Oligodendrocytes in the mouse corpus callosum maintain axonal function by delivery of glucose

Abstract

In the optic nerve, oligodendrocytes maintain axonal function by supplying lactate as energy substrate. Here we report that in acute brain slices of the mouse corpus callosum, exogenous glucose deprivation (EGD) abolished compound action potentials (CAP), which neither lactate nor pyruvate could prevent. Loading an oligodendrocyte with 20mM glucose via a patch-pipette, prevented the EGD-mediated CAP reduction in about 70% of experiments. Loading oligodendrocytes with lactate rescued CAPs less efficiently than glucose. In mice lacking connexin 47, oligodendrocyte filling with glucose did not prevent CAP loss, emphasizing the importance of glial networks for axonal energy supply. Compared to the optic nerve, the astrocyte network in the corpus callosum was less dense and loading astrocytes with glucose did not prevent CAP loss during EGD. We suggest that callosal oligodendrocyte networks provide energy to sustain axonal function predominantly by glucose delivery, and mechanisms of metabolic support vary across different white matter regions.

Oligodendrozyten im optischen Nerven erhalten die axonale Aktivität durch die Versorgung mit dem Energie Substrat Laktat aufrecht. In dieser Studie haben wir die metabolische Kooperation zwischen Gliazellen und Axonen im Corpus Callosum, der größten Struktur der weißen Substanz im Gehirn, untersucht. Exogene Glukose Deprivation (EGD) im Corpus Callosum von akuten Maus Hirnschnitten inhibiert die Messung von Verbund-Aktionspotentialen (CAP) und dies kann weder durch die Gabe von Laktat noch Pyruvat verhindert werden. Die Beladung von Oligodendrozyten mit 20 mM Glukose über eine Patch-Pipette verhindert die EGDbedingte Reduzierung der CAP Signale in 70% der Experimente. Die Beladung von Oligodendrozyten mit Laktat erhielt die CAP Signale mit einer geringeren Effizienz als Glukose. In einem Maus Knock-Out Modell mit fehlendem Connexin 47 konnte die Beladung von Oligodendrozyten mit Glukose die CAP Signale nicht mehr aufrecht erhalten. Dadurch wird die Wichtigkeit der Energie-Versorgung durch gliale Netzwerke betont. Im Vergleich zum optischen Nerven waren die Astrozyten Netzwerke im Corpus Callosum weniger dicht und die Beladung von Astrozyten mit Glukose verhinderte nicht den CAP Abfall während der EGD. Wir suggerieren, dass kallosale Oligodendrozyten Netzwerke Energie zum Erhalt der Axonen Funktionen durch überwiegenden Glukose Transport bereitstellen und dass dadurch die Mechanismen der metabolischen Unterstützung in verschiedenen Regionen der weißen Substanz variieren.