Mozak sisara troši značajnu količinu energije u obliku adenozin trifosfata (ATP). Ovo je molekul koji ćelije koriste za prenos energije, podstičući na kraju nekoliko bioloških procesa.
Za razliku od drugih organa koji imaju masne ćelije, za neurone i druge ćelije u centralnom nervnom sistemu (CNS) do sada se nije znalo da poseduju očigledne lokalne rezerve energije. Dok astrociti mogu da koriste uskladišteni glikogen za privremenu zaštitu neurona u slučaju niskog nivoa šećera u krvi (tj. hipoglikemije), utvrđeno je da uporni nedostatak glukoze dugoročno doprinosi neurodegeneraciji.
Istraživači sa Instituta Maks Plank za multidisciplinarne studije u Nemačkoj i drugih instituta širom sveta nedavno su sproveli studiju koja istražuje doprinos metabolizma glijalnih masnih kiselina skladištenju energije koju mogu koristiti i druge ćelije u CNS-u.
Njihovi nalazi, objavljeni u Nature Neuroscience, sugerišu da oligodendroglijalni metabolizam lipida može poslužiti kao rezerva energije, pomažući da se prevaziđe nedostatak glukoze i povezana neurodegeneracija.
„Primarni motiv iza našeg nedavnog rada bila je vrlo spekulativna ideja da je mijelin možda evoluirao kao visoko specijalizovana prodavnica lipida“, rekao je Klaus-Armin Nave, autor koji nadgleda rad.
„Predložili smo da se tokom evolucije pojavljivanje mijelina poklopilo sa gubitkom lipidnih kapljica u glijalnim ćelijama povezanim sa aksonom. Hugo Bellen je pokazao kod mutantne Drosophile da će se višak proizvoda glikolize u aksonu pretvoriti u masne kiseline koje su vratili na omotavanje glije i uskladištili kao lipidne kapljice.“
Na osnovu nalaza koje su prethodno prikupili Bellen i drugi istraživači, Nave i njegove kolege su pretpostavili da je mijelin, zaštitni masni sloj koji obuhvata aksone (tj. nervna vlakna) u CNS-u kičmenjaka, mogao evoluirati dok je glija naučila da ‘pakuje’ uskladištene lipide a specifične proteine u membrane koje mogu biti omotane oko aksona. Kao rezultat toga, mijelin može ne samo da olakša prenos signala između ćelija, već i da zadrži svoju prvobitnu ulogu rezerve energije.
„Prvo smo sproveli jednostavne ek vivo eksperimente tako što smo izolovali optički nerv odraslih miševa i stavili ga u kulturu“, objasnio je Nave.
„Preživljavanje njegove populacije glijalnih ćelija je mereno u odsustvu ili prisustvu glukoze u medijumu kulture. Oligodendrociti su iznenađujuće dobro tolerisali nedostatak glukoze, ali samo ako su mogli da razgrađuju masne kiseline iz mijelina i generišu ATP oksidacijom proizvoda razgradnje. u mitohondrijama“.
Prilikom sprovođenja daljih eksperimenata, istraživači su otkrili da energija koju generišu oligodendrociti iz lipida takođe može da podrži električnu aktivnost mijelinizovanih aksona u optičkom nervu. Koristeći mutante miša specifične za ćelije, pokazali su da oligodendroglijalni peroksizomi, male organele koje se nalaze unutar oligodendrocita i mijelina, takođe igraju ulogu u prometu masnih kiselina.
„Kada su uslovnim mišjim mutantima nedostajali transporteri glukoze iz odraslih oligodendrocita, ove ćelije su bile ‘izgladnjele’ in vivo“, rekao je Nave. „Ovo je, međutim, tolerisano, jer ove mijelinizirajuće ćelije imaju neposredan pristup masnim kiselinama, jer se nastavlja normalan promet mijelinskih lipida. Međutim, kada se analiziraju elektronskom mikroskopijom, ovi miševi postepeno gube mijelinske membrane.“
Nalazi koje su prikupili Nave i njegove kolege sugerišu da bi mijelinizovani mozak odraslih sisara mogao da poseduje značajnu rezervu energije koja može pomoći da se privremeno nadoknadi nedostatak energije. Ova otkrića mogu imati važne implikacije za proučavanje poremećaja povezanih sa gubitkom bele materije mozga kao rezultat gladovanja, kao što je anoreksija nervoza.
„Neurodegenerativne bolesti koje su povezane sa postepenim gubitkom mijelina mogu takođe odražavati ovaj mehanizam metabolizma masnih kiselina iz mijelinskog omotača“, dodao je Nave.
„Sada moramo da utvrdimo kako tačno metabolička energija masnih kiselina dobijenih iz mijelina stiže do drugih glijalnih ćelija i aksonskog odeljka, od kojih se čini da svi profitiraju od demijelinizacije. Nagađamo da bi to mogle biti veoma kratke masne kiseline ili ketonska tela.“
