アストロサイトとニューロンはモノカルボン酸シャトルを介して通信している

Astrocytes and neurons communicate via a monocarboxylic acid shuttle.

• Dirk Roosterman
• Graeme S Cottrell

抄録

1994年にアストロサイト・ニューロン乳酸シャトル（ANLS）仮説が提唱されて以来、この仮説は批判と議論を呼んできた。我々のレビューでは、この仮説を批判するのではなく、プロトン結合型モノカルボン酸トランスポーター（MCT）を特徴づける実験データをANLSに統合している。MCTsは広い基質特異性を持ち、プロトン供与体（PD）とのタンパク質複合体であることが議論されている。特に乳酸とピルビン酸のプロトン駆動型輸送に焦点を当て、PDがMCTをエネルギーの流れに連結していることを明らかにした。PDの正確な性質は、MCTの活性と触媒方向を予測する。そうすることで、MCT4-ホスホグリセリン酸キナーゼ複合体が輸出し、同じアストロサイト内で同時にMCT1-カルボン酸無水酵素II複合体がモノカルボン酸を輸入していると仮定する。同様に、ニューロンMCT2は優先的にpyrHを輸入します。アストロサイトとニューロンのMCTのレパートリーは、それらがモノカルボン酸を介して通信することができます。l-l-lacHを好んで輸入されたpyrH/l-lacH比の変化は、アストロサイトからニューロンへのグルコースのトランジットを安定化するシグナルをコードしています。提示されたアストロサイトニューロンコミュニケーション仮説は、モノカルボン酸の交換がグルコースの供給の道を開くことを示唆することによって、コミュニティを団結させる可能性を持っています。

Since formulation of the Astrocyte-Neuron Lactate Shuttle (ANLS) hypothesis in 1994, the hypothesis has provoked criticism and debate. Our review does not criticise, but rather integrates experimental data characterizing proton-linked monocarboxylate transporters (MCTs) into the ANLS. MCTs have wide substrate specificity and are discussed to be in protein complex with a proton donor (PD). We particularly focus on the proton-driven transfer of l-lactic acid (l-lacH) and pyruvic acid (pyrH), were PDs link MCTs to a flow of energy. The precise nature of the PD predicts the activity and catalytic direction of MCTs. By doing so, we postulate that the MCT4·phosphoglycerate kinase complex exports and at the same time in the same astrocyte, MCT1·carbonic anhydrase II complex imports monocarboxylic acids. Similarly, neuronal MCT2 preferentially imports pyrH. The repertoire of MCTs in astrocytes and neurons allows them to communicate via monocarboxylic acids. A change in imported pyrH/l-lacH ratio in favour of l-lacH encodes signals stabilizing the transit of glucose from astrocytes to neurons. The presented astrocyte neuron communication hypothesis has the potential to unite the community by suggesting that the exchange of monocarboxylic acids paves the path of glucose provision.

© 2020 the Author(s), licensee AIMS Press.