4 декабря, 2024

Orsk.today

Будьте в курсе последних событий в России благодаря новостям Орска, эксклюзивным видеоматериалам, фотографиям и обновленным картам.

Открытие механизма повышения энергии мозга

Открытие механизма повышения энергии мозга

краткое содержание: Исследователи определили ключевой механизм определения того, когда мозгу требуется прилив энергии, в котором участвуют астроциты и молекула аденозина. Это открытие может привести к созданию новых методов лечения для поддержания здоровья мозга и долголетия, особенно в борьбе со снижением когнитивных функций и нейродегенеративными заболеваниями.

Исследование показало, что астроциты контролируют нервную активность и активируют пути, снабжающие мозг энергией, обеспечивая его эффективную работу. Это открытие предлагает потенциальные методы лечения таких состояний, как болезнь Альцгеймера.

Ключевые факты:

  1. Астроциты играют решающую роль в обеспечении нейронов энергией во время активности с высокими требованиями.
  2. Молекула аденозина необходима для активации метаболизма глюкозы в астроцитах.
  3. Отключение этого механизма повышения энергии ухудшает работу мозга, память и сон.

источник: Университетский колледж Лондона

Ключевой механизм, который показывает, когда мозгу требуется дополнительный заряд энергии для поддержания его деятельности, был идентифицирован в исследовании на мышах и клетках, проведенном учеными из Лондонского университета.

Ученые говорят, что их результаты, которые были опубликованы в природаЭто открытие может помочь нам разработать новые методы лечения для поддержания здоровья мозга и долголетия, поскольку другие исследования показали, что энергетический метаболизм мозга может нарушаться в позднем возрасте и способствовать ухудшению когнитивных функций и развитию нейродегенеративных заболеваний.

Аденозин активирует метаболизм глюкозы в астроцитах и ​​снабжает нейроны энергией, обеспечивая, чтобы синаптическая функция (нейротрансмиттеры, передающие сигналы связи между клетками) продолжалась быстрыми темпами в условиях высокого спроса на энергию или низкого энергообеспечения. Авторские права: Новости нейронауки

Ведущий автор, профессор Александр Горин (неврология, физиология и фармакология, Университетский колледж Лондона) сказал: «Наш мозг состоит из миллиардов нейронов, которые работают вместе, чтобы координировать многие функции и выполнять сложные задачи, такие как контроль движения, обучение и формирование воспоминаний. Все эти расчеты требуют высокой энергии и требуют постоянной подачи питательных веществ и кислорода.

«Когда наш мозг наиболее активен, например, когда мы выполняем умственно напряженную задачу, наш мозг нуждается в немедленном приливе энергии, но точные механизмы, которые обеспечивают локальное снабжение активных областей мозга метаболической энергией по требованию, до конца не изучены».

READ  Организмы возрастом 830 миллионов лет были найдены запертыми в древней скале

Предыдущие исследования показали, что многие клетки мозга, называемые астроцитами, играют роль в обеспечении нейронов мозга необходимой им энергией. Астроциты, имеющие форму звезд, представляют собой тип глиальных клеток, которые представляют собой ненейрональные клетки, обнаруженные в центральной нервной системе.

Когда соседним нейронам требуется увеличение энергоснабжения, астроциты быстро вмешиваются, активируя свои собственные запасы глюкозы и метаболизируя их, что приводит к увеличению производства и высвобождения лактата. Лактат дополняет запас энергии, доступной для использования нейронами мозга.

Профессор Горин объяснил: «В нашем исследовании мы обнаружили, как именно астроциты способны контролировать использование энергии соседними нейронами и инициировать этот процесс, который обеспечивает дополнительную химическую энергию перегруженным областям мозга».

В серии экспериментов с использованием моделей мышей и образцов клеток исследователи определили набор специфических рецепторов в астроцитах, которые могут обнаруживать и контролировать нервную активность, стимулируя сигнальный путь, в котором участвует важная молекула под названием аденозин.

Исследователи обнаружили, что метаболический сигнальный путь, который аденозин активирует в астроцитах, — это тот же путь, который рекрутирует запасы энергии в мышцах и печени, например, когда мы тренируемся.

