Energy supply to the brain is essential to ensure correct neuronal function, and glucose is the main fuel utilized by neurons. In metabolically challenging situations when glucose availability is restricted, brain cells may switch to alternative carbon substrates. This ensures energy supply to preserve the functions of the central nervous system. In this regard, ketone bodies, a by-product of fat metabolism, play a key role. They can replace glucose as the main source of ATP in the brain when glucose availability is very low, such as during fasting, extenuating exercise, or pathological situations such as diabetes. However, the mechanisms through which brain cells reprogram their metabolism are not fully understood. Fibroblast growth factor-21 (FGF21) is an endocrine hormone that contributes to modulate systemic adaptation to fasting, and it is known to regulate ketone body metabolism in peripheral tissues. However, its role in the brain, except for neuroendocrine regions, has not been studied in depth. In this work, we have used a combination of cell biology, biochemistry and extracellular flux analysis to examine the role of FGF21 in neuronal metabolism. We show that FGF21 increases the ability of neurons to utilize ketone bodies in cortical neurons as illustrated by a larger mitochondrial respiratory capacity in the presence of ketone bodies. Finally, we observe that the effect of FGF21 is mediated through a mechanism partly dependent on AMP-dependent kinase (AMPK). We propose that this mechanism could contribute to prepare the brain for fasting, thus preventing metabolic decline.

中文翻译：

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成纤维细胞生长因子21通过激活AMP依赖性激酶来促进神经元中酮体的利用。

大脑的能量供应对于确保正确的神经元功能至关重要，而葡萄糖是神经元利用的主要燃料。在代谢困难的情况下，当葡萄糖的可用性受到限制时，脑细胞可能会转换为其他碳底物。这确保了能量供应以维持中枢神经系统的功能。在这方面，酮体是脂肪代谢的副产物，起着关键作用。当葡萄糖的可用性非常低时，例如在禁食，剧烈运动或诸如糖尿病的病理情况下，它们可以代替葡萄糖作为大脑中ATP的主要来源。但是，大脑细胞通过其重新编程其代谢的机制尚未完全了解。成纤维细胞生长因子21（FGF21）是一种内分泌激素，可调节机体对禁食的适应性，并且已知其调节周围组织中的酮体代谢。但是，除神经内分泌区域外，它在脑中的作用尚未得到深入研究。在这项工作中，我们结合了细胞生物学，生物化学和细胞外通量分析，以研究FGF21在神经元代谢中的作用。我们表明，FGF21增加了在皮层神经元中利用酮体的神经元的能力，如在酮体存在下较大的线粒体呼吸能力所说明的那样。最后，我们观察到FGF21的作用是通过部分依赖AMP依赖激酶（AMPK）的机制介导的。我们建议这种机制可以有助于为禁食做好大脑准备，从而防止新陈代谢下降。除神经内分泌区域外，尚未进行深入研究。在这项工作中，我们结合了细胞生物学，生物化学和细胞外通量分析，以研究FGF21在神经元代谢中的作用。我们表明，FGF21增加了在皮层神经元中利用酮体的神经元的能力，如在酮体存在下较大的线粒体呼吸能力所说明的那样。最后，我们观察到FGF21的作用是通过部分依赖AMP依赖激酶（AMPK）的机制介导的。我们建议这种机制可以有助于为禁食做好大脑准备，从而防止新陈代谢下降。除神经内分泌区域外，尚未进行深入研究。在这项工作中，我们结合了细胞生物学，生物化学和细胞外通量分析，以研究FGF21在神经元代谢中的作用。我们表明，FGF21增加了在皮层神经元中利用酮体的神经元的能力，如在酮体存在下较大的线粒体呼吸能力所说明的那样。最后，我们观察到FGF21的作用是通过部分依赖AMP依赖激酶（AMPK）的机制介导的。我们建议这种机制可以有助于为禁食做好大脑准备，从而防止新陈代谢下降。生化和细胞外通量分析，以检查FGF21在神经元代谢中的作用。我们表明，FGF21增加了在皮层神经元中利用酮体的神经元的能力，如在酮体存在下较大的线粒体呼吸能力所说明的那样。最后，我们观察到FGF21的作用是通过部分依赖AMP依赖激酶（AMPK）的机制介导的。我们建议这种机制可以有助于为禁食做好大脑准备，从而防止新陈代谢下降。生化和细胞外通量分析，以检查FGF21在神经元代谢中的作用。我们表明，FGF21增加了在皮层神经元中利用酮体的神经元的能力，如在酮体存在下较大的线粒体呼吸能力所说明的那样。最后，我们观察到FGF21的作用是通过部分依赖AMP依赖激酶（AMPK）的机制介导的。我们建议这种机制可以有助于为禁食做好大脑准备，从而防止新陈代谢下降。我们观察到，FGF21的作用是通过部分依赖于AMP依赖激酶（AMPK）的机制介导的。我们建议这种机制可以有助于为禁食做好大脑准备，从而防止新陈代谢下降。我们观察到，FGF21的作用是通过部分依赖于AMP依赖激酶（AMPK）的机制介导的。我们建议这种机制可以有助于为禁食做好大脑准备，从而防止新陈代谢下降。