Nasz mózg działa na cukrze, a nowe badania łączą brak glukozy z zaburzeniami poznawczymi charakterystycznymi dla choroby Alzheimera i demencji. Co więcej, naukowcy zidentyfikowali nowy potencjalny cel leku do leczenia tej neurodegeneracyjnej choroby.
W Stanach Zjednoczonych ponad 5 milionów osób zmaga się z chorobą Alzheimera. Zanim choroba osiągnie pełny rozwój, wielu pacjentów doświadcza łagodnych zaburzeń funkcji poznawczych.
Objawy te mogą obejmować trudności w rozumieniu, ocenie lub pamięci, które są bardziej nasilone niż zwykle, ale nie wpływają na codzienne życie.
Z najnowszych badań wynika, że poziomy glukozy w mózgu zaczynają spadać nawet przed wystąpieniem jakichkolwiek zauważalnych objawów zaburzeń poznawczych.
Glukoza jest niezbędna dla prawidłowego funkcjonowania mózgu. W rzeczywistości nasze mózgi wykorzystują połowę całego cukru w naszym ciele do napędzania procesów takich jak rozumowanie, pamięć i uczenie się.
Badania prowadzone przez dr Domenico Praticò, profesora w Centrum Medycyny Translacyjnej w Szkole Medycznej im. Lewisa Katza w Temple University w Filadelfii, PA, dogłębnie analizują wpływ niedoboru glukozy na mózg.
Wyniki jego badań zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie.
Badanie wpływu deprywacji glukozy na mózg
Dr Praticò w poprzednich badaniach wykazał, że w odpowiedzi na niedobór glukozy mózg syntetyzuje białko zwane fosforylowanym tau.
Białko tau tworzy tzw. sploty – «zakleszczenia» skręconych włókien tau, które blokują transport składników odżywczych do neuronów. W efekcie plątki te prowadzą do śmierci komórek mózgowych. Wyższa liczba plątków tau zazwyczaj wiąże się z większym nasileniem choroby Alzheimera oraz demencji.
W poprzednich badaniach dr Praticò badał ten mechanizm in vitro i stwierdził, że gromadzenie się tau odbywa się za pośrednictwem szlaku kinazy P38.
W ramach najnowszych badań zespół badał mechanizm fosforylacji tau jako reakcję na deprywację glukozy in vivo, używając modelu myszy.
Dr Praticò i jego zespół wykorzystali myszy genetycznie zmodyfikowane, które naśladowały problemy z pamięcią oraz patologię tau typową dla choroby Alzheimera.
Myszy, które miały 4 lub 5 miesięcy, otrzymywały 2-deoksyglukozę (DG) – substancję chemiczną, która blokuje wchłanianie glukozy do komórek i jej przetwarzanie w energię.
Myszy były poddawane temu traktowaniu przez kilka miesięcy, a następnie testowano ich funkcje poznawcze w testach labiryntowych, aby ocenić pamięć i zdolności uczenia się.
Kinaza P38 bezpośrednio związana z upośledzeniem pamięci
Myszy pozbawione glukozy uzyskały znacznie gorsze wyniki w testach poznawczych w porównaniu do tych, które nie były poddawane działaniu DG.
Dodatkowo, mikroskopowa ocena mózgów myszy ujawniła, że neurony u myszy pozbawionych glukozy miały nieprawidłowe funkcjonowanie synaptyczne. Procesy kodowania i przechowywania pamięci były upośledzone, ponieważ synapsy nie mogły prawidłowo komunikować się ze sobą.
Naukowcy odkryli również podwyższony poziom fosforylowanej tau oraz znaczną liczbę martwych komórek w mózgach myszy poddawanych DG.
Kontynuując poprzednie badania dr Praticò, zespół zbadał aktywację P38 i stwierdził, że jest ona bezpośrednio związana z deficytem pamięci.
«Wyniki są bardzo obiecujące» – mówi dr Praticò. «Mamy teraz wiele dowodów na to, że P38 odgrywa rolę w rozwoju choroby Alzheimera.»
Według niego, odkrycia potwierdzają, że nawet niewielkie epizody przewlekłej deprywacji glukozy mogą uszkadzać mózg. «Istnieje duże prawdopodobieństwo, że takie epizody są związane z cukrzycą, stanem, w którym glukoza nie może dotrzeć do komórki. Insulinooporność w cukrzycy typu 2 jest dobrze znanym czynnikiem ryzyka demencji» – wyjaśnia dr Praticò.
Autorzy podsumowują, zauważając, że po raz pierwszy w badaniu przedstawiono «dowody eksperymentalne in vivo», że niedobór glukozy w mózgu – poprzez aktywację szlaku kinazy P38 – prowadzi do zaburzeń pamięci, nieprawidłowej komunikacji synaptycznej między neuronami oraz neuronalnej śmierci.
Zwracają także uwagę na możliwości terapeutyczne, ponieważ po raz pierwszy P38 został zidentyfikowany jako potencjalny nowy cel leku w kontekście choroby Alzheimera:
«Leki ukierunkowane na tę kinazę w mózgu mogą stanowić odpowiednie podejście terapeutyczne do leczenia zarówno choroby Alzheimera, jak i pokrewnych tauopatii, dla których upośledzone wykorzystanie glukozy jest uznawane za istotny czynnik ryzyka.»
«To ekscytująca ścieżka badań» – dodaje dr Praticò. «Lek celujący w to białko mógłby przynieść ogromne korzyści dla pacjentów.»
Dowiedz się, jak naukowcy mogą zatrzymać i odwrócić uszkodzenia mózgu wywołane przez Alzheimera u myszy.
Nowe badania i ich znaczenie w 2024 roku
W miarę postępu badań nad chorobą Alzheimera, coraz więcej uwagi poświęca się związkom między metabolizmem glukozy a funkcjonowaniem mózgu. Naukowcy wskazują, że zrozumienie mechanizmów związanych z metabolizmem glukozy może prowadzić do opracowania nowych strategii terapeutycznych.
Ostatnie badania sugerują, że regularne monitorowanie poziomu glukozy w organizmie może być kluczowe w prewencji choroby Alzheimera. Wskazują też na znaczenie diety i stylu życia w zarządzaniu poziomem glukozy, co może mieć długoterminowy wpływ na zdrowie mózgu.
W 2024 roku pojawiły się także nowe badania dotyczące związków między stanem zapalnym a niedoborem glukozy. Wydaje się, że przewlekły stan zapalny może pogarszać skutki deprywacji glukozy, prowadząc do szybszego postępu choroby. Badania te otwierają nowe horyzonty w zrozumieniu, jak różne czynniki wpływają na rozwój chorób neurodegeneracyjnych.
Wszystko to wskazuje, że dbałość o poziom glukozy w mózgu jest nie tylko kluczowa dla zapobiegania chorobie Alzheimera, ale także może prowadzić do opracowania skutecznych interwencji terapeutycznych, które mogą poprawić jakość życia pacjentów i ich rodzin.
