Используя новые методы визуализации для изучения метаболизма мозга, исследователи из Университета Кентукки определили резервуар необходимого сахара в мозге. Гликоген служит депо для хранения сахара глюкозы. Лаборатории Рамона Сана, доктора философии, доцента нейробиологии, Онкологического центра Марки Медицинского колледжа Университета Кентукки, и Мэтью Джентри, доктора философии, профессора молекулярной и клеточной биохимии и директора Центра лечения эпилепсии Лафора. Инициатива Медицинского колледжа Университета Кентукки обнаружила, что глюкоза — сахар, используемый для производства клеточной энергии — не единственный сахар, содержащийся в гликогене в головном мозге. Гликоген мозга также содержал другой сахар, называемый глюкозамином. Полное исследование было недавно опубликовано в журнале Cell Metabolism..
Некоторые формы глюкозамина, такие как сульфат глюкозамина и гидрохлорид глюкозамина, являются распространенными добавками, используемыми для улучшения подвижности суставов. Однако внутри клеток глюкозамин является незаменимым сахаром, необходимым для сложных углеводных цепей, которые присоединяются к белкам в процессе, называемом гликозилированием. Эти сахарные цепи украшают белки, а сахарные украшения имеют решающее значение для надлежащего функционирования множества белков.
Обнаружение того, что глюкозамин является основным компонентом гликогена мозга, дает ключевое понимание неврологических заболеваний, вызванных аберрантными гликоген-подобными клеточными агрегатами, называемыми полиглюкозановыми тельцами (PGB). Болезнь Лафора — редкое наследственное детское слабоумие, вызываемое PGBs, и это исследование демонстрирует, что PGBs болезни Lafora секвестрируют глюкозамин, что приводит к многочисленным клеточным нарушениям. PGB также накапливаются в головном мозге с возрастом и у людей с другими формами деменции. Таким образом, открытие того, что гликоген также является хранилищем глюкозамина, имеет широкое значение для понимания неврологических изменений, связанных со старением.
Используя биохимические подходы, исследователи определили сахарный состав гликогена в мышцах, печени и мозге мышей. В отличие от мышечного гликогена, который содержал только 1% глюкозамина, и гликогена печени, который содержал менее 1% глюкозамина, гликоген мозга содержал 25% глюкозамина. «Открытие того, что гликоген мозга состоит из 25% глюкозамина, было ошеломляющим», — заявил Сан.
Сделав это удивительное открытие, они идентифицировали ферменты, ответственные за включение глюкозамина в гликоген и за высвобождение глюкозамина из гликогена. И снова открытие было неожиданным, поскольку эти ферменты — те же самые, что используются для включения глюкозы в гликоген и высвобождения глюкозы из гликогена.
Чтобы понять последствия своих открытий для болезни Лафора и неврологических проблем, возникающих из-за PGB, исследователи использовали свой недавно разработанный метод, называемый матричной лазерной десорбцией / ионизацией, масс-спектрометрией с высокой разрешающей способностью подвижности ионов бегущей волны (MALDI TW IMS) для измерения и визуализировать количество гликогена в разных областях мозга. Они также использовали эту технику для количественной оценки изменений специфических паттернов сахарных украшений на белках во многих областях мозга.
Команда применила MALDI TW IMS для анализа головного мозга здоровых мышей и двух разных мышей моделей болезней накопления гликогена: модели болезни Лафора и модели болезни накопления глюкозы (GSD) типа III. Сан прокомментировал: «Этот новый метод позволяет нам количественно определять количество этих сахаров с высокой точностью, сохраняя при этом пространственное распределение внутри мозга в зависимости от того, где находятся сахара. Крайне важно, чтобы мозг имел правильные сахара в нужном месте внутри. мозг.»
Загрузка...
