ラット脳における1-観測、13C-編集NMR分光法によって決定されたグルコースからグルタミン酸へのフラックス

ラット脳内での1-13Cグルコースから脳のグルタミン酸の4-CH2および3-CH2への炭素の取り込み速度を1H-観測、13C-編集(POCE)核磁気共鳴(NMR)分光法により測定した。スペクトルは1-13Cグルコースの60分間の注入中に98秒ごとに取得された。6匹の動物から完全な時間経過が得られた。グルタミン酸およびグルタミンの未解決の4-13CH2共鳴の測定強度は注入中に指数関数的に増加し、約20分で定常状態に達した。一次反応速度定数は0.130 +/- 0.010 min-1(t1/2 = 5.3 +/- 0.5 min)であった。POCE差スペクトルにおける3-13CH2共鳴の出現は4-13CH2共鳴の後れを取り、60分の注入の終了時には定常状態に達していなかった(t1/2 = 26.6 +/- 4.1 min)。観察された13Cラベル付きグルタミン酸の増加は同位体の濃縮を表し、総グルタミン酸濃度の変化によるものではなかった。グルコースの注入は31P NMR分光法によって決定された高エネルギーリン酸および細胞内pHのレベルには影響を与えなかった。グルコースの炭素はトリカルボン酸(TCA)サイクルの中間体であるアルファ-ケトグルタル酸との迅速な交換によってグルタミン酸に取り込まれるため、グルタミン酸のラベリング速度はTCAサイクルのフラックスの推定を提供した。TCAサイクルを通る炭素のフラックスは約1.4 μmol g-1 min-1であることを確認した。これらの実験は、13Cラベル付きグルコースを用い、1H-観測、13C-デカップリングNMR分光法の技術を使ってin vivoで代謝フラックスを測定することの実現可能性を示している。