Dementia: The Significance of Cerebral Metabolic Disturbances in Alzheimer's Disease. Relation to Parkinson's Disease

Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease (PD) are the predominant neurodegenerative disorders of late life. Both disorders do not form nosological entities. A minority of all AD cases is caused by mutations on chromosomes 1, 14 and 21, a minority

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Dementia: The Significance of Cerebral Metabolic Disturbances in Alzheimer’s Disease. Relation to Parkinson’s Disease

S. Hoyer . L. Fro¨lich

1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

2 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.4 2.4.1 2.4.2

Cerebral Metabolism in the Normal Adult Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Glucose and Energy Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Insulin and Insulin Receptor Signaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Insulin Expression, Insulin Receptor Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Insulin Degradation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Insulin Receptor Regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 The Action of Insulin on Metabolic Pathways in the Brain with Relevance to Neurodegeneration Diseases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Glucose and Energy Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Glycogen Synthase Kinase‐3 Cascade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 GSK and Presenilin 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Cyclin‐Dependent Kinase 5 Cascade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 The Insulin Signal Cascade and Amyloid Precursor Protein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 The Insulin Signal Cascade and Tau‐Protein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Sulfonylurea Receptors and Their Relation to Insulin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Hypoglycemia as a Model for Metabolic Disturbances in Neurodegenerative Diseases . . . . . . . . 198 Alterations in Brain Glucose Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Alterations in Metabolism of Amyloid Precursor Protein and Tau‐Protein . . . . . . .