Zhrnutie: Výskumníci identifikovali kľúčový mechanizmus, ktorý zisťuje, kedy mozog potrebuje energetickú podporu, vrátane astrocytov a molekuly adenozínu. Tento objav by mohol viesť k novým terapiám na udržanie zdravia mozgu a dlhovekosti, najmä v boji proti poklesu kognitívnych funkcií a neurodegeneratívnym ochoreniam.
Štúdia zistila, že astrocyty monitorujú aktivitu neurónov a aktivujú dráhy zásobovania energiou, čím zabezpečujú efektívnu funkciu mozgu. Tento objav ponúka potenciálnu liečbu stavov, ako je Alzheimerova choroba.
Dôležité fakty:
- Astrocyty hrajú dôležitú úlohu pri dodávaní energie do neurónov počas činností s vysokým dopytom.
- Molekula adenozínu je nevyhnutná na aktiváciu metabolizmu glukózy astrocytov.
- Narušenie tohto systému tvorby energie ovplyvňuje funkciu mozgu, pamäť a spánok.
Zdroj: ucl
Štúdia vedcov z UCL na myšiach a bunkách identifikovala kľúčový mechanizmus, ktorý zisťuje, kedy mozog potrebuje dodatočnú energiu na pokračovanie svojich aktivít.
Vedci tvrdia, že ich zistenia zverejnené v r PrírodaTo môže informovať o nových terapeutikách na udržanie zdravia mozgu a dlhovekosti, pretože iné štúdie zistili, že energetický metabolizmus mozgu môže byť v neskoršom veku narušený a môže prispieť k poklesu kognitívnych funkcií a rozvoju neurodegeneratívnych ochorení.
Vedúci autor profesor Alexander Gourin (UCL Neuroscience, Physiology and Pharmacology) povedal: „Náš mozog sa skladá z miliárd nervových buniek, ktoré spolupracujú pri koordinácii mnohých funkcií, ako je ovládanie pohybu, učenie a vytváranie všetkých týchto úloh výpočty sú energeticky veľmi náročné a vyžadujú si neprerušovaný prísun živín a kyslíka.
„Keď je náš mozog aktívnejší, napríklad keď vykonávame duševne únavnú úlohu, náš mozog potrebuje energiu okamžite, ale existujú presné mechanizmy, ktoré zabezpečujú lokálny prísun metabolickej energie do aktívnych oblastí mozgu. „
Predchádzajúce výskumy ukázali, že početné mozgové bunky nazývané astrocyty zohrávajú úlohu pri poskytovaní základnej energie mozgovým neurónom. Astrocyty v tvare hviezdy sú typom gliových buniek, čo sú neurónové bunky nachádzajúce sa v centrálnom nervovom systéme.
Keď susedné neuróny vyžadujú zvýšený prísun energie, astrocyty začnú pôsobiť rýchlou aktiváciou vlastných zásob glukózy a metabolizmu, čo vedie k zvýšenej produkcii a uvoľňovaniu laktátu. Laktát dopĺňa zásoby energie, ktoré sú ľahko dostupné na použitie neurónmi v mozgu.
Profesor Gourin povedal: „V našej štúdii sme zistili, ako sú astrocyty schopné monitorovať využitie energie susednými nervovými bunkami a ako spúšťajú tento proces, ktorý vedie k dodatočnej energii v rušných oblastiach mozgu. Dodáva chemickú energiu .“
V sérii experimentov s použitím modelov potkanov a vzoriek buniek výskumníci identifikovali súbor špecifických receptorov v astrocytoch, ktoré dokážu detegovať a monitorovať neuronálnu aktivitu, a jeden nazývaný adenozín môže aktivovať signálne dráhy spojené s esenciálnymi molekulami.
Vedci zistili, že metabolická signálna dráha aktivovaná adenozínom v astrocytoch je úplne rovnaká ako dráha, ktorá aktivuje zásoby energie vo svaloch a pečeni, napríklad keď cvičíme.
Adenozín aktivuje metabolizmus glukózy astrocytov a dodávku energie do neurónov, aby sa zabezpečilo, že synaptická funkcia (neurotransmitery, ktoré vysielajú komunikačné signály medzi bunkami) rýchlo pokračuje aj v podmienkach vysokej spotreby energie alebo nízkej dodávky energie.
