Регулаторни механизми на навлегување на нервната гликоза општество Макс Планк

вовед

Дебелината и придружните секундарни болести (на пр. Кардиоваскуларни болести и дијабетес мелитус) сега достигнаа епидемиски размери. Во светот има повеќе од милијарда возрасни со прекумерна тежина, од кои најмалку 300 милиони се дебели [1]. Додека светската инциденца на дебелина (позната и како дебелина) беше 4,8 проценти кај мажите и 7,9 проценти кај жените во 1980 година, таа е скоро двојно зголемена во последните три децении (9,8 проценти за мажи и 13,8 проценти за Womenени, 2008) [2]. Дебелината претставува еден од најголемите социјални, медицински и економски предизвици за нашето општество (Сл. 1).

механизми

Сл. 1: Преваленца за дебелина (БМИ ≥ 30 кг/м2) за мажи и жени во 1980 и 2008 година. БМИ или индекс на телесна маса ја поставува телесната тежина во однос на големината на телото.

Веќе неколку години, истражувањето на дебелината се повеќе се фокусира на мозокот. Истражувањето на гените кои се поврзани со индексот на телесна маса (БМИ) кај луѓето покажува дека поголемиот дел од овие гени се одговорни за метаболичките процеси во мозокот [3]. Покрај тоа, голем број наследни метаболички болести кои се базираат на промени во индивидуални гени и доведуваат до прекумерна тежина и дебелина, покажуваат дека погодените гени се скоро исклучиво активни во нервните клетки на мозокот и Б. регулирајте го внесувањето храна [4].

Нервните клетки (неврони) зависат од гликозата за одржување на нивната функција, а метаболизмот на мозокот зависи од соодветниот транспорт на гликоза од крвта. За таа цел, специјалните транспортни протеини го снабдуваат мозокот со гликоза, неговиот најважен носител на енергија. Транспортниот протеин GLUT1 се наоѓа на васкуларните клетки на крвно-мозочната бариера, што обезбедува транспорт на глукоза низ бариерата на крвно-мозочната бариера. Промените во овој транспортер на гликоза може да доведат до значително нарушување на невронската функција. Ако функцијата на GLUT1 е ограничена, како кај GLUT1 дефицит синдромот, ова се манифестира во мозочни напади, психомоторно одложување на развојот и сложени нарушувања на движењето [5].

Влијание на диета со многу маснотии врз внесувањето на нервната гликоза

Диетата богата со маснотии може брзо да доведе до трајно нарушување на енергијата и рамнотежата на гликозата во телото [6]. Во експерименти врз животни, научниците успеаја да докажат дека дури и краткорочна диета со многу маснотии доведува до драстично намалување на транспортерот на глукоза GLUT1 на крвно-мозочната бариера. Само три дена по започнувањето на диета со многу маснотии, количината на GLUT1 се намали до 50 проценти. Потоа се утврдени со помош на емисиона компјутерска томографија, метод за сликање, квантитативните вредности на метаболизмот на мозокот. Мерењата покажаа значително намалување на внесувањето на гликоза, особено во областите кои се одговорни за регулирање на енергетската хомеостаза (Сл. 2).

Сл. 2: Репрезентативна илустрација на региони на намалено внесување на гликоза по три дена диета со многу маснотии. Сино-белите области покажуваат специфични региони со значително намалено внесување на глукоза.

Понатамошните истражувања покажаа дека зголемените нивоа на заситени масни киселини, како на пр Б. палмитинска киселина, акутно го наруши транспортот на гликоза на васкуларните клетки. Интересно, количината на GLUT1 на крвно-мозочната бариера се врати во нормала по еден месец.

VEGF како регулатор на нервната рамнотежа на глукозата

За да тестираат дали намалувањето на GLUT1 на крвно-мозочната бариера доведува до зголемено ослободување на VEGF без оглед на исхраната со многу маснотии, истражувачите користеле модел на глушец во кој тие биле во можност специјално да го намалат GLUT1 во васкуларните клетки на крвно-мозочната бариера . Откриено е дека само неколку дена по исклучувањето или намалувањето на количината на транспортерот за глукоза GLUT1, нивоата на VEGF во серумот се зголемија.

Во системот на клеточна култура со васкуларни клетки, истражувачите тогаш можеа да покажат дека VEGF е во можност да го врати намалувањето на транспортот на глукоза предизвикано од палмитинска киселина. Глувците на диета со висока содржина на маснотии на кои им бил даден рекомбинантен VEGF, биле испитани и со слики. Преку оваа интервенција можеше ин виво, тоа е, кај живото животно, може да се постигне нормализирање на внесувањето на гликоза во мозокот. Ова ја идентификуваше сигналната патека VEGF како важен регулаторен механизам во навлегувањето на глукозата во мозокот.

Во последниве години се покажа дека Алцхајмеровата болест е тесно поврзана со метаболизмот на глукозата во мозокот [9]. За да се испита влијанието на VEGF врз оваа болест, нокаут глувците специфични за макрофагите VEGF беа прекрстени со глувци кои беа генетски предиспонирани за Алцхајмерова болест. Овие глувци од Алцхајмерова болест носат човечки варијанти на гени поврзани со Алцхајмерова болест, специфично презенилин-1 и протеин претходник на амилоид (APP). Бихејвиорални експерименти покажаа дека потомството на вкрстените глувци има сериозен когнитивен дефицит дури и пред почетокот на симптомите на Алцхајмерова болест. При подетално испитување на мозокот на овие глувци, научниците откриле значително зголемени маркери за невроинфламација, воспаление на мозочното ткиво. ВЕГФ произведен од макрофагите е одлучувачки фактор во регулирањето на когнитивните нарушувања поврзани со Алцхајмерова болест.

Себичниот мозок?

Дисрегулацијата на метаболизмот на нервната гликоза има далекусежни последици за целото тело. Со активирање на симпатичкиот нервен систем, мозокот ја инхибира секрецијата на инсулин во бета клетките на панкреасот и со тоа го спречува (зависно од инсулин) навлегувањето на глукозата во мускулното и масното ткиво [10]. Со овој чекор, мозокот гарантира дека гликозата се користи првенствено за сопствен метаболизам на невроните. Исхрана богата со маснотии и заситени масни киселини акутно го намалува навлегувањето на глукозата преку крвно-мозочната бариера, при што мозокот се обидува да му се спротивстави на ова со зголемено ослободување на VEGF од воспалителните клетки, периваскуларните макрофаги. На долг рок, ова може да доведе до хронични, под-акутни воспалителни реакции кои ги карактеризираат болести поврзани со дебелината.

Сумирајќи, може да се види дека дури и краткорочна диета со многу маснотии доведува до брза и трајна промена на метаболизмот. Презентираните резултати доведуваат до подобро разбирање на акутната регулација на метаболизмот од страна на мозокот и покажуваат можни почетни точки за развој на нови терапии за секундарни болести на дебелина.