Учёные из Института исследований старения Бакка сделали неожиданное открытие: переработка гликогена — запасной формы глюкозы — в нейронах способна защищать мозг от разрушения, вызванного болезнью Альцгеймера и другими формами деменции. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Metabolism.
До сих пор считалось, что гликоген играет значимую роль в печени и мышцах, а в мозге его количество несущественно и связано в основном с глиальными клетками — астроцитами. Однако новое исследование меняет это представление. По словам профессора Панкаджа Капахи, ведущего автора работы, гликоген в нейронах не просто присутствует, но и активно участвует в патологиях.
Команда под руководством постдока Судипты Бара обнаружила, что в моделях тауопатии — заболеваний с накоплением патологического белка тау, таких как болезнь Альцгеймера — гликоген накапливается в нейронах и усугубляет течение болезни. Исследователи показали, что тау-белок связывается с гликогеном и мешает его расщеплению, блокируя важный механизм защиты нейронов от окислительного стресса.
Восстановив активность фермента гликогенфосфорилазы (GlyP), запускающего распад гликогена, учёные добились снижения повреждений в нейронах и продления жизни подопытных мух. Интересно, что при этом глюкоза не использовалась как источник энергии, а перенаправлялась в пентозофосфатный путь — важную метаболическую цепь, обеспечивающую выработку NADPH и глутатиона — ключевых молекул, защищающих клетки от окислительного повреждения.
Кроме того, команда обнаружила, что диетические ограничения — известный способ продления жизни — естественным образом активируют фермент GlyP и улучшают состояние в моделях тауопатии. Это же действие удалось воспроизвести с помощью молекулы 8-Br-cAMP, что открывает путь к лекарственной имитации эффектов диеты. Капахи отмечает, что эти данные могут объяснить, почему препараты на основе GLP-1, используемые для похудения, также показывают эффективность при деменции.
Исследование подтвердило аналогичные процессы и в человеческих нейронах, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов с фронтотемпоральной деменцией. Это укрепляет надежду на то, что регуляция сахарного обмена может стать новым направлением в лечении возрастных нейродегенеративных заболеваний.
«Понимание того, как нейроны перерабатывают глюкозу, может открыть принципиально новые стратегии терапии, — говорит Капахи. — Возможно, мы стоим на пороге открытия скрытого “сахарного кода” мозга, способного защитить нас от старения и утраты когнитивных функций».
Исследование проводилось при поддержке Национального института здоровья США (NIH), а также при участии Emory University и других партнёров.
