До сих пор считалось, что гликоген — полисахарид из остатков глюкозы — накапливается в нейронах у пациентов с деменцией вследствие болезни. Однако результаты нового исследования показали, что расщепление гликогена активирует защитный механизм для борьбы с окислительным стрессом — ключевым фактором развития нейродегенеративных заболеваний.
По данным ВОЗ, в 2021 году число людей, страдающих деменцией, составило 57 миллионов. Каждый год в мире регистрируют почти 10 миллионов новых случаев. Наиболее распространенная форма слабоумия — болезнь Альцгеймера — чаще всего затрагивает лиц старше 65 лет и характеризуется постепенным отмиранием клеток головного мозга. В 2024 году исследователи установили, что недуг развивается в два этапа.
Одной из основных причин болезни Альцгеймера (хотя эту точку зрения активно оспаривают) считается накопление патогенной формы бета-амилоидного белка в головном мозге. Такие отложения могут нарушать клеточные процессы и связаны с накоплением гликогена в нейронах. Ранее эти запасы сахара рассматривались как побочный эффект болезни или попытка компенсации энергетического дефицита.
Однако ученые из Института Бака по исследованию старения (США) выяснили, что нейроны используют гликоген не для получения энергии, а для защиты от окислительного стресса. Более того, если гликоген не расщепляется, он начинает вредить клеткам.
Международная исследовательская группа под руководством Судипты Бар (Sudipta Bar) провела серию экспериментов на дрозофилах и нейронах человека, полученных из индуцированных (перепрограммированных) стволовых клеток пациентов с деменцией. Активация фермента гликогенфосфорилазы (GlyP) — запускающего расщепление гликогена — снизила накопление патологического тау-белка на 40%, уменьшила окислительный стресс в 4,5 раза и продлила жизнь модельным организмам.
Результаты научной работы, опубликованной в журнале Nature Metabolism, также показали, что вместо использования глюкозы для производства энергии через гликолиз, нейроны направляли ее в пентозофосфатный путь — метаболический маршрут, обеспечивающий производство NADPH — ключевого компонента антиоксидантной защиты. Интересно, что ограничение белка в рационе, например сокращение доли дрожжей с 5% до 0,5% у дрозофил, тоже активировало этот защитный путь, снижая гибель нейронов на 63%. Это может объяснить положительное влияние интервального голодания и метаболических препаратов (вроде GLP-1 агонистов) на здоровье мозга.
«Наше исследование меняет представление о роли гликогена в нейронах. Это не просто запас энергии, а важный компонент системы защиты мозга», — отметил соавтор исследования профессор Панкадж Капахи (Pankaj Kapahi).
Следующим шагом станут испытания на млекопитающих и разработка методов доставки препаратов в мозг. Ученые надеются, что их открытие приведет к созданию принципиально новых способов борьбы с болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными заболеваниями.