Sinirbilim

Beyin Enerjisini Artırma Mekanizması Keşfedildi

Özet: Araştırmacılar, beynin enerji desteğine ihtiyaç duyduğu zamanı tespit eden, astrositleri ve adenozin molekülünü içeren temel bir mekanizmayı tanımladılar. Bu keşif, özellikle bilişsel gerileme ve nörodejeneratif hastalıklarla mücadelede beyin sağlığını ve uzun ömürlülüğü korumak için yeni tedavilere yol açabilir.

Çalışma, astrositlerin nöronal aktiviteyi izlediğini ve enerji tedarik yollarını aktive ederek verimli beyin fonksiyonu sağladığını buldu. Bu çığır açan buluş, Alzheimer hastalığı gibi durumlar için potansiyel tedaviler sunuyor.

Ana unsurlar:

  1. Astrositler, nöronların yoğun aktivite sırasında ihtiyaç duyduğu enerjiyi sağlamada önemli rol oynarlar.
  2. Adenozin molekülü astrosit glikoz metabolizmasının aktive edilmesi için gereklidir.
  3. Bu enerji artırma mekanizmasının bozulması beyin fonksiyonlarını, hafızayı ve uykuyu bozar.

Kaynak: Üniversite

UCL bilim insanlarının öncülüğünde fareler ve hücreler üzerinde yapılan bir çalışmada, beynin aktivitesini desteklemek için ek enerjiye ihtiyaç duyduğu zamanı tespit eden temel bir mekanizma tanımlandı.

Bilim insanları, yayımlanan bulgularının DoğaDiğer araştırmalar, beyin enerjisi metabolizmasının yaşamın ilerleyen dönemlerinde bozulabileceğini ve bilişsel gerilemeye ve nörodejeneratif hastalıkların gelişimine katkıda bulunabileceğini ortaya koyduğundan, beyin sağlığını ve uzun ömürlülüğü korumak için yeni tedavilere ışık tutabilir.

Bu bir beyni gösteriyor.
Adenozin, astrosit glikoz metabolizmasını aktive eder ve nöronlara enerji sağlar, böylece sinaptik işlevin (hücreler arasında iletişim sinyallerini ileten nörotransmitterler) yüksek enerji talebi veya düşük enerji tedariki koşulları altında hızla devam etmesini sağlar. Kaynak: Nörobilim Haberleri

Baş yazar Profesör Alexander Gourine (UCL Nörobilim, Fizyoloji ve Farmakoloji) şunları söyledi: “Beynimiz, birlikte çalışarak çok sayıda işlevi koordine eden ve hareket kontrolü, öğrenme ve hafıza oluşturma gibi karmaşık görevleri yerine getiren milyarlarca sinir hücresinden oluşur. Tüm bu hesaplamalar çok enerji gerektirir ve kesintisiz besin ve oksijen tedariki gerektirir.

“Beynimiz daha aktif olduğunda, örneğin zihinsel olarak zorlayıcı bir görev yaptığımızda, beynimiz anında enerjiye ihtiyaç duyar, ancak metabolik enerjinin aktif beyin bölgelerine talep üzerine yerel olarak sağlanmasını sağlayan kesin mekanizmalar tam olarak anlaşılmamıştır.”

Önceki araştırmalar, astrosit adı verilen çok sayıda beyin hücresinin beyin nöronlarına ihtiyaç duydukları enerjiyi sağlamada rol oynadığını göstermiştir. Yıldızlara benzeyen astrositler, merkezi sinir sisteminde bulunan nöronal olmayan hücreler olan bir tür glial hücredir.

Komşu nöronlar enerji tedarikinde artışa ihtiyaç duyduğunda, astrositler kendi glikoz depolarını ve metabolizmalarını hızla aktive ederek harekete geçerler ve bu da laktat üretiminin ve salınımının artmasına yol açar. Laktat, beyindeki nöronlar tarafından kullanılmaya hazır olan enerji havuzunu destekler.

Profesör Gourine şöyle açıklıyor: “Çalışmamızda, astrositlerin komşu sinir hücrelerinin enerji kullanımını nasıl izleyebildiğini ve yoğun beyin bölgelerine ek kimyasal enerji ileten bu süreci nasıl başlatabildiğini tam olarak bulduk.”

Fare modelleri ve hücre örnekleri kullanılarak yapılan bir dizi deneyde araştırmacılar, astrositlerde nöronal aktiviteyi tespit edip izleyebilen ve adenozin adı verilen temel bir molekülü içeren bir sinyal yolunu tetikleyebilen belirli bir reseptör kümesi tanımladılar.

