5.2 Nitric Oxide in Regulation of Mitochondrial Function, Respiration, and Glycolysis
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Nitric Oxide in Regulation of Mitochondrial Function, Respiration, and Glycolysis
J. P. Bolan˜os . A. Almeida
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Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
2 2.1 2.2 2.3
Biosynthesis and Metabolism of NO in the Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 Formation of Peroxynitrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 Interactions of NO and Peroxynitrite with Sulfhydryl Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 Peroxynitrite Targets Tyrosine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7
NO Ubiquitously Targets Mitochondrial Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490 NO Regulates Mitochondrial Function in the Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492 Molecular Mechanisms Through Which NO Inhibits Mitochondrial Function . . . . . . . . . . . . . . . . 493 Reversible Inhibition of Cytochrome c Oxidase by NO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 Inhibition of Mitochondrial Complex I by Peroxynitrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493 Persistent Inhibition of Cytochrome c Oxidase by Peroxynitrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494 Effects of NO and Peroxynitrite on the Krebs Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 NO‐Mediated Inhibition of Cytochrome c Oxidase and Cell Signaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 NO, the Mitochondrial Permeability Pore and Mitochondrial Membrane Potential . . . . . . . . . . . 496 NO Regulates Brain Cytochrome c Oxidase Activity In Vivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 Neurotoxic Versus Neuroprotective Roles for NO and Peroxynitrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499 Role of Glial‐Derived NO in Hypoxia/Ischemia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499
4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.6 4.7 4.7.1 4.7.2
The Role of Astrocytes in Neuronal Function and Energy Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 Role of Astrocytes in Glucose Homeostasis in the Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 Main Glucose Carriers in Neural Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501 NO Upregulates Glucose Uptake in Astrocytes
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