Vedci zistili, že keď inaktivovali kľúčové astrocytové receptory u myší, mozgová aktivita zvierat bola menej účinná, vrátane významného narušenia globálneho mozgového metabolizmu, pamäti a narušenia spánku, čím dokázali, že signály, ktoré dráha rozpoznala, sú dôležité pre procesy. ako je učenie, pamäť a spánok.
Prvý a spoluautor Dr Shefiq Theparambil, ktorý začal so štúdiou na UCL predtým, ako sa presťahoval na Lancaster University, povedal: „Identifikácia tohto mechanizmu by mohla mať širšie dôsledky, pretože by to mohol byť spôsob liečby neurologických ochorení „Kde je znížená energia mozgu, ako napr. neurodegenerácia a demencia.“
Profesor Gaurin povedal: „Vieme, že homeostáza energie v mozgu so starnutím postupne klesá a že tento proces sa zrýchľuje počas vývoja neurodegeneratívnych ochorení, ako je Alzheimerova choroba.
„Naša štúdia identifikuje atraktívny, ľahko dostupný cieľ a terapeutickú príležitosť na záchranu mozgovej energie s cieľom chrániť funkciu mozgu, zachovať kognitívne zdravie a podporiť dlhovekosť mozgu.“
Financovanie: Výskumníkov podporil Wellcome a do štúdie sa zapojili vedci z UCL, Lancaster University, Imperial College London, King's College London, Queen Mary University of London, University of Bristol, University of Warwick a University of Colorado.
O týchto novinkách z neurovedeckého výskumu
autor: Chris Lane
Zdroj: ucl
kontakt: Chris Lane – UCL
obrázok: Obrázok priradený Neuroscience News
Pôvodný výskum: otvorený prístup.
,Adenozínová signalizácia do astrocytov koordinuje metabolizmus a funkciu mozgu.Alexander Gourin a kol. Príroda
abstraktné
Adenozínová signalizácia do astrocytov koordinuje metabolizmus a funkciu mozgu.
Výpočty mozgu, ktoré vykonávajú miliardy nervových buniek, závisia od dostatočného a neprerušovaného prísunu živín a kyslíka.
Astrocyty, všadeprítomní gliálni susedia neurónov, regulujú absorpciu glukózy a metabolizmus v mozgu, ale presné mechanizmy metabolického spojenia medzi neurónmi a astrocytmi, ktoré zabezpečujú na požiadanie podporu požiadaviek na energiu neurónov, nie sú úplne pochopené.
Tu ukazujeme pomocou experimentálnych zvieracích modelov in vitro a in vivo, že metabolická aktivácia astrocytov závislá od neuronálnej aktivity je sprostredkovaná neuromodulátorom adenozínom pôsobiacim na astrocytické receptory A2B. Stimulácia A2B receptorov rekrutuje kanonickú cyklickú adenozín-3',5'-monofosfát-proteínkinázu.
Signálna dráha, ktorá vedie k rýchlej aktivácii metabolizmu glukózy astrocytov a sekrécii laktátu, ktorý dopĺňa extracelulárnu zásobu ľahko dostupného energetického substrátu.
Experimentálne myšacie modely zahŕňajúce podmienenú deléciu génu kódujúceho receptory A2B v astrocytoch ukázali, že metabolická signalizácia sprostredkovaná adenozínom je nevyhnutná na udržanie synaptickej funkcie, najmä v podmienkach vysokého dopytu po energii alebo nízkej dodávky energie.
Strata expresie receptora A2B v astrocytoch viedla k veľkému preprogramovaniu energetického metabolizmu mozgu, narušeniu synaptickej plasticity v hipokampe, vážnym deficitom rozpoznávacej pamäte a narušeniu spánku.
Tieto údaje identifikujú adenozínový A2B receptor ako astrocytický senzor neuronálnej aktivity a ukazujú, že signalizácia cAMP v astrocytoch vylaďuje energetický metabolizmus mozgu tak, aby podporoval jeho základné funkcie, ako je spánok a pamäť.
