2.1 The Support of Energy Metabolism in the Central Nervous System with Substrates Other than Glucose

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REPORT


Alternative Substrates

2.1

The Support of Energy Metabolism in the Central Nervous System with Substrates Other than Glucose

E. L. Roberts, Jr

1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9 2.1.10 2.1.11 2.1.12 2.1.13 2.2 2.3

Alternative Energy Substrates: Glycolytic Intermediates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Lactate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Lactate Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Lactate Dehydrogenase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Lactate Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 The Ability of Lactate to Support Brain Function In Vitro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Utilization of Exogenous Lactate Extracted from the Bloodstream . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Production and Utilization of Endogenous Lactate in the Intact Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Conventional Hypothesis of Glucose and Lactate Utilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Early Version of the Astrocyte-Neuron Lactate Shuttle Hypothesis (ANLSH) . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Current Version of the ANLSH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Is Lactate Released from Astrocytes Used by Active Neurons? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Is Lactate Produced During Neural Activity Eventually Oxidized by Neurons? . . . . . . . . . . . . . . . 151 Lactate Use by the Developing Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Lactate Use During Hypoglycemia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Pyruvate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Fructose‐1,6‐bisphosphate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

3 3.1 3.2 3.3 3.4

Alternative Energy Substrates: Glycogen . .