Новое исследование, проведенное в Йельском университете, показало, что нейроны - энергозатратные клетки, которые связывают и направляют активность мозга - оснащены «резервными батареями», которые срабатывают для поддержания работы мозга в периоды метаболического стресса.

В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученыеописывают, как нейроны накапливают свой собственный гликоген - форму сахара, которая помогает нейронам оставаться устойчивыми, когда их основные источники энергии выходят из строя.

Полученные результаты иллюстрируют, как нейронные клетки могут адаптировать свой метаболизм и могут помочь в разработке новых методов лечения неврологических заболеваний, таких как инсульт, нейродегенерация и эпилепсия, - всех расстройств, в которых играет роль энергетическая недостаточность.

«Традиционно считалось, что глиальные клетки служат «энергетическими складами», хранящими гликоген и снабжающими нейроны топливом по мере необходимости», - объяснил соавтор исследования Милинд Сингх, докторант кафедры клеточной биологии Йельской медицинской школы (YSM).

Для исследования ученые использовали микроскопического круглого червя Caenorhabditis elegans (С. elegans) и генетически закодированный флуоресцентный биосенсор HYlight, который светится в ответ на изменения в гликолизе (процессе, который клетки используют для расщепления сахара для получения энергии).

Прорыв произошел, когда исследователи обнаружили фермент PYGL-1, червеобразную версию человеческого фермента гликогенфосфорилазы, который превращает гликоген в топливо для нейронов. Когда исследователи удалили PYGL-1, нейроны червя больше не могли накапливать энергию в условиях стресса с низким содержанием кислорода, когда фермент был специально восстановлен в нейронах, этот сбой был устранен.

Для описания этого явления команда ученых придумала термин «гликогензависимая гликолитическая пластичность» (GDGP). Они обнаружили, что GDGP особенно важен, когда нарушается функция митохондрий, например, во время гипоксии, состояния ограниченного поступления кислорода.

В этих условиях гликоген служит источником топлива с быстрым доступом, помогая нейронам оставаться активными, когда другие системы могут остановиться.

Эта способность к метаболической адаптации, известная как «гликолитическая пластичность», помогает нейронам поддерживать свои основные функции в условиях стресса.