Исследование, проведенное учеными из Йельского университета, показало, что нейроны способны самостоятельно накапливать и использовать углевод гликоген, играя важную роль в поддержании активности мозга в стрессовых ситуациях. Эти выводы были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
До недавнего времени считалось, что энергетические резервы мозга сосредоточены исключительно в глиальных клетках, которые снабжают нейроны необходимым «топливом». Однако новое исследование продемонстрировало, что нейроны также обладают способностью запасать и использовать энергию в нестандартных ситуациях, например, когда возникает дефицит кислорода.
Как объяснил Милинд Сингх, один из авторов исследования и представитель Йельской школы медицины, это открытие можно сравнить с обнаружением того, что ваш автомобиль — гибрид, который не только заправляется извне, но и может работать от внутренней батареи.
Экспериментальные работы проводились на круглых червях вида Caenorhabditis elegans с использованием флуоресцентного биосенсора HYlight, который позволяет отслеживать процессы расщепления сахара в режиме реального времени. Ученые регулировали уровень кислорода, чтобы создать условия метаболического стресса и изучали, как нейроны адаптируются к нехватке энергии.
Особое значение имело открытие фермента PYGL-1, аналогичного человеческой гликогенфосфорилазе, который преобразует гликоген в энергию. Без этого фермента нейроны червей не могли нормально функционировать при недостатке кислорода, но их способность к выработке энергии восстанавливалась при возвращении фермента в клетки.
Исследователи назвали этот процесс «гликоген-зависимой гликолитической пластичностью», что позволяет нейронам быстро использовать внутренние энергетические запасы в критических условиях. Это особенно важно в ситуациях, когда нарушена работа митохондрий, основных источников энергии в клетках.
Руководитель исследования Колон-Рамос подчеркнул, что такая гибкость может играть жизненно важную роль в поддержании функций мозга в условиях стресса и заболеваний, связанных с нарушением метаболизма. Более того, этот механизм может стать основой для разработки новых методов лечения инсульта и эпилепсии.
Ранее ученые также выяснили, как жизненно важная для памяти молекула попадает в мозг.