Naukowcy z Buck Institute for Research on Aging w Kalifornii odkryli kluczową rolę glikogenu zmagazynowanego w mózgu. Okazuje się, iż wpływa on na zlepianie się w splątki białka tau, co sprzyja starzeniu się i neurodegeneracji. Zdaniem autorów badania rozkład glikogenu w neuronach może chronić mózg przed gromadzeniem się amyloidu i degeneracją.
Glikogen to zbudowany z połączonych cząsteczek glukozy wielocukier (polisacharyd), który organizmy zwierzęce wykorzystują do magazynowania glukozy. Zapas glikogenu – przede wszystkim w wątrobie i mięśniach – to rezerwa energetyczna, szczególnie ważna podczas wysiłku fizycznego i w okresach głodu. Niewielkie ilości glikogenu występują również w mózgu, zwłaszcza w komórkach podporowych zwanych astrocytami, jednak naukowcy uważali, iż nie odgrywa on tam istotnej roli.
– Nowe badanie podważa ten pogląd, co ma uderzające implikacje. Zmagazynowany glikogen nie tylko gromadzi się w mózgu; bierze udział w patologii — powiedział biorący udział w badaniu prof. Pankaj Kapahi.
Nagromadzony w mózgu glikogen może się przyczyniać do postępu choroby
Zespół badawczy pod przewodnictwem dr. Sudipty Bara prowadził badania na modelach tauopatii (grupy chorób neurodegeneracyjnych, w tym choroby Alzheimera) u much oraz na ludzkich tkankach. Jak się okazało, zarówno musze, jak i ludzkie patologiczne neurony gromadzą nadmiar glikogenu. Co ważniejsze, ten nagromadzony glikogen może się przyczyniać do postępu choroby. Białko tau, które u pacjentów z chorobą Alzheimera zlepia się w splątki, wydaje się fizycznie wiązać z glikogenem, co zapobiega jego rozpadowi. Kiedy glikogen nie może zostać rozłożony, neurony tracą istotny mechanizm radzenia sobie ze stresem oksydacyjnym, co sprzyja starzeniu się i neurodegeneracji.
Rozkład glikogenu w neuronach może chronić mózg przed gromadzeniem się amyloidu i degeneracją
Zdaniem autorów badania rozkład glikogenu w neuronach może chronić mózg przed gromadzeniem się amyloidu i degeneracją. Przywracając aktywność enzymu zwanego fosforylazą glikogenu (GlyP) — który rozpoczyna proces rozkładu glikogenu – udało się zmniejszyć uszkodzenia związane z tau u muszek owocowych i w neuronach pochodzących z ludzkich komórek macierzystych.
Zamiast wykorzystywać glikogen jako paliwo do produkcji energii, neurony wspomagane przez enzymy przekierowały cząsteczki cukru do szlaku pentozofosforanowego (PPP) – krytycznej ścieżki wytwarzania NADPH (fosforanu dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego) i glutationu, cząsteczek chroniących przed stresem oksydacyjnym.
– Dzięki zwiększeniu aktywności GlyP komórki mózgowe mogłyby lepiej detoksykować szkodliwe reaktywne formy tlenu, zmniejszając w ten sposób uszkodzenia, a choćby wydłużając życie much z modelem tauopatii — powiedział dr Bar.
Warto postawić na niskokaloryczną dietę
Ponadto badacze wykazali, iż niskokaloryczna dieta (DR) — znana z tego, iż wydłuża życie — naturalnie zwiększa aktywność GlyP i poprawia wyniki związane z tau u muszek. Podobny efekt udało się osiągnąć farmakologicznie, używając cząsteczki zwanej 8-Br-cAMP.
Autorzy potwierdzili również gromadzenie się glikogenu i ochronne działanie GlyP w ludzkich neuronach pochodzących od pacjentów z otępieniem czołowo-skroniowym (FTD).
– Ta praca może wyjaśnić, dlaczego leki GLP-1, w tej chwili szeroko stosowane w celu utraty wagi (takie jak semaglutyd) są obiecujące w walce z demencją, potencjalnie poprzez naśladowanie diety niskokalorycznej — zaznaczył prof. Kapahi.
Nowy kierunek w poszukiwaniu metod leczenia choroby Alzheimera
Jego zdaniem nowe badanie nie tylko podkreśla metabolizm glikogenu jako nieoczekiwanego bohatera w mózgu, ale także otwiera nowy kierunek w poszukiwaniu metod leczenia choroby Alzheimera i pokrewnych chorób.
— Odkrywając, w jaki sposób neurony zarządzają cukrem, być może odkryliśmy nową strategię terapeutyczną: taką, która ukierunkowuje wewnętrzną chemię komórki, aby zwalczać zmiany związane z wiekiem. W miarę starzenia się społeczeństwa takie odkrycia dają nadzieję, iż lepsze zrozumienie — a być może przywrócenie równowagi — ukrytego kodu cukrowego naszego mózgu może odblokować potężne narzędzia do walki z demencją – podsumował prof. Kapahi.
Wyniki badania opublikowano w piśmie „Nature Metabolism”.
Przeczytaj także: „Czy możemy mówić o przełomie w leczeniu choroby Alzheimera?”.
