Ученые из Института Бака по исследованию старения в США сделали важное открытие, которое проливает новый свет на механизмы развития болезни Альцгеймера — одного из самых распространенных и тяжелых нейродегенеративных заболеваний, приводящих к деменции. В своей статье, опубликованной в престижном журнале Nature Metabolism, они раскрыли ключевую роль накопления и расщепления гликогена — запасной формы глюкозы — в нейронах мозга, что ранее считалось малозначимым для функционирования нервных клеток.

До недавнего времени преобладало мнение, что гликоген почти не участвует в работе нейронов, так как его основными депо являются печень и мышцы, где он хранится в больших количествах и служит резервным источником энергии. Однако результаты нового исследования показали, что у пациентов с болезнью Альцгеймера в нейронах происходит избыточное накопление гликогена. Это накопление связано с патологическими процессами, затрагивающими белок тау — один из основных белков, участвующих в поддержании структуры нейронов. В норме тау стабилизирует микротрубочки, однако при болезни Альцгеймера он превращается в токсичные сгустки, которые повреждают клетки мозга и нарушают их работу.

Учёные обнаружили, что накопленный гликоген связывается с белком тау, что препятствует нормальному расщеплению гликогена. В результате в клетках накапливаются токсичные вещества, а их способность защищаться от окислительного стресса значительно снижается. Окислительный стресс является одним из ключевых факторов старения и нейродегенерации — он вызывает повреждения в клетках мозга, способствуя прогрессированию деменции.

Дальнейшие эксперименты позволили установить, что восстановление активности фермента гликогенфосфорилазы (GlyP), который отвечает за расщепление гликогена до глюкозы, помогает снизить повреждения в нейронах. Этот фермент запускает процесс мобилизации запасов сахара, давая клеткам возможность поддерживать энергетический баланс и активировать защитные механизмы. В модели болезни Альцгеймера на мухах дрозофилах ученые показали, что усиление активности GlyP не только уменьшает повреждения мозга, но и продлевает жизнь насекомых, что свидетельствует о потенциальной терапевтической значимости этого подхода.

Особенно интересно, что распавшийся гликоген в нейронах используется не просто для получения энергии, а преимущественно для синтеза молекул, защищающих клетки от окислительного стресса. Это открытие меняет представление о роли сахара в мозге: гликоген становится не только энергетическим ресурсом, но и компонентом защитных биохимических реакций.

Еще одним важным открытием стало то, что ограничение калорий в рационе, известное своим положительным влиянием на здоровье и продолжительность жизни, естественным образом усиливает активность гликогенфосфорилазы. Это приводит к улучшению состояния мозга и снижению нейродегенеративных процессов. Аналогичный эффект был достигнут при использовании вещества 8-Br-cAMP — соединения, которое может активировать фермент GlyP, имитируя эффект диеты с ограничением калорий. Такой подход открывает перспективы для разработки новых лекарственных средств, способных обеспечить пользу диетического ограничения без необходимости строгого изменения рациона, что зачастую трудно соблюдать в долгосрочной перспективе.

Для подтверждения своих выводов ученые провели дополнительные исследования на человеческих нейронах, выращенных из клеток пациентов с деменцией. Полученные данные подтвердили, что механизмы, выявленные на моделях животных, также актуальны и для человека. Это значительно повышает шансы того, что открытия будут успешно применены в клинической практике.

Таким образом, новое исследование выявляет важный биохимический механизм, связанный с гликогеном и белком тау, который способствует развитию болезни Альцгеймера и других форм деменции. Эти данные могут стать основой для создания новых терапевтических стратегий, направленных на восстановление нормального обмена гликогена в нейронах и защиту мозга от окислительного стресса. В долгосрочной перспективе это может помочь замедлить прогрессирование болезни и улучшить качество жизни миллионов пациентов по всему миру.