ケトン体と脳のグルタミン酸およびGABA代謝

ケトン体が脳のグルタミン酸およびGABAの代謝に及ぼす影響を、シナプトソーム、培養アストロサイト、そして全動物の3つの異なる系で研究した。シナプトソームにおいて、アセト酢酸または3-OH-ブチレートの添加は、グルタミン酸のアスパラギン酸へのトランスアミネーションによる消費の減少と、L-2H5-2,3,3,4-グルタミンまたはL-15N-グルタミンからの標識GABAの生成の増加と関連していた。ケトン体によるシナプトソームのGABAトランスアミネーションには影響はなかった。マウスに3-OH-ブチレートを腹腔内注射した際、前脳の全GABAの増加とアスパラギン酸の減少が認められた。培養アストロサイトにおいて、アセト酢酸を培地に加えることでクエン酸生成速度が有意に増加し、15N-グルタミン酸から15N-アスパラギン酸への変換速度が減少した。このデータは、ケトン体のアセチルCoAへの代謝が脳のオキサロ酢酸プールを減少させ、これがクエン酸合成酵素反応（オキサロ酢酸 + アセチルCoA --> クエン酸）で消費されるという仮説と一致している。オキサロ酢酸がアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ反応に利用可能でなくなることで、グルタミン酸トランスアミネーションの速度が低下し、より多くのグルタミン酸がグルタミン酸脱炭酸酵素経路にアクセス可能となり、GABAの合成が促進される。