Jego nadmiar może przyspieszyć rozwój choroby Alzheimera. “Ukryty kod cukrowy w naszym mózgu”

Chorobę Alzheimera już dawno powiązano z obecnością toksycznego białka tau w mózgu. Jednak wciąż nie wiadomo, czy jest ono przyczyną choroby, czy jej skutkiem. Nowe badania opublikowane na łamach Nature Metabolism wskazuje, że istotną rolę w zmianach neurodegeneracyjnych może odgrywać cukier i to jak jest przetwarzany.

Kiedy blaszki białek tau zaczynają gromadzić się w mózgu, to konsekwencją tego jest uszkodzenie neuronów. Te z kolei nie są w stanie właściwie wykonywać swojej pracy. Na początku zaburza się sygnał przekazujący informacje, a później mówimy o obumieraniu neuronu. Im więcej neuronów tracimy, tym większe są zaburzenia funkcji poznawczych, czyli objawów demencji. Naukowcy z Buck Institute for Research on Aging w USA przeprowadzili badania przedkliniczne, które wnoszą nowe informacje na temat choroby Alzheimera.

Toksyczne białka tau w chorobie Alzheimera - skąd się biorą?

Nowe badanie naukowe koncentrowało się na wspomnianym białku tau, które głównie występuje w komórkach nerwowych. Samo w sobie nie jest szkodliwe i u zdrowych osób pełni funkcje stabilizujące pracę i strukturę neuronów. Niestety w przypadku chorób neurodegeneracyjnych, takich choćby jak choroba Alzheimera, białko tau ulega hiperfosforylacji. 

Proces polega na tym, że do białek przyłączają się nadmierne ilości grup fosforanowych. To z kolei sprawia, że w komórkach nerwowych powstają splątki neurofibralne, które zaburzają pracę komórek nerwowych, prowadząc do ich obumierania i występowania objawów demencji.

Tauopatie, czyli zespoły neurodegeneracyjne stały się przedmiotem ostatnich badań. Naukowcy sprawdzili, czy istnieje związek pomiędzy metabolizmem glikogenu a zmianami w mózgu obserwowanymi choćby w przypadku choroby Alzheimera.

Glikogen to inaczej forma zmagazynowanej energii - glukozy (cukru), w mózgu zwierząt i ludzi. Do wspomnianych badań wykorzystano modele muszki owocówki (Drosophila) posiadające ekspresję zmutowanego tau R406W. 

Cukier a alzheimer - co dzieje się w mózgu z niewykorzystaną glukozą?

Autorzy nowych badań w oparciu o wcześniejsze odkrycia pomiędzy glikogenem a występowaniem zmian neurodegeneracyjnych zebrali interesujące dowody. Okazuje się, że nadmierny poziomy glikogenu występowały zarówno w specjalnie stworzonych modelach tauopatii u muszek owocowych jak i w komórkach mózgowych osób z chorobą Alzheimera.

Z kolei dzięki dalszej analizie ustalono kluczowy mechanizm dla tej zależności. Naukowcy wyjaśniają, że białka tau zakłócają normalny rozpad i wykorzystanie glikogenu w mózgu. To z kolei prowadzi do niebezpiecznego gromadzenia się glikogenu oraz białka tau. Taki stan zaburza pracę barier obronnych neuronów, a to powoduje rozwój choroby. 

Jak wyjaśniają autorzy badań, kluczowe jest działanie fosforylazy glikogenu (GlyP), czyli głównego enzymu, odpowiadającego za przekształcanie glikogenu w paliwo wykorzystywane przez organizm. 

Dzięki zwiększeniu aktywności GlyP komórki mózgowe mogły lepiej detoksykować szkodliwe reaktywne formy tlenu, zmniejszając w ten sposób uszkodzenia, a nawet wydłużając życie muszek z modelem tauopatii

- wyjaśnił biolog z Buck Institute, dr Sudipta Bar.

W kolejnym kroku naukowcy postanowili sprawdzić, czy odpowiednia dieta będzie w stanie zwiększyć poziom fosforylazy glikogenu. Okazało się, że kiedy owady z tauopatią przyjmowały posiłki niskobiałkowe to ostatecznie nie tylko żyły dłużej, ale także zauważono mniejsze uszkodzenia mózgu. Tego rodzaju wyniki mogą sugerować, że zmiana metaboliczna, do której doszło na skutek diety może wpływać na poziom GlyP.

Odkrywając, w jaki sposób neurony zarządzają cukrem, być może odkryliśmy nową strategię terapeutyczną: taką, która ukierunkowuje wewnętrzną chemię komórki, aby zwalczać spadek funkcji poznawczych związany z wiekiem. W miarę jak starzejemy się jako społeczeństwo, takie odkrycia dają nadzieję, że lepsze zrozumienie – a może i przywrócenie równowagi – ukrytego kodu cukrowego w naszym mózgu, może odblokować potężne narzędzia do walki z demencją - podsumował

- biolog molekularny dr Pankaj Kapahi.

Autorzy badań dodają, że ich odkrycie poważa założenie, że glikogen jest jedynie zapasem energii w wątrobie i mięśniach. Jak wynika z obserwacji, niekontrolowane gromadzenie występuje również w neuronach dotkniętych chorobą Alzheimera i innych tauopatii.

Badacze opracowali również lek oparty na cząsteczce 8-Br-cAMP, którego zadaniem jest naśladowanie skutków ograniczeń dietetycznych. Poza tym nie wykluczają, że dalsze prace mogą być powiązane z analizą roli agonistów receptora GLP-1, takich jak np. Ozempic, Wegovy etc. 

Substancje te zostały zaprojektowane w celu leczenia cukrzycy i redukcji masy ciała, ale obecnie również obiecujących w ochronie przed demencją. Może to wynikać z interakcji tych leków z jedną ze ścieżek glikogenu, sugerują naukowcy.

Magdalena Siraga