Niski poziom glukozy w mózgu może wywołać chorobę Alzheimera

Nasz mózg działa na cukrze, a nowe badania wiążą brak glukozy z zaburzeniami poznawczymi charakterystycznymi dla choroby Alzheimera i demencji. Ponadto naukowcy mogli zidentyfikować nowy cel leku do leczenia choroby neurodegeneracyjnej.

Ponad 5 milionów osób w Stanach Zjednoczonych żyje z chorobą Alzheimera. Zanim rozwiną chorobę w pełni rozwiniętą, wielu z tych pacjentów zaczyna odczuwać łagodną postać upośledzenia funkcji poznawczych.

Może to obejmować problemy z ich rozumowaniem, oceną lub pamięcią, które są większe niż normalnie, ale nie zakłócają codziennego funkcjonowania.

Jak wykazały ostatnie badania, nawet przed pierwszymi oznakami upośledzenia funkcji poznawczych poziomy glukozy w mózgu zaczynają spadać.

Glukoza ma kluczowe znaczenie dla dobrego funkcjonowania poznawczego. W rzeczywistości nasze mózgi opierają się w dużej mierze na tym źródle energii, wykorzystując połowę całego cukru w ​​naszym ciele, aby napędzać rozumowanie, pamięć i uczenie się.

Nowe badania – prowadzone przez dr Domenico Praticò, profesora Centrum Medycyny Translacyjnej w Szkole Medycznej im. Lewisa Katza w Temple University w Filadelfii, PA – głębiej badają wpływ niedoboru glukozy na mózg.

Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie.

Badanie wpływu deprywacji glukozy na mózg

Dr Praticò wykazał w poprzednim badaniu, że aby uzupełnić niedobór glukozy, mózg buduje białko zwane fosforylowanym tau.

Białko tau tworzy tak zwane sploty – „zakleszczenia” skręconych włókien tau, które blokują transport składników odżywczych do neuronów. W końcu te splątania powodują śmierć komórek mózgowych. Większa liczba plątków tau jest zwykle związana ze zwiększonym nasileniem choroby Alzheimera i demencji.

W poprzednim badaniu dr Praticò zbadał ten mechanizm in vitro i wykazał, że gromadzenie się tau odbywa się przy użyciu szlaku kinazy P38.

W ramach nowych badań zespół zbadał mechanizm fosforylacji tau jako odpowiedź na deprywację glukozy in vivo, stosując model myszy.

Dr Praticò i jego współpracownicy użyli myszy, które zostały zmodyfikowane genetycznie w sposób, który powiela problemy z pamięcią i patologię tau typową dla choroby Alzheimera.

Gdy myszy miały 4 lub 5 miesięcy, niektóre z nich otrzymywały 2-deoksyglukozę (DG) – związek chemiczny, który zapobiega wchłanianiu glukozy do komórki i przetwarzaniu w energię.

Myszom wstrzykiwano tę substancję przez kilka miesięcy, a na końcu testowano je pod kątem funkcji poznawczych przy użyciu testów labiryntowych w celu oceny pamięci i uczenia się.

Kinaza P38 bezpośrednio związana z upośledzeniem pamięci

Myszy pozbawione glukozy osiągnęły znacznie gorsze wyniki w testach poznawczych niż te, które nie otrzymały DG.

Dodatkowo, mikroskopowa ocena mózgów myszy wykazała, że ​​neurony u myszy pozbawionych glukozy mają nieprawidłowe funkcjonowanie synaptyczne. Kodowanie i przechowywanie pamięci było upośledzone, ponieważ synapsy międzynkankowe nie były w stanie prawidłowo się ze sobą komunikować.

Ponadto naukowcy odkryli również wysoki poziom fosforylowanej tau i dużą liczbę martwych komórek w mózgach myszy leczonych DG.

Kontynuując poprzednie badania dr Praticò, zespół zbadał aktywację P38 i stwierdził, że jest on bezpośrednio związany z deficytem pamięci.

„Wyniki są bardzo ekscytujące” – mówi dr Praticò. „Istnieje obecnie wiele dowodów sugerujących, że P38 bierze udział w rozwoju choroby Alzheimera.”

Według niego, odkrycia potwierdzają fakt, że nawet niewielkie epizody przewlekłej deprywacji glukozy mogą uszkodzić mózg. „Istnieje duże prawdopodobieństwo, że te typy epizodów są związane z cukrzycą, która jest stanem, w którym glukoza nie może dostać się do komórki Insulinooporność w cukrzycy typu 2 jest znanym czynnikiem ryzyka demencji” – wyjaśnia dr Praticò.

Autorzy podsumowują, zauważając, że po raz pierwszy w badaniu zaproponowano „dowody eksperymentalne in vivo”, że niedobór glukozy w mózgu – poprzez aktywację szlaku kinazy P38 – wyzwala pamięć i zaburzenia poznawcze, nieprawidłową komunikację synaptyczną pomiędzy neuronami i neuronalną śmierć.

Komentują również możliwości leczenia, ponieważ po raz pierwszy P38 został zidentyfikowany jako potencjalny nowy cel leku w chorobie Alzheimera:

„Leki ukierunkowane na tę kinazę w mózgu mogą stanowić odpowiednie podejście terapeutyczne do leczenia zarówno AD [choroby Alzheimera], jak i pokrewnych tauopatii, dla których upośledzone wykorzystanie glukozy jest ustalonym czynnikiem ryzyka.”

„To ekscytująca droga badań” – dodaje dr Praticò. „Lek ukierunkowany na to białko może przynieść duże korzyści dla pacjentów.”

Dowiedz się, w jaki sposób naukowcy mogą powstrzymać i odwrócić uszkodzenia mózgu wywołane przez Alzheimera u myszy.