Низкий уровень глюкозы в головном мозге может вызвать болезнь Альцгеймера

Авторы нового исследования связывают недостаток глюкозы с когнитивными нарушениями и деменцией. Полученные результаты были опубликованы в научном журнале Translational Psychiatry.

Актуальность проблемы

Много миллионов человек в мире живут с деменцией и болезнью Альцгеймера. Перед тем, как у них будет развиваться болезнь, многие пациенты испытывают легкую форму когнитивных нарушений. Это может включать в себя проблемы, связанные с их рассуждениями или памятью, но которые не мешают повседневной деятельности.

Недавние исследования показали, что еще до появления первых признаков когнитивных нарушений уровни глюкозы в головном мозге начинают снижаться. Глюкоза имеет решающее значение для хорошего когнитивного функционирования. На самом деле, наш головной мозг в значительной степени зависит от этого источника энергии, используя половину всего сахара, поступающего в наш организм.

Авторы этого исследования изучили, какое воздействие на головной мозг оказывает недостаток глюкозы. Доктор Доменико Пратико (Domenico Pratico) в предыдущем исследовании показал: чтобы компенсировать недостаток глюкозы, мозг накапливает белок под названием фосфорилированный тау. Тау-белок затем создает так называемые клубки — «gridlocks«, это скрученные волокна тау, которые блокируют транспортировку питательных веществ к нейронам. В конце концов, эти клубки вызывают гибель клеток головного мозга. Большее число тау-клубков, как правило, связано с увеличением тяжести болезни Альцгеймера и деменции. Пратико исследовал этот механизм в пробирке и доказал, что накопление тау происходит с использованием P38 киназы.

Материалы и методы исследования

В новом исследовании ученые изучили механизм тау-фосфорилирования в ответ на отсутствие глюкозы в естественных условиях. Пратико с соавторами использовали мышей, которые были генетически модифицированы и имели проблемы, типичные для болезни Альцгеймера.

Когда мышам было 4 — 5 месяцев, некоторым из них вводили 2-дезоксиглюкозу — химическое соединение, которое мешает глюкозе попадать в клетку и производить энергию. Мышам вводили вещества в течение нескольких месяцев, затем у них протестировали когнитивные функции при помощи лабиринтов, чтобы оценить память и обучение.

Результаты научной работы

Исследователи выявили, что мыши, лишенные глюкозы, выполнили тесты намного хуже, чем те, которым не вводили 2-дезоксиглюкозу. Кроме того, микроскопическая оценка головного мозга мышей показала, что нейроны у мышей, лишенных глюкозы, имели аномальное синаптическое функционирование. У них была нарушена память, поскольку синапсы не могли должным образом взаимодействовать друг с другом. Кроме того, исследователи также обнаружили высокие уровни фосфорилированного тау и большого числа мертвых клеток в мозге  этих мышей.

Ученые исследовали активацию P38 киназы и обнаружили, что она напрямую связана с дефицитом памяти.

«Результаты очень интересны», — говорит Пратико. «Сейчас существует много свидетельств, что P38 киназа участвует в развитии болезни Альцгеймера».

Результаты подтверждают, что даже небольшое хроническое лишение глюкозы может привести к повреждению головного мозга. Существует высокая вероятность того, что это связано с диабетом. Диабет 2 типа является известным фактором риска развития деменции, объясняют исследователи.

Авторы пришли к выводу, что лишение головного мозга глюкозы путем активации р38 киназы вызывает проблемы с памятью и когнитивные нарушения, синаптические нарушения между нейронами и нейрональную смерть.

«Препараты, ориентированные на эту киназу в головном мозге, могут представлять подходящий терапевтический подход для лечения болезни Альцгеймера. Препарат, ориентированный на этот белок, может принести большую пользу для пациентов», — заключает Пратико.

Однако авторы другого исследования заявляют, что высокий уровень сахара в крови может привести к осложнениям инфаркта.

Подробнее в научной статье:

Lauretti E. et al. Glucose deficit triggers tau pathology and synaptic dysfunction in a tauopathy mouse model //Translational Psychiatry. – 2017. – Т. 7. – №. 1. – С. e1020.