D-（+） - 神経芽細胞腫細胞における嫌気性解糖による1-メチル-4-フェニルピリジニウム毒性に対するグルコース救助

1-メチル-4-フェニル-1,2,3,6-テトラヒドロピリジン（MPTP）、1-メチル-4-フェニルピリジニウム（MPP+）の活性神経毒は、電子輸送鎖の複合体Iを阻害することにより致死効果を発揮します（等）。MPP+は、有酸素酸化リン酸化およびETCを介したATP合成をシャットダウンします。現在の調査では、マウス神経芽細胞腫細胞ニューロ2-A（N2-A）におけるMPP+毒性中の嫌気性生存を調べています。細胞へのMPP+追加により、細胞生存率、ミトコンドリアO（2）消費（MOC）、およびATP濃度が用量依存的に減少しました。しかし、10 mmのd-（+） - グルコースの添加はMPP+毒性を予防し、ATPの喪失を減衰させましたが、MOCの完全な阻害を逆転させず、基質レベルのリン酸化と明示的な嫌気性生存を示しました。グルコースの添加により、細胞生存率の増加に至るまで、デルタプシム、小胞体網膜、および細胞内オルガネラ膜が潜在的になるMPP+媒介の低下が防止されました。第二に、グルコース救助中のピルビン酸デヒドロゲナーゼ（PDH）およびカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ（CPT）活性の代謝調節を調べました。これらの酵素は、好気性代謝中にミトコンドリアのアセチルCOA貯水池を制御します。DL-6,8-チオクチン酸（PDH補綴群）とインスリンはわずかに代謝速度をわずかに増強し、グルコース制限環境でMPP+に対する脆弱性が向上しました。追加のグルコースはこれらの効果を防ぎました。アミオダロン（CPT阻害剤）とグルカゴンは、MPP+に対するグルコース救助を妨害または増強しませんでした。これらのデータは、MPP+の毒性レベルの存在下での厳密な嫌気性グルコース利用をサポートします。さらに、調査結果は、MPP+が2つの異なる毒性モード（高速および遅い死亡）を発揮することを示しています。MPP+（<1 mm）では、嫌気性解糖が動作し、毒性はグルコースの枯渇に厳密に依存しています。MPP+（1-10 mm）は、嫌気性解糖に維持または切り替えられなかったため、急性代謝崩壊を開始しました。結論として、MPP+に対するエネルギー障害を克服するには、嫌気性エネルギー経路に対する速度制御制御の標的化が含まれる場合があります。

The active neurotoxin of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP+), exerts its lethal effect by inhibiting Complex I of the electron transport chain (ETC). MPP+ shuts down aerobic oxidative phosphorylation and ETC-mediated ATP synthesis. The present investigation examines anaerobic survival during MPP+ toxicity in murine neuroblastoma cells Neuro 2-A (N2-A). MPP+ addition to the cells resulted in a reduction in cell viability, mitochondrial O(2) consumption (MOC) and ATP concentration in a dose-dependent manner. However, the addition of 10 mM of D-(+)-glucose prevented MPP+ toxicity, attenuated the loss of ATP, but did not reverse the complete inhibition of MOC, indicating substrate level phosphorylation and explicit anaerobic survival. Glucose addition prevented MPP+-mediated drop in DeltaPsim, endoplasmic reticulum and intracellular organelle membrane potential tantamount to an increase of cell viability. Secondly, we examined the metabolic regulation of pyruvate dehydrogenase (PDH) and carnitine palmitoyl transferase (CPT) activities during glucose rescue. These enzymes exert control over acetyl CoA reservoirs in the mitochondria during aerobic metabolism. DL-6,8-Thioctic acid (PDH prosthetic group) and insulin slightly augmented metabolic rate, resulting in enhanced vulnerability to MPP+ in a glucose-limited environment. Additional glucose prevented these effects. Amiodarone (CPT inhibitor) and glucagon did not hamper or potentiate glucose rescue against MPP+. These data support strict anaerobic glucose utilization in the presence of toxic levels of MPP+. Moreover, the findings indicate that MPP+ exerts two distinct modes of toxicity (fast and slow death). With MPP+ (<1 mM), anaerobic glycolysis is operational, and toxicity is strictly dependent upon glucose depletion. MPP+ (1-10 mM) initiated acute metabolic collapse, with failure to sustain or switch to anaerobic glycolysis. In conclusion, overcoming energy failure against MPP+ may involve targeting rate-limiting controls over anaerobic energy pathways.