Аденозин активирует метаболизм глюкозы в астроцитах и ​​снабжает нейроны энергией, обеспечивая, чтобы синаптическая функция (нейротрансмиттеры, передающие сигналы связи между клетками) продолжалась быстрыми темпами в условиях высокого спроса на энергию или низкого энергообеспечения.

Исследователи обнаружили, что когда они инактивировали ключевые рецепторы астроцитов у мышей, деятельность мозга животного была менее эффективной, включая значительные нарушения мозгового метаболизма, памяти и сна, тем самым показывая, что выявленный ими сигнальный путь жизненно важен для таких процессов, как обучение, память. и спать.

Первый автор и соавтор исследования доктор Шафик Типарамбил, который начал исследование в Лондонском университете, прежде чем переехать в Ланкастерский университет, сказал: «Идентификация этого механизма может иметь более широкие последствия, поскольку это может быть способом лечения заболеваний головного мозга, при которых регулируется энергия мозга. подавляется, например, нейродегенерация и деменция».

READ  Ученые критикуют НАСА за сокращение своей миссии по исследованию за Плутоном | космос

Профессор Горин добавил: «Мы знаем, что энергетический баланс мозга постепенно ослабевает с возрастом, и этот процесс ускоряется при развитии нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

«Наше исследование определяет привлекательную, легко поддающуюся лечению цель и терапевтическую возможность сохранить энергию мозга с целью защиты функций мозга, поддержания когнитивного здоровья и обеспечения долголетия мозга».

Финансирование: Исследователи получили поддержку от Wellcome Foundation, а в исследовании приняли участие ученые из Лондонского университета, Ланкастерского университета, Имперского колледжа Лондона, Королевского колледжа Лондона, Лондонского университета королевы Марии, Бристольского университета, Уорикского университета и Университета Колорадо. .

О новостях нейробиологических исследований

автор: Крис Линн
источник: Университетский колледж Лондона
коммуникация: Крис Лейн — UCL
картина: Изображение взято из новостей нейронауки.

Исходный поиск: Открытый доступ.
«Передача сигналов аденозина астроцитам координирует метаболизм и функции мозга«Александр Горин и др. природа


Резюме

Передача сигналов аденозина астроцитам координирует метаболизм и функции мозга

Расчеты мозга, выполняемые миллиардами нейронов, зависят от адекватного и постоянного поступления питательных веществ и кислорода.

Астроциты, вездесущие соседи нейронов, контролируют поглощение и метаболизм глюкозы в мозге, но точные механизмы метаболической связи между нейронами и астроцитами, которые обеспечивают поддержку энергетических потребностей нейронов по требованию, до конца не изучены.

Здесь мы показываем, используя экспериментальные модели животных in vitro и in vivo, что зависимая от активности нейронов метаболическая активация астроцитов опосредуется нейромодулятором аденозином, действующим на рецепторы A2B астроцитов. Стимуляция рецептора A2B рекрутирует классическую циклическую аденозин-3′,5′-монофосфатпротеинкиназу.

Сигнальный путь, который приводит к быстрой активации метаболизма глюкозы в астроцитах и ​​высвобождению лактата, который дополняет легкодоступный внеклеточный энергетический резерв.

Экспериментальные модели на мышах, включающие условное удаление гена, кодирующего рецептор A2B в астроцитах, продемонстрировали, что опосредованная аденозином метаболическая передача сигналов необходима для поддержания синаптической функции, особенно в условиях высокой потребности в энергии или низкой подачи энергии.

READ  Экзопланета размером с Землю с огненными вулканами обнаружена в обитаемой зоне

Инактивация экспрессии рецепторов A2B в астроцитах привела к серьезному перепрограммированию энергетического метаболизма мозга, предотвращению синаптической пластичности в гиппокампе, значительному ухудшению памяти узнавания и нарушению сна.

Эти данные идентифицируют аденозиновый рецептор A2B как сенсор нейронной активности астроцитов и показывают, что передача сигналов цАМФ в астроцитах регулирует энергетический метаболизм мозга для поддержки их основных функций, таких как сон и память.