Araştırmacılar, adenozinin astrositlerde aktive ettiği metabolik sinyal yolunun, örneğin egzersiz yaptığımızda kas ve karaciğerdeki enerji depolarını harekete geçiren yolla tamamen aynı olduğunu buldular.

Adenozin, astrosit glikoz metabolizmasını aktive ederek nöronlara enerji sağlar ve böylece yüksek enerji talebi veya düşük enerji temini koşullarında bile sinaptik fonksiyonun (hücreler arası iletişim sinyallerini ileten nörotransmitterler) hızla devam etmesini sağlar.

Araştırmacılar, farelerde anahtar astrosit reseptörlerini devre dışı bıraktıklarında, hayvanın beyin aktivitesinin daha az etkili olduğunu, genel beyin metabolizmasında, hafızada ve uyku düzeninde önemli bozulmalar meydana geldiğini buldular. Böylece, tanımladıkları sinyal yolunun öğrenme, hafıza ve uyku gibi süreçler için hayati önem taşıdığını gösterdiler.

Çalışmaya UCL’de başlayıp daha sonra Lancaster Üniversitesi’ne geçen ilk ve eş yazar Dr. Shefeeq Theparambil şunları söyledi: “Bu mekanizmanın tanımlanması, nörodejenerasyon ve bunama gibi beyin enerjetiğinin aşağı düzenlendiği beyin hastalıklarını tedavi etmenin bir yolu olabileceğinden daha geniş kapsamlı etkilere sahip olabilir.”

Profesör Gourine şunları ekledi: “Yaşlanmayla birlikte beyin enerji homeostazının giderek bozulduğunu ve Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıkların gelişimi sırasında bu sürecin hızlandığını biliyoruz.

“Çalışmamız, beyin fonksiyonunu koruma, bilişsel sağlığı sürdürme ve beyin ömrünü uzatma amacıyla beyin enerjisi kurtarma için çekici, kolayca ilaçlanabilir bir hedef ve terapötik fırsat tanımlıyor.”

Finansman: Wellcome tarafından desteklenen çalışmada UCL, Lancaster Üniversitesi, Imperial College London, King’s College London, Queen Mary University of London, Bristol Üniversitesi, Warwick Üniversitesi ve Colorado Üniversitesi’nden bilim insanları yer aldı.

Bu sinirbilim araştırma haberi hakkında

Soyut

Astrositlere adenozin sinyali beyin metabolizmasını ve işlevini koordine ediyor

Milyarlarca sinir hücresi tarafından gerçekleştirilen beyindeki işlem, yeterli ve kesintisiz besin ve oksijen teminine bağlıdır.

Nöronların her yerde bulunan glial komşuları olan astrositler, beyindeki glikoz alımını ve metabolizmasını yönetir; ancak nöronlar ve astrositler arasındaki, nöronal enerji ihtiyaçlarının talep üzerine karşılanmasını sağlayan metabolik bağlantının kesin mekanizmaları tam olarak anlaşılmamıştır.

Burada, deneysel in vitro ve in vivo hayvan modelleri kullanarak, astrositlerin nöronal aktiviteye bağlı metabolik aktivasyonunun, astrosit A2B reseptörleri üzerinde etkili olan nöromodülatör adenozin tarafından aracılık edildiğini gösteriyoruz. A2B reseptörlerinin uyarılması, kanonik siklik adenozin 3′,5′-monofosfat-protein kinazını devreye sokar

Astrosit glikoz metabolizmasının hızla aktive olmasına ve hücre dışı kolayca ulaşılabilen enerji substratları havuzunu tamamlayan laktat salınımına yol açan bir sinyal yolu.

Astrositlerdeki A2B reseptörlerini kodlayan genin koşullu olarak silinmesini içeren deneysel fare modelleri, adenozin aracılı metabolik sinyallemenin, özellikle yüksek enerji talebi veya düşük enerji temini koşulları altında sinaptik fonksiyonun sürdürülmesi için gerekli olduğunu göstermiştir.

Astrositlerde A2B reseptör ifadesinin baskılanması, beyin enerji metabolizmasında önemli bir yeniden programlamaya yol açtı, hipokampüste sinaptik plastisiteyi engelledi, tanıma hafızasını ciddi şekilde bozdu ve uykuyu bozdu.

Bu veriler adenozin A2B reseptörünü nöronal aktivitenin astrosit sensörü olarak tanımlıyor ve astrositlerdeki cAMP sinyallemesinin uyku ve hafıza gibi temel işlevlerini desteklemek için beyin enerji metabolizmasını ayarladığını gösteriyor.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/energy-brain-astrocytes-26398/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu