В США от болезни Альцгеймера страдают более 5 млн человек. Полномасштабному развитию этого нейродегенеративного недуга обычно предшествует стадия умеренных когнитивных нарушений. Они включают в себя проблемы с мышлением, суждением или памятью, которые становятся заметны, но еще не влияют на повседневную жизнь пациента.
Как показали недавние исследования, еще до того, как появляются первые симптомы когнитивных проблем, в мозге начинает снижаться уровень сахара.
Между тем глюкоза крайне необходима для правильного функционирования мозга. Этот орган очень сильно зависит от данного источника энергии.
Ученые из Университета Темпл в Филадельфии решили подробно изучить то, как недостаток глюкозы может повлиять на мозг.
Ранее удалось установить: чтобы компенсировать нехватку сахара, мозг начинает накапливать белок под названием фосфорилированный тау-белок. Известно, что тау-белки формируют так называемые «клубки», блокирующие перенос питательных веществ к нейронам и вызывающие смерть мозговых клеток. Большое количество тау-«клубков» обычно ассоциируется с увеличением степени тяжести болезни Альцгеймера и деменции.
Изучение данного механизма in vitro показало, что накапливание тау-белков связано с активацией пути P38 киназа.
В новом исследовании ученые продолжили изучение этих механизмов на лабораторных мышах. Грызунов использовали в качестве модели, на примере которой воспроизводились нарушения памяти и патологии тау-белка, характерные при болезни Альцгеймера.
На протяжении нескольких месяцев некоторым грызунам вводили 2-дезоксиглюкозу - вещество, препятствующее проникновению глюкозы в клетку и ее переработке в энергию. В конце эксперимента у животных тестировали память и обучаемость с помощью лабиринтов.
Выяснилось, что испытывавшие дефицит глюкозы мыши справлялись с когнитивными тестами намного хуже, чем те, кто не получал 2-дезоксиглюкозу. Кроме того, анализ выявил аномальную работу синапсов нейронов в мозге таких мышей. Кодирование и хранение воспоминаний оказались нарушены, поскольку межнейронные синапсы не могли должным образом обмениваться информацией.
Более того, у грызунов, которых лишали глюкозы, было много фосфорилированного тау-белка и погибших мозговых клеток.
Дальнейшее изучение активации пути P38 киназа показало, что она напрямую связана с ухудшением памяти. По словам ученых, получено множество свидетельств, указывающих на то, что P38 участвует в развитии болезни Альцгеймера. Данные также говорят в пользу того, что даже недолгие эпизоды хронической депривации глюкозы могут навредить мозгу.
«Высока вероятность того, что подобного рода эпизоды связаны с диабетом, который представляет собой состояние, при котором глюкоза не может проникнуть в клетку. Инсулинорезистентность при сахарном диабете 2-го типа является известным фактором риска деменции», - отмечает исследователь доктор Доменико Пратико (Domenico Praticò).
По мнению авторов исследования, P38 может рассматриваться как потенциально новая «мишень» для лекарств при болезни Альцгеймера.
Они также подчеркивают, что впервые удалось доказать на примере экспериментов на живых организмах, что лишение мозга глюкозы (путем активации сигнального пути P38) вызывает проблемы с памятью и синаптическими контактами, а также гибель нейронов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Translational Psychiatry.