ABSTRACT
En el período perinatal se incrementa la concentración de N-acetil-L-aspartato (NAA) producido por las neuronas, este sustrato es absorbido por los astrocitos e hidrolizado vía aspartoacilasa II (ASPA; EC 3.5.1.15) en acetato y aspartato. Se postula que el aspartato podría colaborar en suplir los requerimientos metabólicos de los astrocitos durante la prelactancia. Objetivos. Evaluar la capacidad de los astrocitos para utilizar el aspartato como sustrato metabólico en condiciones fisiológicas perinatales y determinar si la utilización del aspartato puede ser modificada por variaciones en las concentraciones de glucosa (Glc), lactato (Lac) y N-acetil-L-aspartato (NAA) y si estas variaciones de concentración, pueden regular la actividad enzimática de la ASPA. Materiales y métodos. Se incubaron cultivos quiescentes de astrocitos neonatales de rata Wistar con L-aspartato (0.5 mM) y L-[U-14C]-aspartato (2 μCi), para evaluar su capacidad para utilizarlo como sustrato oxidativo y lipogénico. Se determino el efecto de la variación de las concentraciones de Lac, Glc y NAA, en condiciones fisiológicas perinatales como de adulto, sobre la utilización del aspartato (método radiométrico) y sobre la actividad del ASPA (método espectrofotométrico). Resultados. Se demostró que los astrocitos están en capacidad de utilizar el aspartato 87 veces más como sustrato oxidativo que lipogénico. Conclusiones. La utilización del aspartato y su destino es afectado significativamente (p<0,05) por las concentraciones de Lac, Glc y NAA. ASPA tiene una alta actividad, siendo regulada por disponibilidad de lactato y por el incremento de la disponibilidad de glucosa.
During the perinatal period the concentration of N-acetyl-L-aspartate (NAA) produced by neurons increases. This substrate is absorbed by the astrocytes and hydrolyzed via aspartoacylase II (ASPA; EC 3.5.1.15) in acetate and aspartate. We propose that the aspartate may help in fulfilling the astrocyte metabolic requirements during the presuckling period. Objectives. To evaluate the astrocyte ability to use the aspartate as a metabolic substrate in perinatal physiological conditions, and to determine whether the aspartate utilization can be modified by changes in the concentration of glucose (Glc), lactate (LAC) and N-acetyl-L-aspartate (NAA) and whether these variations in concentration can regulate the enzymatic activity of the ASPA. Materials and methods. Quiescent cultures of neonatal astrocytes of Wistar rat were incubated with L-aspartate (0.5 mM) and L-[U-14C]-aspartate (2 μCi), to assess their ability to use them as oxidative and lipogenic substrates. The effect of varying concentrations of Lac, Glc and NAA on the use of aspartate (radiometry method) and the ASPA activity (spectrophotometry method) was evaluated in both presuckling and adult physiological conditions. Results. Astrocytes are able to use aspartate 87 times more as an oxidative substrate than a lipogenic substrate. Conclusions. The use of aspartate and its destiny are affected significantly (p<0.05) by the concentrations of Lac, Glc and NAA. ASPA has a high activity being regulated by lactate availability and the increased availability of glucose.
No período perinatal aumenta a concentração de N-acetil-L-aspartato (NAA) produzido pelos neurônios, este substrato é absorvido pelos astrócitos e hidrolisado por via aspartoacilasa II (ASPA, EC 3.5.1.15) em acetato e aspartato. Postula-se que o aspartato poderia ajudar no cumprimento das exigências metabólicas dos astrócitos durante a prelactância. Objetivos. Avaliar a capacidade dos astrócitos para utilizar o aspartato como substrato metabólico em condições fisiológicas perinatais e determinar se a utilização de aspartato pode ser alterada por variações nas concentrações de glicose (Glc), lactato (Lac) e N-acetil-L-aspartato (NAA) e se estas alterações na concentração podem regular a atividade enzimática da ASPA. Materiais e métodos. Incubaram-se culturas quiescentes de astrócitos neonatais de ratos Wistar com L-aspartato (0,5 mM) e L-[U-14C]-aspartato (2 μCi), para avaliar a sua capacidade de uso como substrato oxidativo e lipogênico. Determinou-se o efeito da variação das concentrações de Lac, Glc y NAA, e em condições fisiológicas perinatais como de adulto, sobre a utilização do aspartato (método radiométrico) e sobre a actividade do ASPA (método espectrofotométrico). Resultados. Demonstrou-se que os astrócitos estão em capacidade de usar o aspartato 87 vezes mais como substrato oxidativo do que lipogênico. Conclusões. O uso de aspartato e seu destino é afetado de forma significativa (p <0,05) pelas concentrações de Lac, Glc e ANA. ASPA tem uma alta atividade, sendo regulada pela disponibilidade de lactato e pelo aumento da disponibilidade de glicose.
