Los intercambios 1H- 2H detectados por 13C RMB como una nueva herramienta para el estudio de la compartimentación metabólica cerebral

Resumen

Esta Tesis la compartimentación metabólica del glutamato y lactato en el cerebro intacto de rata adulta y en cultivos primarios de neuronas y astrocitos, empleando una nueva metodología basada en el doble marcaje dinámico de metabolitos cerebrales con 13C y 2H detectada mediante Resonancia Magnética Nuclear 13C de alta resolución. Para la investigación de la compartimentación de glutamato en el cerebro intacto de rata adulta se emplearon ratas Wistar macho adultas (150-180g, n=72). Los animales recibieron alimento ad libitum y 2H2O al 50% como agua de bebida durante nueve días. En el último día, los animales fueron infundidos con (1-13C) glucosa (8 umol.min-1. 100 g-1) o (2-13C) acetato (24 umol.min-1.100 g-1) en intervalos crecientes de 5,10,15,30,60 y 90 minutos. Al final de la infusión, se prepararon extractos cerebrales de metabolitos solubles en ácido y se analizaron sus espectros de (13C, 2H) TMN lo que permitió estudiar dinámicamente los intercambios de 1H por 2H en los diversos carbonos del glutamato y glutamina debido a la aparición de efectos isotópicos. La administración de agua deuterada disminuyó la velocidad de incorporación de 13C en los diversos carbonos de glutamato y glutamina. El análisis cinético del intercambio de 1H por 2H en los carbonos C3 de (2-13C) glutamato y glutamina, revela la existencia de isotropómeros mono- y bideutera-dos (3R) o (3S)-(2-13C, 3-2H) y (2-13C, 3,3'-2H2)), con producción citosólica o mitocondrial, respectivamente. El ajuste a un modelo matemático mínimo del metabolismo cerebral permitió establecer: 1,- La existencia de más de un pool intracelular de glutamato. 2,- Que la deuteración en H3 pro-R inhibe la deuteración en H3 pro-S. 3,- Que más del 80% del glutamato producido en el ciclo tricarboxílico neuronal o glial participa en el ciclo glutamato-glutamina. 4,- Que el ciclo tricarboxílico glial presenta velocidades de deuteración más rápidas que el neuronal.