Изучение эссенциального и токсического влияния гликогена на ткань головного мозга находится на сегодняшний день в центре внимания многих исследователей. В течение многих лет ученые делали акцент лишь на его нейротоксическом влиянии, оставляя без внимания изучение физиологической роли малых количеств гликогена, постоянно присутствующих в нервной ткани. В ходе двух новых исследований, результаты которых опубликованы недавно, получены доказательства двоякой роли соединения, однако, что влияет на реализацию этих воздействий, предстоит узнать в ходе последующих работ.
В 2007 г. в журнале «Nature Neuroscience» опубликованы результаты исследования, в ходе которого ученые из Института биомедицинских исследований (Institute for Research in Biomedicine — IRB), Барселона, Испания, под руководством доктора Джоан Гвиноварт (by Joan Guinovart) доказали, что болезнь Лафора (БЛ) — редкое смертельное нейродегенеративное расстройство — развивается в результате повреждения нейронов гликогеном, накопившемся в ткани головного мозга. Результаты данного исследования вызвали большой интерес у специалистов. С одной стороны, раскрытие этиологических факторов заболевания позволяло разработать максимально эффективные методы терапии, а с другой — ученые впервые доказали возможность токсического накопления гликогена в структурах головного мозга. Некоторые исследователи скептически отнеслись к результатам работы, полагая, что нейродегенерация вызвана в первую очередь клеточным дисбалансом, а не отложением гликогена.
Недавно в журнале «Human Molecular Genetics» опубликованы результаты нового исследования, в ходе которого ученые доказали, что непосредственно аккумуляция гликогена приводит к гибели нейронов и появлению триггеров клеточного дисбаланса, таких как активация аутофагии и повреждение синапсов. Все перечисленные изменения и являются причинами возникновения такого симптома БЛ, как миоклонические эпилептические судороги.
Долгое время среди специалистов не было однозначного мнения о влиянии гликогена на клеточные структуры головного мозга. Является ли гликоген по-настоящему «троянским конем» для нейронов, как утверждают ученые в статье в «Nature Neuroscience»? Свидетельствует ли этот факт о том, что аккумуляция гликогена всегда является фатальной для клеток? Что способствует ингибированию механизмов синтеза гликогена?
В ходе еще одного исследования, результаты которого опубликованы в журнале «Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism», ученые из Университета Барселоны (University of Barcelona), Испания, пришли к выводу, что нейроны действительно способны аккумулировать гликоген, однако способ накопления несколько отличается от ранее предложенного. Исследователи наблюдали отложение и быстрое использование небольших количеств гликогена. Они доказали существование физиологических механизмов, ответственных за накопление и распад гликогена в тканях мозга. Так, в печени происходит аккумулирование и распад гликогена в больших объемах для поддержания уровня глюкозы в крови, а в нейронах во время сна синтезируется и распадается небольшое количества гликогена. Последний является для нервной ткани не энергетическом запасом, а постоянным источником небольшого количества энергии.
При изучении биологических эффектов гликогена ученые выявили, что данное соединение способствовало поддержанию жизнеспособности культуры нервных клеток мышей при недостаточном поступлении кислорода. К тому же, исследователи доказали, что ингибирование гликогенсинтазы приводило к гибели. Полученные результаты подтверждены другой группой ученых в экспериментах in vivo, моделью которых выступали фруктовые мушки Drosophila melanogaster.
Исследователи пришли к выводу, что гликоген защищает клетки мозга от кислородного голодания, которое может возникать во время родов или при развитии церебральных сосудистых нарушений. В ходе следующих работ ученые надеются узнать его роль при нормальном состоянии и разобраться в механизме его действия.
- Duran J., Gruart A., García-Rocha M. et al. (2014) Glycogen accumulation underlies neurodegeneration and autophagy impairment in Lafora disease. Hum. Mol. Genet., January 22 [Epub ahead of print].
- Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona) (2014) Dual role of brain glycogen revealed by researchers. ScienceDaily, February 27 (www.sciencedaily.com/releases/2014/02/140227142611.htm).
- Saez I., Duran J., Sinadinos C. et al. (2014) Neurons have an active glycogen metabolism that contributes to tolerance to hypoxia. J. Cereb. Blood Flow Metab., February 27 [Epub ahead of print].
Юлия Котикович