ABSTRACT
Las reacciones anapleróticas son un mecanismo metabólico esencial para la continuidad postnatal del desarrollo cerebral, contribuyendo en procesos que requieren sustratos sintetizados a partir de intermediarios del ciclo de Krebs; sin embargo, se desconoce su papel en el neonato durante la prelactancia. Objetivo. Estimar la capacidad anaplerótica de neuronas y astrocitos crecidos in vitro. Materiales y métodos. Se midió el efecto del 3-nitropropionato (3-NPA)(2 mM), un inhibidor de Succinato Deshidrogenasa (SDH) sobre el metabolismo oxidativo y lipogénico de 14C derivados de acetato y lactato en concentraciones perinatales. Resultados. A pesar de la presencia del 3-NPA, se mantuvieron las velocidades de oxidación del lactato en neuronas y astrocitos en un 40 y 73% respectivamente y la lipogénesis en un 53 y 52% respectivamente. Con el acetato, la oxidación en neuronas y astrocitos se mantuvo en un 15 y 63% respectivamente, en tanto que la lipogénesis se mantuvo en astrocitos y aumentó en neuronas en un 174% (p<0,05). Todo esto comparado con sus respectivos controles sin inhibidor...
3-Nitropropionate effect on the lactate and acetate metabolism of neurons and astrocytes grown in vitro with perinatal concentrations.Anaplerotic reactions are an essential metabolic mechanism for the postnatal continuity of the brain development, contributing in processes that require substrates synthesized from Krebs cycle intermediates; however, their role during the presuckling period in theneonate is unknown. Objective. To estimate the anaplerotic capacity of neurons and astrocytes grown in vitro under perinatal conditions.Materials and methods. The effect of 3-nitropropionate (3-NPA)(2 mM) an inhibitor of the succinate dehydrogenase (SDH) on the oxidative and lipogenic metabolism of 14C-derived from acetate and lactate in perinatal concentrations. The results were compared with itsrespective controls without inhibitor. Results. In spite of the presence of 3-NPA, respiratory activity with lactate was 40% in neurons and73% in astrocytes, the lipogenesis was 53% in neurons and 52% in astrocytes. With acetate, the oxidation in neurons was 15% and 63% in astrocytes, lipogenesis was maintained in astrocytes but in neurons it increased up to 174% (p<0.05). Conclusions. These results demonstrate that in spite the oxalacetate depletion generated by 3-NPA, neurons as well as astrocytes are able to maintain the energeticmetabolism and the lipid synthesis using lactate or acetate thanks to the anaplerotic activity in the presuckling period. Additionally, astrocytes showed a capacity of buffering the effects of 3-NPA on the oxidation process greater than the neuron capacity. Neurons and astrocytes revealed a better capacity of directing acetate for lipid synthesis, activating the cytosolic acetyl-CoA synthetase pathway...
Efeito do 3-nitropropionato sobre o metabolismo do lactato e do acetato em neuronios e astrocitos crescidos in vitro em concentrações perinatales. As reações anapleróticas são um mecanismo metabólico essencial para a continuidade pos-natal do desenvolvimento cerebral,contribuindo nos processos que precisam substratos sintetizados a partir de intermediários do ciclo de Krebs. Embora, seu papel é desconhecido no neonato durante a prelactancia. Objetivo. Estimar a capacidade anaplerótica de neuronios e astrocitos crescidos in vitro.Materiais e métodos. Quantificou-se o efeito do 3-nitropropionato (3-NPA)(2 mM), um inibidor do Succinato Deshidrogenasa (SDH), sobre o metabolismo oxidativo e lipogénico de 14C derivados de acetato e lactato em concentrações perinatais. Resultados. A pesar da presença do 3-NPA, mantiveram-se as velocidades de oxidação do lactato em neuronas e astrocitos num 40 e 73% respectivamente e a lipogenesis em 53 e 52% respectivamente. Com o acetato, a oxidação em neuronas e astrocitos mantive-se num 15 a 63% respectivamente, no em tanto, a lipogénesis mantive-se em astrocitos e aumento em neuronas num 174% (p<0,05). Tudo o anterior comparado com seus respectivos controles sem inibidor. Conclusões. Estes resultados demonstram que a pesar da depleção do oxalacetato gerada pelo 3-NPA,as neuronas como os astrocitos são capazes de manter na prelactancia o metabolismo energético e a síntese de lípidos empregando lactato ou acetato devido à atividade anaplerótica. Adicionalmente, os astrocitos demonstraram ter maior capacidade de amortecer os efeitos do 3-NPA sobre a oxidação que as neuronas. As neuronas e os astrocitos apresentaram uma maior capacidade de dirigir o acetato para a síntese de lipídeos, ativando a via Acetil-CoA sintetasa citosólica...
