Метаболизм сахара защищает нейроны от дегенерации
В отличие от большинства клеток человеческого организма, нейроны — функциональные клетки нашей нервной системы — обычно не могут заменить себя здоровыми копиями после повреждения. Скорее, после травмы, полученной в результате инсульта, сотрясения мозга или нейродегенеративного заболевания, нейроны и их аксоны (волокнистые выступы, которые передают электрические сигналы) с гораздо большей вероятностью разрушаются, чем регенерируются.
Но новое исследование Мичиганского университета открывает новые способы осмысления нейродегенерации, которые могут помочь защитить пациентов от этой деградации и неврологического ухудшения в будущем. Исследование, опубликованное в журнале «Molecular Metabolism», может даже приблизить нас на шаг ближе к пониманию редких случаев, когда мозг восстанавливается и открывает новые пути для разработки методов лечения.
«Метаболизм часто изменяется при черепно-мозговой травме и таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, но мы не знаем, является ли это причиной или следствием заболевания», — говорит старший автор исследования Моника Дус, доцент молекулярной, клеточной биологии и биологии развития Университета Мичигана. «Мы обнаружили, что снижение метаболизма сахара нарушает нейронную целостность, но если нейроны уже повреждены, та же манипуляция может упреждающе активировать защитную программу. Вместо того, чтобы ломаться, аксоны держатся дольше».
Научный сотрудник Ти Джей Уоллер, ведущий ученый в данном исследовании, обнаружил, что два конкретных белка, по-видимому, участвуют в продлении здоровья аксонов. Один из них называется двойной лейциновой киназой-молнией или DLK, которая обнаруживает повреждение нейронов и активируется нарушенным метаболизмом. Другой белок, известный как SARM1, сокращенно от Sterile Alpha и TIR Motif-containing 1, ген, кодирующий белок у человека, участвует в дегенерации аксонов и связан с ответом DLK.
Что удивило ученых так это то, что нейропротекторная реакция меняется в зависимости от внутренних условий клетки. Метаболические сигналы определяют, "удерживают ли нейроны линию" или начинают разрушаться.
Как правило, в тех случаях, когда нейроны и аксоны не деградируют, DLK становится более активным, и движение SARM1 подавляется. Но есть и минусы. На самом деле, длительная активация DLK с течением времени приводит к прогрессирующей нейродегенерации, эффективно обращая вспять более ранние нейропротекторные эффекты.
DLK, в частности, стал мишенью для лечения и изучения нейродегенеративных заболеваний. Но исследователям придется столкнуться с техническими проблемами, чтобы контролировать двойную вредную и полезную функциональность DLK. «Если мы хотим задержать прогрессирование болезни, мы хотим подавить ее негативный аспект», — сказал Уоллер. «Мы хотим убедиться, что мы вовсе не препятствуем более позитивному аспекту, который на самом деле может помочь замедлить болезнь естественным путем».
Посредничество такой молекулы, как двойная функциональность DLK, представляет собой убедительную головоломку, которую исследователям еще предстоит разгадать. Раскрытие механизмов, лежащих в основе того, как модуляторы, такие как DLK, переключаются между этими защитными и вредными состояниями, может иметь огромные последствия для лечения нейродегенеративных заболеваний и травм головного мозга, напрямую влияя на клинические популяции.
Исследователи говорят, что понимание этого механизма «дает новый взгляд на травмы и болезни, который выходит за рамки простого блокирования ущерба и фокусируется на том, что система уже делает для его усиления».
Но новое исследование Мичиганского университета открывает новые способы осмысления нейродегенерации, которые могут помочь защитить пациентов от этой деградации и неврологического ухудшения в будущем. Исследование, опубликованное в журнале «Molecular Metabolism», может даже приблизить нас на шаг ближе к пониманию редких случаев, когда мозг восстанавливается и открывает новые пути для разработки методов лечения.
«Метаболизм часто изменяется при черепно-мозговой травме и таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, но мы не знаем, является ли это причиной или следствием заболевания», — говорит старший автор исследования Моника Дус, доцент молекулярной, клеточной биологии и биологии развития Университета Мичигана. «Мы обнаружили, что снижение метаболизма сахара нарушает нейронную целостность, но если нейроны уже повреждены, та же манипуляция может упреждающе активировать защитную программу. Вместо того, чтобы ломаться, аксоны держатся дольше».
Научный сотрудник Ти Джей Уоллер, ведущий ученый в данном исследовании, обнаружил, что два конкретных белка, по-видимому, участвуют в продлении здоровья аксонов. Один из них называется двойной лейциновой киназой-молнией или DLK, которая обнаруживает повреждение нейронов и активируется нарушенным метаболизмом. Другой белок, известный как SARM1, сокращенно от Sterile Alpha и TIR Motif-containing 1, ген, кодирующий белок у человека, участвует в дегенерации аксонов и связан с ответом DLK.
Что удивило ученых так это то, что нейропротекторная реакция меняется в зависимости от внутренних условий клетки. Метаболические сигналы определяют, "удерживают ли нейроны линию" или начинают разрушаться.
Как правило, в тех случаях, когда нейроны и аксоны не деградируют, DLK становится более активным, и движение SARM1 подавляется. Но есть и минусы. На самом деле, длительная активация DLK с течением времени приводит к прогрессирующей нейродегенерации, эффективно обращая вспять более ранние нейропротекторные эффекты.
DLK, в частности, стал мишенью для лечения и изучения нейродегенеративных заболеваний. Но исследователям придется столкнуться с техническими проблемами, чтобы контролировать двойную вредную и полезную функциональность DLK. «Если мы хотим задержать прогрессирование болезни, мы хотим подавить ее негативный аспект», — сказал Уоллер. «Мы хотим убедиться, что мы вовсе не препятствуем более позитивному аспекту, который на самом деле может помочь замедлить болезнь естественным путем».
Посредничество такой молекулы, как двойная функциональность DLK, представляет собой убедительную головоломку, которую исследователям еще предстоит разгадать. Раскрытие механизмов, лежащих в основе того, как модуляторы, такие как DLK, переключаются между этими защитными и вредными состояниями, может иметь огромные последствия для лечения нейродегенеративных заболеваний и травм головного мозга, напрямую влияя на клинические популяции.
Исследователи говорят, что понимание этого механизма «дает новый взгляд на травмы и болезни, который выходит за рамки простого блокирования ущерба и фокусируется на том, что система уже делает для его усиления».
