Descoperirea mecanismului de creștere a energiei creierului

rezumat: Cercetătorii au identificat un mecanism cheie pentru detectarea când creierul are nevoie de un impuls de energie, care implică astrocitele și molecula adenozină. Această descoperire poate duce la noi tratamente pentru a menține sănătatea creierului și longevitatea, în special în combaterea declinului cognitiv și a bolilor neurodegenerative.

Studiul a constatat că astrocitele monitorizează activitatea neuronală și activează căi care alimentează creierul cu energie, asigurând o funcționare eficientă a creierului. Această descoperire oferă tratamente potențiale pentru afecțiuni precum boala Alzheimer.

Fapte cheie:

1. Astrocitele joacă un rol critic în furnizarea de energie neuronilor în timpul activităților cu cerere mare.
2. Molecula de adenozină este esențială pentru activarea metabolismului glucozei în astrocite.
3. Dezactivarea acestui mecanism de creștere a energiei afectează funcția creierului, memoria și somnul.

sursă: Colegiul Universitar din Londra

Un mecanism cheie care dezvăluie când creierul are nevoie de un plus de energie pentru a-și susține activitatea a fost identificat într-un studiu pe șoareci și celule condus de oameni de știință de la Universitatea din Londra.

Oamenii de știință spun că rezultatele lor, care au fost publicate în naturăAceastă descoperire ne poate ajuta să dezvoltăm noi tratamente pentru a menține sănătatea creierului și longevitatea, deoarece alte studii au descoperit că metabolismul energetic al creierului poate fi perturbat târziu în viață și poate contribui la declinul cognitiv și la dezvoltarea bolilor neurodegenerative.

Autorul principal, profesorul Alexander Gorin (Neuroscience, Physiology and Pharmacology, University College London) a spus: „Creierul nostru este alcătuit din miliarde de neuroni, care lucrează împreună pentru a coordona multe funcții și pentru a îndeplini sarcini complexe, cum ar fi controlul mișcării, învățarea și formarea amintirilor. Toate aceste calcule necesită energie ridicată și necesită o aprovizionare constantă cu nutrienți și oxigen.

„Când creierul nostru este cel mai activ, cum ar fi atunci când îndeplinim o sarcină obositoare din punct de vedere mental, creierul nostru are nevoie de un impuls imediat de energie, dar mecanismele exacte care asigură că zonele active ale creierului sunt furnizate local cu energie metabolică la cerere nu sunt pe deplin înțelese.”

Cercetările anterioare au arătat că multe celule ale creierului numite astrocite joacă un rol în furnizarea neuronilor din creier cu energia de care au nevoie. Astrocitele, care au forma stelelor, sunt un tip de celulă glială, care sunt celule non-neuronale care se găsesc în sistemul nervos central.

Atunci când neuronii vecini au nevoie de o creștere a aprovizionării cu energie, astrocitele intervin rapid activându-și propriile depozite de glucoză și metabolizându-le, ducând la creșterea producției și eliberării de lactat. Lactatul suplimentează rezerva de energie disponibilă pentru utilizare de către neuronii din creier.

Profesorul Gorin a explicat: „În studiul nostru, am descoperit exact cum astrocitele sunt capabile să monitorizeze utilizarea energiei de către neuronii lor vecini și să inițieze acest proces care oferă energie chimică suplimentară zonelor congestionate ale creierului”.

Într-o serie de experimente folosind modele de șoarece și mostre de celule, cercetătorii au identificat un set de receptori specifici din astrocite care pot detecta și monitoriza activitatea neuronală, stimulând o cale de semnalizare care implică o moleculă esențială numită adenozină.

Cercetătorii au descoperit că calea de semnalizare metabolică pe care o activează adenozina în astrocite este aceeași cale care recrutează depozitele de energie în mușchi și ficat, de exemplu atunci când facem exerciții fizice.

Adenozina activează metabolismul glucozei în astrocite și furnizează energie neuronilor pentru a se asigura că funcția sinaptică (neurotransmițători care transmit semnale de comunicare între celule) continuă într-un ritm rapid în condiții de cerere mare de energie sau aprovizionare cu energie scăzută.

