Ученые из Buck Institute for Research on Aging обнаружили неожиданного союзника в борьбе с болезнью Альцгеймера и другими видами деменции — сахарный обмен в мозге.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Metabolism, показало, что расщепление гликогена (запасной формы глюкозы) в нейронах может защитить мозг от накопления токсичных белков и разрушения.

Раньше считалось, что гликоген в мозге есть только в астроцитах — клетках, поддерживающих нейроны, — а в самих нервных клетках его почти нет.

Но теперь мы видим, что это не так, — говорит профессор Панкадж Капахи, руководитель исследования. — Гликоген не просто лежит мертвым грузом, он участвует в развитии болезни.

Постдок Судипта Бар и ее коллеги выяснили, что при таупатиях (группе нейродегенеративных заболеваний, включая Альцгеймер) нейроны накапливают слишком много гликогена.

Белок тау, который образует клубки в мозге пациентов, связывается с гликогеном и блокирует его расщепление. Без этого процесса нейроны теряют защиту от окислительного стресса — одной из главных причин старения мозга.

Ученые активировали фермент гликогенфосфорилазу (GlyP), запускающий расщепление гликогена, и увидели, что повреждения от тау-белка уменьшились — и у мух, и у человеческих нейронов, выращенных из стволовых клеток.

Оказалось, что нейроны используют гликоген не для энергии, а для производства молекул (NADPH и глутатиона), которые нейтрализуют вредные окислительные процессы.

Активация GlyP помогла клеткам лучше справляться с повреждениями и даже продлила жизнь мухам с моделью таупатии, — объясняет Бар.

Еще интереснее, что низкокалорийная диета — известный способ продлить жизнь — естественным образом усиливает активность GlyP.

Ученые добились того же эффекта с помощью молекулы 8-Br-cAMP, что открывает путь к созданию лекарств.

Возможно, поэтому препараты для похудения (например, GLP-1) показывают потенциал в борьбе с деменцией — они имитируют эффект диеты, — добавляет Капахи.

Эксперименты с нейронами пациентов с лобно-височной деменцией подтвердили: накопление гликогена и защитная роль GlyP работают и у людей.

Капахи подчеркивает, что исследование стало возможным благодаря сотрудничеству: его лаборатория изучала старение у мух, а другие группы — протеомику и человеческие нейроны.

Мы не просто нашли новый механизм защиты мозга, — говорит Капахи. — Мы открыли перспективное направление для терапии: если научиться управлять сахарным обменом в нейронах, можно замедлить возрастное разрушение мозга.

Польза исследования

• Новые мишени для лекарств: GlyP и связанные с ней пути (например, пентозофосфатный) — потенциальные цели для препаратов против Альцгеймера.
• Перепрофилирование существующих лекарств: GLP-1 агонисты (например, семаглутид) могут получить второе применение.
• Немедикаментозные методы: Диетические стратегии, имитирующие ограничение калорий, могут стать профилактикой деменции.
• Ранняя диагностика: Уровень гликогена в нейронах может стать биомаркером для выявления рисков до появления симптомов.

Исследование опирается на модели (мухи, человеческие нейроны in vitro), которые не полностью воспроизводят сложность мозга in vivo. Например, у мух нет аналога гематоэнцефалического барьера, который может влиять на доставку будущих препаратов. Кроме того, активация GlyP в других клетках (например, астроцитах) может дать непредсказуемые эффекты, которые пока не изучены.

Ранее ученые заметили, что ИИ диагностирует деменцию точнее врачей.