Review

DHA (omega-3 fatty acid) and estradiol: key roles in regional cerebral glucose uptake

DHA (acide gras oméga-3) : un rôle clé dans l’absorption cérébrale du glucose

ACTIA, 149, rue de Bercy, 75595 Paris Cedex 12, France

^* e-mail: d.majou@actia-asso.eu

Received: 8 April 2022
Accepted: 21 September 2023

Abstract

Neurons have a high energy need, requiring a continuous supply of glucose from the blood. Tight regulation of glucose metabolism in response to stimuli is essential for brain physiology. Glucose metabolism and cerebral blood flow are closely coordinated during neuronal activity to maintain proper brain function. Glucose uptake across the blood-brain barrier is facilitated by a carrier protein: the GLUT-1 transporter. The first way the body meets urgent demand for glucose is to increase the blood flow through vasodilatory responses generated by nitric oxide. If that is insufficient, the second way is to increase the density of GLUT-1 through the translocation of this transporter from intracellular stores. The third pathway is to increase GLUT-1 synthesis by stimulating SLC2A1 (GLUT-1 gene) transcription. A tandem of two key molecules, free estradiol and DHA, is involved in this critical regulation. Their relationship is synergistic and reciprocal: free estradiol with genomic and non-genomic actions via ERα, and DHA via the PPARα-RXRα and PPARɣ-RXRα heterodimers. We highlight several original mechanisms linking two main principles (neuronal stimulation and brain energy metabolism) with the fundamental roles played by DHA and free estradiol. In particular, it has been shown that from a certain level of chronic DHA deficiency, a permanent imbalance sets in with disturbances in glucose intake and brain metabolism. This DHA deficiency is an aggravating factor in some neuropathologies.

Résumé

Dans le cerveau, les neurones présentent la plus forte demande énergétique et nécessitent un apport continu de glucose par le sang. Une régulation étroite du métabolisme du glucose, en réponse à des stimuli, est essentielle. Au cours de l’activité neuronale, le métabolisme du glucose et le flux sanguin cérébral sont étroitement coordonnés pour maintenir une fonction cérébrale appropriée. L’absorption du glucose à travers la barrière hémato-encéphalique est facilitée par le transporteur GLUT-1. La première façon de répondre aux demandes urgentes de glucose est d’augmenter le flux sanguin par le biais d’actions vasodilatatrices générées par le monoxyde d’azote. La deuxième consiste à augmenter la densité de GLUT-1 par translocation de ce transporteur à partir des réserves intracellulaires. La troisième consiste à augmenter la synthèse du GLUT-1 en stimulant la transcription du SLC2A1 (GLUT-1 gène). Un tandem de deux molécules clés, l’estradiol libre et le DHA, est impliqué dans cette régulation. Leur interrelation est synergique et réciproque : l’estradiol libre avec des actions génomiques et non génomiques via ERα, et le DHA via les hétérodimères PPARα-RXRα et PPARɣ-RXRα. Avec cet article, nous mettons en évidence plusieurs mécanismes originaux reliant deux grands principes : la stimulation neuronale et le métabolisme énergétique cérébral, avec les rôles fondamentaux joués par le DHA et l’estradiol libre. En particulier, il montre qu’à partir d’un certain niveau de carence chronique en DHA, un déséquilibre permanent s’installe avec une perturbation de l’apport en glucose et du métabolisme cérébral. Cette carence en DHA est un facteur aggravant de certaines neuropathologies.