Όταν ο εγκέφαλός μας είναι πιο ενεργός, όπως όταν εκτελούμε μια διανοητική εργασία, χρειάζεται άμεση ώθηση ενέργειας, αλλά οι ακριβείς μηχανισμοί που εξασφαλίζουν τοπική παροχή μεταβολικής ενέργειας στις ενεργές περιοχές του κατά παραγγελία δεν είναι πλήρως κατανοητό.
Ο Dr Shefeeq Theparambil, ο οποίος ξεκίνησε τη μελέτη στο UCL , είπε:
Οι φυσιολογικές δραστηριότητες του εγκεφάλου απαιτούν τεράστια ποσά ενέργειας, οπως αυτή ενός μυός του ποδιού που τρέχει σε μαραθώνιο.
Η ενέργεια προέρχεται κυρίως απ τη γλυκόζη
Οι νευρώνες στον εγκέφαλο καταναλώνουν περισσότερο από το 75% αυτής της ενέργειας.
Προηγούμενη έρευνα έχει δείξει ότι εγκεφαλικά κύτταρα που ονομάζονται αστροκύτταρα φαίνεται να παίζουν ρόλο στην παροχή ενέργειας στους εγκεφαλικούς νευρώνες που χρειάζονται.
Τα αστροκύτταρα, είναι μη νευρωνικά κύτταρα που βρίσκονται στο κεντρικό νευρικό σύστημα.
Όταν οι γειτονικοί νευρώνες χρειάζονται αύξηση της παροχής ενέργειας, τα αστροκύτταρα αναπηδούν σε δράση ενεργοποιώντας γρήγορα τα δικά τους αποθέματα γλυκόζης και τον μεταβολισμό τους, οδηγώντας σε αυξημένη παραγωγή και απελευθέρωση γαλακτικού οξέος.
Το γαλακτικό συμπληρώνει τη δεξαμενή ενέργειας που είναι άμεσα διαθέσιμη για χρήση από νευρώνες στον εγκέφαλο.
Ο καθηγητής Gourine εξήγησε:
Στη μελέτη μας, καταλάβαμε πώς ακριβώς τα αστροκύτταρα είναι σε θέση να παρακολουθούν τη χρήση ενέργειας από τα γειτονικά νευρικά τους κύτταρα και να ξεκινήσουν αυτή τη διαδικασία που παρέχει πρόσθετη χημική ενέργεια σε πολυάσχολες περιοχές του εγκεφάλου».
Σε πειραμάτων χρησιμοποιώντας μοντέλα ποντικών και κυτταρικά δείγματα, οι ερευνητές εντόπισαν ένα σύνολο ειδικών υποδοχέων στα αστροκύτταρα που μπορούν να ανιχνεύσουν και να παρακολουθήσουν τη νευρωνική δραστηριότητα και να ενεργοποιήσουν μια οδό σηματοδότησης που περιλαμβάνει ένα βασικό μόριο την αδενοσίνη.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η οδός μεταβολικής σηματοδότησης που ενεργοποιείται από την αδενοσίνη στα αστροκύτταρα είναι ακριβώς η ίδια με την οδό που στρατολογεί τις αποθήκες ενέργειας στους μυς και στο ήπαρ, για παράδειγμα όταν ασκούμαστε.
Η αδενοσίνη ενεργοποιεί τον μεταβολισμό της γλυκόζης των αστροκυττάρων και την παροχή ενέργειας στους νευρώνες για να διασφαλίσει ότι η συναπτική λειτουργία (νευροδιαβιβαστές που περνούν τα σήματα επικοινωνίας μεταξύ των κυττάρων) συνεχίζεται ταχύτατα υπό συνθήκες υψηλής ενεργειακής ζήτησης ή μειωμένης παροχής ενέργειας.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όταν απενεργοποίησαν τους βασικούς υποδοχείς αστροκυττάρων σε ποντίκια, η εγκεφαλική δραστηριότητα του ζώου ήταν λιγότερο αποτελεσματική, συμπεριλαμβανομένων σημαντικών βλαβών στον μεταβολισμό του εγκεφάλου, της μνήμης και της διαταραχής του ύπνου, αποδεικνύοντας έτσι ότι
η οδός σηματοδότησης που εντόπισαν είναι ζωτικής σημασίας για διαδικασίες όπως
μάθηση, μνήμη και ύπνος.
Ο Δρ Theparambil είπε:
Η αναγνώριση αυτού του μηχανισμού μπορεί να έχει επιπτώσεις, καθώς θα μπορούσε να είναι ένας τρόπος θεραπείας εγκεφαλικών ασθενειών όπου η εγκεφαλική ενέργεια ρυθμίζεται προς τα κάτω, όπως
ο νευροεκφυλισμός και η άνοια.
Ο καθηγητής Gourine πρόσθεσε:
Γνωρίζουμε ότι η ομοιόσταση της ενέργειας του εγκεφάλου μειώνεται προοδευτικά κατά τη γήρανση και αυτή η διαδικασία επιταχύνεται κατά την ανάπτυξη νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ.
Η μελέτη μας προσδιορίζει έναν ελκυστικό στόχο και μια θεραπευτική ευκαιρία για τη διάσωση ενέργειας του εγκεφάλου με σκοπό την προστασία της εγκεφαλικής λειτουργίας, τη διατήρηση της γνωστικής υγείας και την προώθηση της μακροζωίας του εγκεφάλου».
Αναφορά : Theparambil SM, Kopach O, Braga A, et al. Η σηματοδότηση της αδενοσίνης στα αστροκύτταρα συντονίζει τον μεταβολισμό και τη λειτουργία του εγκεφάλου. Φύση . 2024. doi: 10.1038/s41586-024-07611-w
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου