Имунните клетки в мозъка на пациенти с невродегенеративни заболявания изпитват силен „глад“ за захар

В началото на всяко дегенеративно заболяване имунните клетки на мозъка, известни като микроглия (малки глиални клетки) започват да усвояват много повече глюкоза, отколкото учените доскоро смятаха. До откритието стига екип от германския център за невродегенеративни болести и Мюнхенския университет „Ludwig-Maximilians“. Резултатите са публикувани в списание „Science Translational Medicine“. Те ще помогнат за по-ефективното и прецизно разчитане на скенерни снимки, на които се вижда разпределението на глюкоза в мозъка. Чрез данните от образната диагностика ще може да се проследи как отговарят малките глиални клетки на назначеното лечение при пациенти с деменция.

Висока активност на мозъка – завишена консумация на захар

Човешкият мозък е един от органите, който се нуждае от най-много енергия, за да функционира. С възрастта и при някои здравословни състояния като например болест на Алцхаймер тази потребност се променя. Д-р Матиас Брендел, заместник-ръководител на отделението по ядрена медицина в болница „LMU Klinikum“ в Мюнхен, пояснява: „Енергийният метаболизъм може да бъде изчислен индиректно, като се проследи разпределението на глюкоза в мозъка. Тя служи като средство за транспортиране на енергия. Много е вероятно там, където концентрацията на глюкоза е най-висока, нуждата от енергия и съответно активността на самия мозък също да са високи.“

Измервателната техника, която обикновено се използва за тази цел е специално разработен ПЕТ скенер (скенер за позитронно-емисионна томография), познат като FDG-PET. Изследваните пациенти приемат воден разтвор с радиоактивна глюкоза, която се разпространява в мозъка. С помощта на скенера се изчислява и визуализира лъчението от захарните молекули. Брендел добавя, че пространствената резолюция е недостатъчна, за да се установи точно в кои клетки се натрупва глюкозата. Получените данни пристигат не само от невроните, но и от микроглия и други видове клетки в мозъка.

Идентифициране на клетките с висока концентрация на глюкоза

„Теоретично сигналът от FDG-PET скенера идва основно от невроните, тъй като се счита, че те са най-големият консуматор на енергия в мозъка“, разказва Кристиан Хаас, професор по биохимия към Мюнхенския университет „Ludwig-Maximilians“. „Решихме да проверим хипотезата и се оказа, че в действителност сигналът идва най-вече от микроглия, поне в началната фаза на невродегенеративното заболяване, когато увреждането на нервите все още е незначително. В тези случаи наблюдаваме завишена консумация на захар от страна на малките глиални клетки*. Според нас те се нуждаят от нея, за да активират остра имунна реакция, която е крайно енергоемка. Такъв имунен отговор може да се отключи например срещу някои групи протеини. Само в напредналия етап от болестта сигналът от PET скенера пристига основно от невроните.“

Заключенията на екипа от Мюнхенския университет се основават на лабораторни проучвания и изображения, получени с PET скенер. Проучването включва около 30 пациенти с деменция – болест на Алцхаймер или така наречената четирикратна таупатия. Получените данни са подкрепени и от изследвания, проведени върху лабораторни мишки, чиито малки глиални клетки или са почти изцяло премахнати, или деактивирани.

В допълнение е приложена новоразработена техника, с чиято помощ е възможно отстранените клетки да се групират по вид, за да се измери консумацията на захар във всеки от тях по отделно.

Перспективите

Брендел пояснява, че FDG-PET скенерът се използва по време на изследвания, свързани с деменция, както и в клиничната практика. Според него резултатите, получени от екипа, съответстват на скенерните изображения и хвърлят светлина върху някои неясни до момента аспекти от невродегенеративните заболявания. Експертът обаче подчертава, че данните не опровергават вече поставената диагноза, а само внасят още яснота за механизма на протичане на тези болести.

Хаас обобщава: „През последните години стана ясно, че малките глиални клетки (микроглия) играят съществена защитна роля при пациенти с болест на Алцхаймер и други невродегенеративни нарушения. Ще ни бъде много полезно, ако можем по неинвазивен начин да наблюдаваме активността им при различните медикаментозни терапии. Така по-лесно и бързо ще разбираме кога те дават резултат и кога - не.“

* Xianyuan Xiang et al. Microglial activation states drive glucose uptake and FDG-PET alterations in neurodegenerative diseases. Science Translational Medicine. 2021.