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Der Transkriptionsfaktor Nrf2 und sein Repressor Keap1 vermitteln die Anpassung an Zellstress, indem sie die Expression von Genen induzieren, die die zelluläre Entgiftung, antioxidative Abwehr und den Energiestoffwechsel regulieren. Die Energieproduktion und die antioxidative Abwehr nutzen NADH beziehungsweise NADPH als essentielle metabolische Cofaktoren; beide werden in unterschiedlichen Stoffwechselwegen der Glukose hergestellt, und beide Wege werden durch die Aktivierung von Nrf2 verstärkt. Hier untersuchten wir die Rolle von Nrf2 bei der Glukoseverteilung und die Wechselbeziehung zwischen der NADH-Produktion im Energiestoffwechsel und der NADPH-Homöostase unter Verwendung von glio-neuronalen Kulturen, die aus Mäusen vom Wildtyp, Nrf2-Knockout und Keap1-Down-Regulation isoliert wurden. Durch den Einsatz fortschrittlicher Mikroskopie-Bildgebung einzelner lebender Zellen, einschließlich der Multiphotonen-Fluoreszenz-Lebensdauermikroskopie (FLIM) zur Unterscheidung von NADH und NADPH, fanden wir heraus, dass die Aktivierung von Nrf2 die Glukoseaufnahme in Neuronen und Astrozyten erhöht. Der Glukoseverbrauch hat in Gehirnzellen Vorrang vor mitochondrialem NADH und der Energieproduktion, wobei ein geringerer Beitrag zur NADPH-Synthese im Pentosephosphatweg für Redoxreaktionen geleistet wird. Da Nrf2 während der neuronalen Entwicklung unterdrückt wird, ist diese Strategie darauf angewiesen, dass Neuronen auf astrozytisches Nrf2 angewiesen sind, um das Redoxgleichgewicht und die Energiehomöostase aufrechtzuerhalten.
Esteras et al. (Tue,) studierten diese Frage.