Žinduolių smegenys išeikvoja daug energijos adenozino trifosfato (ATP) pavidalu. Tai molekulė, kurią ląstelės naudoja energijai perduoti, galiausiai paskatindamos keletą biologinių procesų.
Skirtingai nuo kitų organų, kuriuose yra riebalų ląstelių, neuronai ir kitos centrinės nervų sistemos (CNS) ląstelės iki šiol neturėjo akivaizdžių vietinių energijos atsargų. Nors astrocitai gali naudoti sukauptą glikogeną, kad laikinai apsaugotų neuronus esant žemam cukraus kiekiui kraujyje (ty hipoglikemijai), nustatyta, kad nuolatinis gliukozės trūkumas prisideda prie neurodegeneracijos ilgalaikėje perspektyvoje.
Maxo Plancko daugiadalykinių studijų instituto Vokietijoje ir kitų pasaulio institutų mokslininkai neseniai atliko tyrimą, kuriame buvo tiriamas glijos riebalų rūgščių metabolizmo indėlis į energijos kaupimą, kurią taip pat gali panaudoti kitos CNS ląstelės.
Jų išvados, paskelbtos m Gamtos neuromokslairodo, kad oligodendroglijų lipidų metabolizmas gali būti energijos rezervas, padedantis įveikti gliukozės trūkumą ir su tuo susijusią neurodegeneraciją.
„Pagrindinė mūsų naujausio dokumento motyvacija buvo labai spekuliatyvi idėja, kad mielinas galėjo išsivystyti kaip labai specializuota lipidų saugykla“, – sakė šio straipsnio autorius Klausas-Arminas Nave'as.
„Mes pasiūlėme, kad evoliucijos metu mielino atsiradimas sutapo su lipidų lašelių praradimu su aksonu susijusiose glijos ląstelėse. Hugo Bellenas įrodė Drosophila mutante, kad glikolizės produktų perteklius aksone bus paverstas riebalų rūgštimis, kurios yra grąžinama į glia vyniojimą ir saugoma kaip lipidų lašeliai.
Remdamiesi Belleno ir kitų tyrinėtojų anksčiau surinktomis išvadomis, Nave'as ir jo kolegos iškėlė hipotezę, kad mielinas, apsauginis riebalinis sluoksnis, apimantis aksonus (ty nervines skaidulas) stuburinių CNS, galėjo išsivystyti, kai glia išmoko „supakuoti“ saugomus lipidus. ir specifinius baltymus į membranas, kurios gali būti apvyniotos aplink aksonus. Dėl to mielinas gali ne tik palengvinti signalų perdavimą tarp ląstelių, bet ir išlaikyti pradinį energijos rezervo vaidmenį.
„Pirmiausia atlikome paprastus ex vivo eksperimentus, išskirdami suaugusių pelių regos nervą ir patalpindami jį į kultūrą“, – paaiškino Nave'as.
„Jos glijos ląstelių populiacijos išgyvenamumas buvo matuojamas, kai auginimo terpėje nėra gliukozės arba jos buvo. Gliukozės trūkumą stebėtinai gerai toleravo oligodendrocitai, tačiau tik tuo atveju, jei jie galėjo skaidyti riebalų rūgštis iš mielino ir gaminti ATP, oksiduodami skilimo produktus. mitochondrijose“.
Atlikdami tolesnius eksperimentus, mokslininkai nustatė, kad oligodendrocitų iš lipidų generuojama energija taip pat gali palaikyti mielinizuotų aksonų elektrinį aktyvumą regos nerve. Naudojant ląstelėms būdingus pelių mutantus, jie parodė, kad oligodendroglijos peroksisomos, mažos organelės, esančios oligodendrocituose ir mieline, taip pat vaidina svarbų vaidmenį riebalų rūgščių apyvartoje.
„Kai sąlyginiai pelių mutantai neturėjo gliukozės pernešėjų iš suaugusių oligodendrocitų, šios ląstelės buvo „badautos“ in vivo“, – sakė Nave'as. „Tačiau tai buvo toleruojama, nes šios mielinizuojančios ląstelės turi tiesioginę prieigą prie riebalų rūgščių, nes normali mielino lipidų apykaita tęsiasi. Tačiau analizuojant elektronų mikroskopu, šios pelės palaipsniui praranda mielino membranas.”
Nave'o ir jo kolegų surinktos išvados rodo, kad suaugusių žinduolių mielinizuotose smegenyse gali būti daug energijos, kuri gali padėti laikinai kompensuoti energijos trūkumą. Šios išvados gali turėti svarbių pasekmių tiriant sutrikimus, susijusius su smegenų baltosios medžiagos praradimu dėl bado, pavyzdžiui, nervinės anoreksijos.
„Neurodegeneracinės ligos, susijusios su laipsnišku mielino praradimu, taip pat gali atspindėti šį riebalų rūgščių metabolizmo iš mielino apvalkalo mechanizmą”, – pridūrė Nave'as.
„Dabar turime nustatyti, kaip tiksliai iš mielino gautų riebalų rūgščių metabolinė energija pasiekia kitas glijos ląsteles ir aksonų skyrių, kurie, atrodo, gauna naudos iš demielinizacijos. Mes spėliojame, kad tai gali būti labai trumpos riebalų rūgštys arba ketoniniai kūnai.”