Subject(s)
Astrocytes , Sodium Lactate , MetabolismABSTRACT
El principal problema que recae sobre el odontólogo en la toma de evidencias post mortem es la apertura bucal, limitada por el fenómeno de rigidez cadavérica el cual inicia a las 3 horas después de la muerte, siendo éste un fenómeno que persiste hasta ser destruido por los procesos autolíticos tardíos de descomposición, a partir de las 36 horas post mortem. Objetivo. Se estudió la posibilidad de acelerar la reversión de la rigidez cadavérica mandibular por medio de sustancias químicas para facilitar la apertura bucal. Materiales y métodos. Se encaminó al uso de sustancias que produzcan la alteración del pH, quelación del calcio intramuscular o proteólisis del complejo actina-miosina de los músculos masticatorios que presenten rigidez cadavérica en ratas Wistar. Resultados. Se determinó que el tiempo de establecimiento de la rigidez cadavérica mandibular en el modelo de rata, fue de 2,5 horas. A las 3,5 horas, una vez establecida la rigidez, se realizaron infiltraciones con EDTA (20 mM), NaHCO3 (50 æM), Na2CO3 (50 æM) y papaína (10 æM) encontrándose que las soluciones de NaHCO3 y Na2CO3 incrementaron significativamente (p<0,05) la velocidad de reversión (mm/h) desde las 5 h, en un 108% y un 100%, respectivamente. A partir de este ensayo se duplicó la concentración de NaHCO3 y se preparó una mezcla de NaHCO3 y Na2CO3 (1:1) sin encontrar diferencias significativas con los ensayos con NaHCO3 y Na2CO3. Conclusión. La solución de NaHCO3 (50 æM) logró revertir la apertura bucal suficiente para la toma de evidencia entre las 5- 5,5 horas...
Mandibular reversibility of the cadaverous stiffness by chemical means in a rat model. The main problem that a dentist faces when collecting postmortem evidence is the buccal opening, which is limited by the cadaverous stiffness phenomenon that begins 3 hours after death. This phenomenon persists until it is destroyed by the late autolytic processes of decomposition, after 36 hours postmortem.Objective. To analyze the feasibility of accelerating the reversion of the mandibular cadaverous stiffness by means of chemical substances to facilitate the buccal opening. Materials and methods. We assessed substances capable of altering the pH, chelatingintramuscular calcium or inducing proteolysis of the actin-myosin complex of the masticatory muscles with cadaverous stiffness in Wistar rats. Results. We found that mandibular cadaverous stiffness in Wistar rats appears after 2.5 hours of death. After 3.5 hours, once the rigidity was established, we carried out infiltrations with EDTA (20 mM), NaHCO 3 (50 µM), Na2CO3 (50 µM) and papain (10 µM).NaHCO3 and Na2CO3 solutions significantly increased (p<0.05) the reversion speed (mm/h) from hour 5, in 108% and 100%, respectively.Based on the results of this assay, we doubled the concentration of NaHCO3 and assessed a 1:1 mixture of NaHCO3 and Na2CO3 without finding significant differences with the NaHCO3 and Na2CO3 prior assays. Conclusion. NaHCO3 solution (50 µM) allows a reversal of buccal opening enough to collect evidence between 5 and 5.5 hours...
Reversibilidade mandibular da rigidez cadavérica por meios químicos num modelo de rato. O principal problema que tem o dentista na toma de evidencias post-mortem é a apertura bucal, limitada pelo fenômeno de rigidez cadavérica, o qual se inicia às 3 horas depois da morte; este fenômeno persiste hasta ser destruído pelos processos autolíticos tardios de decomposição, a partir das 36 horas post-mortem.Objetivo. Estudou-se a possibilidade de acelerar a reversão da rigidez cadavérica mandibular através de substâncias químicas para facilitara apertura bucal. Materiais e métodos. Foram empregadas substâncias que produzem alteração do pH, quelação do cálcio intramuscular ou proteólises do complexo actina-miosina dos músculos mastigatórios que apresentam rigidez cadavérica em ratos Wistar. Resultados.Estimou-se o tempo de estabelecimento da rigidez cadavérica mandibular no modelo de rato, em 2,5 horas. Às 3,5 horas, logo de estabelecida a rigidez, realizaram-se infiltrações com EDTA (20mM), NaHCO3 (50 µM), Na2CO3 (50 µM) e papaína (10 µM), encontrandoque as soluções de NaHCO3 e Na2CO3 incrementaram significativamente (p<0,05) a velocidade de reversão (mm/h) desde as 5h, num 108% e um 100%, respectivamente. A partir deste ensaio duplicou-se a concentração de NaHCO3 e preparou-se uma mistura de NaHCO3 e Na2CO3 (1:1) sem obter diferenças significativas com os ensaios com NaHCO3 e Na2CO3. Conclusão. A solução de NaHCO3 (50 µM)reverteu a apertura bucal suficientemente para a toma de evidencias entre as 5- 5,5 horas...