Представьте себе: команда учёных из Йельского университета (Yale University) решила проверить, способны ли нейроны сами запасать энергию — то есть быть не просто пассивными «потребителями», а иметь собственные «резервные источники». Чтобы докопаться до истины, они использовали крошечных круглых червей, известных как Caenorhabditis elegans (C. elegans) — своего рода лабораторных «грызунов» в мире нейробиологии.
Дальше — больше: применяли специальные флуоресцентные биосенсоры с кодовым названием Hylight, которые мерцают, когда нейроны начинают активнее перерабатывать сахар — процесс, именуемый гликолизом. И да, весь этот световой спектакль ученые контролировали при различных уровнях кислорода, заставляя нервные клетки работать в условиях стресса и смотрели, как они себя ведут. Не шутка!
Результаты исследования: гликоген — главный герой
Сюрприз! Нейроны, оказывается, не просто лениво принимают энергию от других клеток — они сами запасают гликоген, своего рода «сахарный резерв», чтобы поддержать себя, когда ситуация становится напряжённой, например, при нехватке кислорода или сбоях в митохондриях (тех самых энергетических «электростанциях» клетки).
Учёные нашли особый фермент — Pygl-1, «версию» человеческой гликогенфосфорилазы — который превращает этот запас в энергию. Когда Pygl-1 удаляли у червей, их нейроны просто не могли мобилизовать дополнительный ресурс при дефиците кислорода. Но вот если «вернуть» фермент обратно только в нейроны — ситуация нормализовалась.
И тут самое интересное: оказалось, что нейроны применяют две разные тактики в борьбе с энергетическим стрессом. Первая — «гликогенозависимая», когда включается резерв. Вторая — обходная, независимая от гликогена. Первая же особенно важна, когда митохондрии, иначе говоря, «двигатели», барахлят.
Учёные придумали даже специальный термин для этого — «гликогензависимая гликолитическая пластичность» (GDGP). Головоломка решена!
Обсуждение: почему это важно?
Сейчас все привыкли думать, что главным «хранителем энергии» в мозге являются глиальные клетки — вспомогательные «помощники» нейронов. Мол, они берут на себя функцию энергетического склада. Но исследование Милинда Сингха (Milind Singh), научного сотрудника клеточной биологии в Йельской медицине (Yale School of Medicine), разрушает эту схему.
«Нейроны оказались более самодостаточными, чем мы думали, — говорит Сингх. — Они сами умеют хранить гликоген и разбивать его в нужный момент».
Подобно тому, как мышцы держат в запасе сахар для быстрого взрыва энергии, нейроны тоже оснащены таким «энергетическим конденсатором», отметил соавтор исследования, научный сотрудник Даниэль Колон-Рамос (Daniel Colon-Ramos), профессор нейробиологии и клеточной биологии в Йельской медицине.
Эта гибкость — не просто научная роскошь. Она, вероятно, решает, как мозг выживает и продолжает работать в моменты стресса, например, при инсульте, эпилепсии или нейродегенеративных заболеваниях, где энергетический кризис — частый гость.
Заключение: что теперь?
Понимание того, как именно нейроны самостоятельно регулируют энергетический баланс, открывает новые горизонты для терапии заболеваний мозга. Ведь если научиться «подзаряжать» эти внутренние аккумуляторы или усиливать механизм гликогензависимой пластичности, можно придумать инновационные подходы к лечению.
В исследовании также участвовали: постдокторские исследователи по нейробиологии Сара Эмерсон (Sarah Emerson) и Анастасия Цива (Anastasia Tsiva), аспирант по клеточной биологии Ян Дж. Гонсалес (Yan J. Gonzalez), а также научные сотрудники Анджали А. Вишванат (Anjali A. Vishwanath) и Ричард Гудман (Richard Goodman) — все из Йельского университета.
В общем, мозг — это вам не просто кучка клеток. Это автономный, сложный механизм с собственными хитростями и стратегиями выживания, которые учёные только начинают раскрывать. И да, кто бы мог подумать, что наши маленькие нейрончики — ещё и мастера экономии и запасливости!
Литература
“Glycogen supports glycolytic plasticity in neurons” by Milind Singh et al. PNAS
