Visualização de monocarboxilatos e outros metabólitos relevantes no cérebro de larvas ex vivo de Drosophila usando sensores codificados geneticamente
October 27th, 2023
Aqui apresentamos um protocolo para visualizar o transporte de monocarboxilatos, glicose e ATP em células gliais e neurônios usando sensores baseados em transferência de energia de ressonância de Förster codificados geneticamente em uma preparação cerebral ex-vivo de larvas de Drosophila .
O cérebro é um tecido com alto consumo de energia que utiliza principalmente a glicose como combustível. Por outro lado, dados experimentais sugerem que outros metabólitos como corpos cetônicos e monocarboxilatos podem ser úteis como fontes de energia. No entanto, ainda há um debate sobre quais células cerebrais são as produtoras e consumidoras primárias.
Demonstrou-se que o lactato é um metabólito relevante em vertebrados para conduzir a atividade cerebral in vivo. Nosso grupo e outros mostraram em Drosophila a importância das moléculas de monocarboxilato para alimentar as altas necessidades energéticas em neurônios, bem como a necessidade de corpos lactatos e cetonas derivados da glia na formação da memória. Descrevemos transportadores de monocarboxilato no cérebro de Drosophila e determinamos que a transferência de lactato das células gliais para os neurônios é necessária para manter a atividade neural durante períodos de alta demanda.
A principal vantagem é ter a possibilidade de determinar a dinâmica intracelular da glicose e seus metabólitos, como lactato, piruvato e ATB em células gliais e neurônios durante a atividade neural basal e alta. Além disso, para medir a transferência dessas moléculas em outros tecidos vivos, como os corpos gordurosos. O uso da Drosophila como modelo in vivo para o estudo do metabolismo energético cerebral usando uma configuração simples.
Isso permitirá a modelagem de doenças metabólicas ou entender melhor o gerenciamento de energia no cérebro normal ou durante o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas.
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Visão Geral
Este estudo apresenta um protocolo para visualizar o transporte de monocarboxilatos, glicose e ATP em células gliais e neurônios usando sensores baseados em transferência de energia por ressonância de Förster em preparações de cérebro de larvas de Drosophila ex-vivo. A pesquisa visa elucidar o papel desses metabólitos no abastecimento das altas necessidades de energia na atividade neuronal e formação de memória.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Metabolismo Celular
- Engenharia Genética
Fundamentos
- O cérebro tem altas demandas de energia principalmente alimentadas por glicose.
- Metabólitos alternativos, como lactato e monocarboxilatos, também podem servir como fontes de energia.
- O papel do lactato nos neurônios é crítico para manter a atividade neural.
- Pesquisas em Drosophila mostram a necessidade de metabólitos derivados de glía para função cognitiva.
Objetivo do Estudo
- Visualizar e quantificar o transporte metabólico nas células cerebrais.
- Explorar a dinâmica dos metabólitos durante diferentes estados de atividade neural.
- Melhor compreender o gerenciamento de energia em condições normais e neurodegenerativas.
Métodos Utilizados
- Sensores de transferência de energia por ressonância de Förster (FRET) codificados geneticamente foram empregados.
- O modelo de cérebro de larva de Drosophila foi usado para estudar o metabolismo celular.
- O protocolo envolve a coleta de larvas recém-eclodidas e a preparação de tecidos cerebrais.
- Configurações experimentais para imagem e estimulação de metabólitos foram delineadas.
- Sinais de fluorescência para metabólitos foram medidos após a estimulação.
Principais Resultados
- Sensores de glicose e lactato mostraram padrões de resposta diferenciais entre células gliais e neurônios.
- Houve uma queda transitória nos níveis de ATP em neurônios motores com atividade neuronal aumentada.
- Descobertas significativas indicaram que a transferência de lactato das células gliais é crucial para manter a excitabilidade neuronal.
- As respostas dos sensores de glicose e lactato foram distintas em vários contextos celulares, fornecendo insights sobre a dinâmica metabólica.
Conclusões
- Este estudo aprimora a compreensão da dinâmica energética no metabolismo cerebral.
- As percepções potencialmente permitem modelar doenças metabólicas e examinar a neurodegeneração.
- Destaca o papel colaborativo das células gliais no suporte à função neuronal e processos cognitivos.
