Prekvapivý objav: Tuky zohrávajú kľúčovú úlohu vo fungovaní mozgu

Nový výskum Austrálskeho inštitútu pre bioinžinierstvo a nanotechnológie (AIBN) odhalil, že neuróny v mozgu využívajú tuky ako zdroj energie. Tento prevratný objav spochybňuje desaťročia vedeckých poznatkov a otvára dvere novým možnostiam liečby neurologických ochorení.

Po dlhé roky prevládal názor, že zdravé neuróny, komunikačné bunky mozgu, čerpajú energiu výlučne z glukózy a jej metabolitov. Avšak tím pod vedením Dr. Merji Joensuu z AIBN preukázal, že určité tuky sú nevyhnutné pre správnu funkciu týchto buniek.

"Mozog vyžaduje značné množstvo energie na udržanie neuronálnej komunikácie a všeobecne sa predpokladalo, že táto energia pochádza z našej stravy," uviedla Dr. Joensuu.

"Naše prekvapenie bolo o to väčšie, keď sme zistili, že to nie je celkom pravda. Neuróny si sami vytvárajú malé molekuly tuku – mastné kyseliny – v rámci vlastného metabolizmu tukov v mozgu. Tieto tuky sa používajú na generovanie energie potrebnej na fungovanie mozgových buniek."

Komentár redakcie: Tento objav preukazuje, že tuky sú oveľa dôležitejšie pre fungovanie mozgu, než sa doteraz predpokladalo. Nielenže slúžia ako zdroj energie, ale aj pomáhajú udržiavať komplexné procesy v mozgu. Toto zistenie môže viesť k vývoju nových terapií pre rôzne neurologické ochorenia.

"Zistili sme, že tieto mastné kyseliny zohrávajú takú významnú úlohu pri zásobovaní neurónov energiou, že bez nich bunky strácajú energiu a nakoniec prestanú fungovať."

Štúdia sa zamerala na gén s názvom DDHD2, ktorý umožňuje neurónom rozkladať tuky a produkovať mastné kyseliny.

"Keď je DDHD2 zmutovaný, ako je to vidieť u ľudí s HSP54, zriedkavou formou dedičnej spastickej paraplégie, neuróny strácajú prístup k týmto esenciálnym mastným kyselinám, čo vedie k zlyhaniu energie a progresívnemu neurologickému úpadku," vysvetlila Dr. Joensuu.

"Náš výskum naznačuje, že u ľudí s HSP54 môže byť táto nerovnováha mastných kyselín a strata energie základnou príčinou svalovej stuhnutosti, problémov s chôdzou a zlej koordinácie."

"Mnohí tiež zažívajú kognitívne oneskorenia a vývojové problémy, pretože mozgové bunky postupne strácajú schopnosť fungovať a komunikovať."

Výskumníci z AIBN, Nyakuoy Yak a Saber Abd Elkader, úzko spolupracovali s Dr. Joensuu na preskúmaní toho, ako gén funguje v zdravých neurónoch a čo sa stane, keď nefunguje.

"DDHD2 funguje ako prepínač pre túto energetickú dráhu poháňanú tukom," povedala Dr. Joensuu.

"Keď nefunguje správne, neuróny nemajú prístup k tukom, ktoré potrebujú, a začnú im dochádzať zásoby energie."

Tím zistil, že za normálnych podmienok pochádza približne 20 % energie neurónu, a dokonca viac počas vysokej aktivity, z tohto procesu spaľovania tukov.

Dôsledky straty tejto energetickej dráhy presahovali nízku hladinu energie.

"Týmto neurónom nielenže dochádzalo palivo, ale aj sa rozpadali inými spôsobmi," povedala Dr. Joensuu.

"Videli sme problémy s komunikáciou, spracovaním proteínov a dokonca aj s tým, ako si bunky udržiavajú svoju štruktúru."

Prelom nastal, keď tím pridal aktivované formy chýbajúcich mastných kyselín, konkrétne kyseliny myristovú, palmitovú a stearovú, späť do postihnutých mozgových buniek.

"Bolo neuveriteľne povzbudivé vidieť, aká účinná bola táto liečba v laboratóriu," povedala Dr. Joensuu.

Aj v neurónoch s chybným DDHD2 sa obnovila produkcia energie, mitochondrie začali opäť fungovať a ďalšie kľúčové procesy sa vrátili do normálu.

Aj keď v súčasnosti neexistuje žiadny liek na HSP54, tieto zistenia otvárajú novú cestu k terapiám.

Tím sa domnieva, že táto energetická dráha poháňaná tukom by mohla byť relevantná aj pre iné neurologické ochorenia, pri ktorých zlyhanie energie zohráva úlohu, vrátane demencie a metabolických ochorení mozgu.

"Je to prvýkrát, čo vidíme, že terapia založená na tukoch vykazuje takýto prísľub pre HSP54," povedala Dr. Joensuu.

"Naznačuje to, že tuky nielenže poháňajú mozog, ale pomáhajú aj udržiavať jeho zložité mechanizmy v hladkom chode."

Tím teraz dúfa, že ich objav povedie k novým stratégiám liečby a hlbšiemu pochopeniu toho, ako neuróny prežívajú, bojujú a potenciálne sa zotavujú.

Výskum bol publikovaný v časopise Nature Metabolism.