we here report on regional glucose use apart from that entering oxidative phosphorylation (so-called “aerobic glycolysis”). Using PET, we found that the spatial distribution of aerobic glycolysis in normal young adults correlates spatially with Aβ deposition in individuals with DAT and cognitively normal participants with elevated Aβ, suggesting a possible link between regional aerobic glycolysis in young adulthood and later development of Alzheimer pathology.

Alzheimer's diseasedefault mode networkpositron emission tomography

Footnotes
1To whom correspondence may be addressed. E-mail: marc@npg.wustl.edu or minturnm@mir.wustl.edu. Author contributions: M.E.R. and M.A.M. designed research; A.G.V. and S.N.V. performed research; R.H.M. contributed new reagents/analytic tools; A.G.V., S.N.V., L.C., D.S., B.J.S., J.C.M., and M.E.R. analyzed data; M.E.R. wrote the paper; and J.C.M. was responsible for patient selection.

The authors declare no conflict of interest.
Data deposition: NP721 data available on request (https://cnda.wustl.edu/).

This article contains supporting information online at www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1010461107/-/DCSupplemental.
Spatial correlation between brain aerobic glycolysis and amyloid-β (Aβ) deposition — PNAS





BIOQUÍMICA CLÍNICA
Actualidad Ultimas noticias - JANOes -
Identifican una conexión entre metabolismo cerebral y Alzheimer
JANO.es · 14 Septiembre 2010 10:15

Las regiones cerebrales donde se acumulan las placas amiloides en estos enfermos coincide con la zona donde se genera un proceso metabólico en adultos sanos, según una investigación.

Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington, en Estados Unidos, han descubierto un posible vínculo entre el metabolismo cerebral y la enfermedad de Alzheimer. Los resultados de la investigación se publican en la edición digital de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

La enfermedad de Alzheimer se presenta en el cerebro en forma de depósitos ricos en proteínas, llamados placas amiloides, mucho antes de que se inicie el declive cognitivo y la demencia. Aunque la causa de la enfermedad continúa siendo desconocida, se ha descubierto que los lugares donde se acumulan las placas se solapan con un grupo de regiones cerebrales que están activas, incluso cuando las personas no están participando en tareas dirigidas a objetivos.

Los científicos, dirigidos por Andrei G. Vlassenko, compararon el cerebro de adultos sanos con el de personas con Alzheimer para determinar si el patrón de acumulación de placas puede unirse al metabolismo cerebral subyacente.

Los resultados mostraron que en personas con Alzheimer, las placas se acumulan en regiones del cerebro en las que, en personas sanas, se genera un proceso metabólico llamado glucólisis aeróbica.

Variaciones en la glucólisis
En otro estudio, el equipo de S. Neil Vaishnavi señala que los niveles de glucólisis aeróbica -que produce alrededor del 5% de la energía cerebral- varía en las distintas regiones del cerebro en las personas sanas.

Mientras que algunas regiones, como la corteza prefrontal y parietal, que se pensaba que tenían un papel en el autoreconocimiento y las tareas de control, mostraban niveles elevados de glucólisis aeróbica, otras como el cerebelo y la formación hipocámpica, que se cree afectan al control motor y la memoria, mostraban niveles bajos.

Las células cerebrales utilizan glucólisis aeróbica para derivar energía rápidamente de pequeñas cantidades de glucosa mientras obtienen la masa de su energía a través de un proceso bioquímico eficaz para quemar glucosa.

Dado que la glucólisis aeróbica podría ayudar al cerebro a generar elementos constitutivos de las células, manejar subproductos metabólicos tóxicos y regular la mortalidad celular programada, los descubrimientos sugieren un posible vínculo entre las funciones cerebrales a las que proporciona energía la glucólisis aeróbica y el inicio de la enfermedad de Alzheimer.


PNAS (2010), doi: 10.1073/pnas.1010461107
Spatial correlation between brain aerobic glycolysis and amyloid-β (Aβ) deposition — PNAS


PNAS
Proceedings of the National Academy of Sciences


Universidad de Washington
University of Washington

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