Cercetătorii au descoperit că atunci când au inactivat receptorii cheie de astrocite la șoareci, activitatea creierului animalului a fost mai puțin eficientă, inclusiv afectarea semnificativă a metabolismului creierului, a memoriei și a tulburărilor de somn, arătând astfel că calea de semnalizare pe care au identificat-o este vitală pentru procese precum învățarea, memoria. si dormi.

Primul autor și coautor al studiului, Dr. Shafiq Thiparambil, care a început studiul la Universitatea din Londra înainte de a se muta la Universitatea Lancaster, a declarat: „Identificarea acestui mecanism poate avea implicații mai largi, deoarece poate fi o modalitate de a trata bolile creierului în care reglarea energiei creierului. este reglat în jos, cum ar fi neurodegenerarea și demența”.

Profesorul Gorin a adăugat: „Știm că echilibrul energetic al creierului slăbește progresiv odată cu vârsta, iar acest proces se accelerează în timpul dezvoltării bolilor neurodegenerative precum boala Alzheimer.

„Studiul nostru identifică o țintă atractivă, ușor de tratat și o oportunitate terapeutică de a salva energia creierului în scopul de a proteja funcția creierului, de a menține sănătatea cognitivă și de a promova longevitatea creierului.”

Finanțare: Cercetătorii au primit sprijin din partea Fundației Wellcome, iar oamenii de știință de la Universitatea din Londra, Universitatea Lancaster, Colegiul Imperial din Londra, Colegiul King din Londra, Universitatea Queen Mary din Londra, Universitatea din Bristol, Universitatea din Warwick și Universitatea din Colorado au participat la studiu .

Despre această știre de cercetare în neuroștiință

autor: Chris Lynn
sursă: Colegiul Universitar din Londra
comunicare: Chris Lane – UCL
imagine: Imagine preluată de la Neuroscience News

Căutare originală: Acces deschis.
„Semnalizarea adenozinei către astrocite coordonează metabolismul și funcția creierului„De Alexander Gorin și colab. natură

un rezumat

Semnalizarea adenozinei către astrocite coordonează metabolismul și funcția creierului

Calculele creierului efectuate de miliarde de neuroni depind de o aprovizionare adecvată și continuă cu nutrienți și oxigen.

Astrocitele, vecinii omniprezent ai neuronilor, controlează absorbția și metabolismul glucozei din creier, dar mecanismele precise ale legăturii metabolice dintre neuroni și astrocite care asigură sprijinul la cerere a nevoilor de energie neuronală nu sunt pe deplin înțelese.

Aici arătăm, folosind modele animale experimentale in vitro și in vivo, că activarea metabolică a astrocitelor dependentă de activitatea neuronală este mediată de neuromodulatorul adenozină care acționează asupra receptorilor A2B astrociților. Stimularea receptorului A2B recrutează adenozin 3′,5′-monofosfat-protein kinaza ciclică clasică.

O cale de semnalizare care duce la activarea rapidă a metabolismului glucozei în astrocite și la eliberarea de lactat, care suplimentează rezerva de energie extracelulară ușor disponibilă.

Modelele experimentale de șoarece care implică ștergerea condiționată a genei care codifică receptorul A2B din astrocite au demonstrat că semnalizarea metabolică mediată de adenozină este esențială pentru menținerea funcției sinaptice, în special în condiții de cerere mare de energie sau de aprovizionare cu energie scăzută.

Inactivarea expresiei receptorilor A2B din astrocite a dus la reprogramarea majoră a metabolismului energetic al creierului, prevenind plasticitatea sinaptică în hipocamp și afectarea semnificativă a memoriei de recunoaștere și perturbarea somnului.

Aceste date identifică receptorul de adenozină A2B ca un senzor al astrocitelor de activitate neuronală și arată că semnalizarea cAMP în astrocite ajustează metabolismul energetic al creierului pentru a-și susține funcțiile de bază, cum ar fi somnul și memoria.