Ранее полагалось, что накопление гликогена, полисахарида, образованного из остатков глюкозы, в нейронах пациентов с деменцией является следствием болезни. Тем не менее, новые исследования выявили, что распад гликогена запускает защитный механизм, направленный на борьбу с окислительным стрессом – важным фактором в развитии нейродегенеративных заболеваний.
По информации Всемирной организации здравоохранения, в 2021 году 57 миллионов человек жили с деменцией. Ежегодно в мире фиксируется около 10 миллионов новых случаев заболевания. Болезнь Альцгеймера, являющаяся наиболее частой формой слабоумия, чаще всего встречается у людей старше 65 лет и связана с постепенной гибелью клеток мозга. В 2024 году исследователи установили, что недуг развивается в два этапа.
Считается, что одной из ключевых причин развития болезни Альцгеймера (хотя это мнение вызывает споры) является скопление аномального бета-амилоидного белка в головном мозге. Эти отложения способны нарушать клеточные процессы и связаны с накоплением гликогена в нейронах. Ранее такие скопления сахара рассматривались как следствие заболевания или как механизм компенсации энергетического дефицита.
Ученые из Института Бака, занимающегося изучением старения (США), установили, что нейроны используют гликоген не для выработки энергии, а для защиты от окислительного стресса. При этом, если гликоген не подвергается расщеплению, он начинает оказывать негативное воздействие на клетки.
Международная группа исследователей во главе с Судиптой Бар провела эксперименты с дрозофилами и нейронами человека, полученными из перепрограммированных стволовых клеток пациентов, страдающих деменцией. Активация фермента гликогенфосфорилазы (GlyP), который инициирует распад гликогена, привела к снижению накопления патологического тау-белка на 40%, уменьшила окислительный стресс в 4,5 раза и увеличила продолжительность жизни модельных организмов.
Результаты научной работы, опубликованной в журнале Nature Metabolism, также показали, что вместо использования глюкозы для производства энергии через гликолиз, нейроны направляли ее в пентозофосфатный путь — этот метаболический путь обеспечивает выработку NADPH, важного компонента антиоксидантной системы. Примечательно, что ограничение потребления белка, например, уменьшение содержания дрожжей в рационе дрозофил с 5% до 0,5%, также активирует этот защитный механизм, что приводит к снижению гибели нейронов на 63%. Это может объяснить, почему интервальное голодание и метаболические препараты, такие как агонисты GLP-1, оказывают благотворное воздействие на здоровье мозга.
«Наши исследования позволяют по-новому взглянуть на функцию гликогена в нейронах. Он выполняет не только роль источника энергии, но и является значимым элементом системы защиты мозга», — отметил соавтор исследования профессор Панкадж Капахи (Pankaj Kapahi).
Далее планируется проведение испытаний на млекопитающих и создание технологий доставки лекарственных средств в мозг. Исследователи выражают надежду, что их разработка позволит найти совершенно новые подходы к лечению болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных расстройств.