Известно, что слаженная работа всех отделов головного мозга возможна только при нормальном уровне глюкозы. В ходе новой работы, результаты которой опубликованы в журнале «Translational Psychiatry», исследователи из Темпльского университета (Temple University), Филадельфия, США, обратили внимание, что при низком уровне глюкозы возникают когнитивные нарушения, характерные для болезни Альцгеймера (БА) или деменции. Они полагают, что полученные результаты помогут в разработке новых методов лечения пациентов с нейродегенеративными заболеваниями.
Только в США БА диагностирована у более чем у 5 млн человек. Перед возникновением явных клинических симптомов патологии у пациентов некоторое время периодически наблюдаются состояния, характеризующиеся легкими формами когнитивных нарушений, которые не нарушают общего качества жизни. Они могут проявляться нарушением памяти, сложностями в суждениях и оценке событий. В ходе предыдущих исследований ученые пришил к выводу, что уровень глюкозы в головном мозгу начинает снижаться еще до появления первых подобных симптомов. Глюкоза играет важную роль в поддержании когнитивных функций, поскольку является основным источником энергии для головного мозга. Цель проведенного исследования — более глубокое изучение влияния глюкозы в низких концентрациях на состояние головного мозга.
В ходе предыдущих работ ученые под руководством доктора Доменико Пратико (Domenico Praticò) выяснили, что в условиях гипогликемии в головном мозгу накапливается специфический белок — фосфорилированный тау-протеин, из которого формируются клубки, блокирующие перенос микронутриентов к нейронам. В конечном счете эти клубки приводят к гибели клеток головного мозга. В ходе исследований, проведенных in vitro, ученые пришли к выводу, что ферментом, участвующим в формировании патологического белка, является киназа Р-38. Большое количество клубков из тау-протеина обычно ассоциировано с повышенным риском развития БА и деменции.
Основной задачей данной работы было изучение in vivo механизма фосфорилирования тау-протеина в ответ на низкий уровень глюкозы. Для этого ученые использовали лабораторную модель с генетически модифицированными мышами, отличавшимися нарушениями памяти и изменениями в тау-белке, характерном для БА. В возрасте 4–5 мес некоторым грызунам начинали вводить 2-дезоксиглюкозу — химическое соединение, предотвращающее транспорт глюкозы в клетку и использование ее для получения энергии. Через несколько месяцев после начала эксперимента у мышей анализировали когнитивные функции — память и способность к обучению. Авторы отметили, что лабораторные животные, у которых создавалась низкая концентрация глюкозы в головном мозгу, хуже проходили тесты для определения познавательных способностей, чем составлявшие контрольную группу. Кроме того, при микроскопии срезов их головного мозга ученые выявили аномальное функционирование нейронных синапсов, что могло приводить к развитию нарушений памяти. К тому же в этих образцах определяли большое количество фосфорилированного тау-протеина и погибших клеток.
Принимая во внимание результаты предыдущих работ, ученые обратили внимание на уровень активности киназы Р-38 и определили, что он ассоциирован с нарушениями памяти. Это позволило им предположить, что данный фермент участвует в развитии БА и различных форм деменции.
Ученые подчеркнули, что полученные результаты можно рассматривать как подтверждение высказанного ранее предположения о том, что даже кратковременные эпизоды снижения уровня глюкозы пагубно сказываются н состоянии головного мозга. Они предположили, что такие эпизоды могут быть связаны с сахарным диабетом — патологией, при которой нарушается транспорт глюкозы в клетку. Состояние резистентности к инсулину является известным фактором риска развития деменции. В заключение ученые отметили, что в данном исследовании впервые доказано влияние киназы Р-38 на возникновение когнитивных нарушений, что позволяет рассматривать данный фермент как новую терапевтическую мишень при лечении БА и деменции.
- Lauretti E., Li J-G., Meco A.D. et al. (2017) Glucose deficit triggers tau pathology and synaptic dysfunction in a tauopathy mouse model. Translat. Psychiatr., Jan. 31 [Epub. ahead of print].
- Lauretti E., Praticò D. (2015) Glucose deprivation increases tau phosphorylation via P38 mitogen‐activated protein kinase. Aging Cell. 14(6): 1067–1074.
- Sandoiu A. (2017) Low levels of glucose in the brain may trigger Alzheimer’s. Medical News Today, Jan. 31 (http://www.medicalnewstoday.com/articles/315571.php).
Юлия Котикович
