Мозъкът може да си набавя енергия не само от глюкозата, а и от миелина

Ако попитате някой невроучен от къде мозъкът си набавя енергия, той ще ви каже, че това става чрез глюкозата в кръвта. И, да, отговорът е правилен, но не е изчерпателен.

Мозъкът се нуждае от огромни количества енергия, но съхранява много малка част от нея. Само няколко минути без енергия са достатъчни, за да бъде нарушена нормалната мозъчна функция. Десетилетия наред този недостатък на мозъка оформяше представата на учените за когнитивните ни способности, някои заболявания и механизмите за оцеляване. Откритието, че мозъкът не може да работи без постоянно подаване на енергия, помогна при разгадаване ролята на мозъчната циркулация и пагубния ефект от инсултите и даде обяснение защо дори кратък период на хипогликемия може да доведе до нарушен мисловен процес.

Оказва се обаче, че мозъкът използва и миелиновата обвивка като източник на енергия, което може би хвърля нова светлина върху неговия метаболизъм.

Енергията в мозъка се обработва и разпределя между клетките

Първите пропуквания в теорията за глюкозата като единствен източник на енергия за мозъка са установени при изследване на астроцитите. През 90-те години на миналия век изследователи откриват, че астроцитите могат да усвояват глюкозата и да превръщат част от нея в лактат, който по-късно невроните използват като гориво.

Първоначално твърдението изглежда противоречиво, защото оборва идеята, че метаболизмът зависи основно от работата на невроните, но днес все по-често е обект на дискусия в научните среди. Учените стигат до заключението, че мозъкът не просто получава енергия. Тя може да бъде обработена, преразпределена и споделена между различните видове клетки.

Непознатата роля на олигоденродицитите

През последното десетилетие, след задълбочено изследване на миелина и олигодендроцитите, които го произвеждат, се появи още една теория. Миелинът се смяташе за изолационен материал – мастна обвивка, която позволява на електрическите импулси да преминават бързо през аксоните. Оказва се, че, до известна степен, доставяйки лактат чрез монокарбоксилатите, олигодендроцитите допринасят за добрата метаболитна функция на аксоните. По този начин се поддържа тяхната възбудимост и структурна цялост. Когато спрат да подпомагат аксоните, се наблюдава дегенерация, въпреки наличието на миелин.

Миелинът не само като изолационен материал, но и като източник на енергия?

Изводът е, че бялото вещество в мозъка служи ни само за обвивка. То е жива инфраструктура, която трябва да се поддържа, подхранва и възстановява. Аксоните и олигодендроцитите зависят едни от други. За да комуникират, невроните се нуждаят не само от скорост на електрическите импулси, но и от подпомагане на метаболитната дейност, което се влияе динамично от невронната активност.

Все пак, дори гореописаният подробен модел, не засяга един много важен аспект. Според проф. Карлос Матуте от University of the Basque Country е време да се преразгледа функцията на самия миелин. Веществото е едно от най-богатите на липиди в човешкото тяло, а липидите, знаем, съхраняват големи количества химична енергия. Засега обаче миелинът продължава да се приема като пасивен компонент, който е важен за преминаването на сигналите до мозъка и се уврежда при някои заболявания. Дали миелинът, поне донякъде, не съхранява резерви от енергия за мозъка?

Изследване върху мозъка на маратонци

Расте броят на научните доказателства, които насочват вниманието именно в тази посока. Екипът на проф. Матуте извършва образни изследвания върху мозъка на атлети на дълго разстояние преди и след маратон. Снимките от ЯМР показват, че непосредствено след края на състезанието съдържанието на миелин в няколко снопа аксони намалява. Два месеца по-късно нивата на миелин там са възстановени. Резултатите разкриват, че, когато е изложен на силен енергиен стрес, тоест когато се нуждае от много енергия, мозъкът може да я извлече временно от богатия на липиди миелин и след това да запълни липсата й в периода на възстановяване.

Разбира се, тук трябва да се вземат предвид някои особености. ЯМР сигналите не са директни и няма образна техника, която може да докаже, че липидите в миелина на мозъка на атлетите са били използвани като гориво.

Други изследвания, доказващи ролята на миелина като енергиен резерв

Други екипи, които са изследвали лабораторни мишки, стигат до почти същото заключение като Матуте и колегите му. Учени от лабораторията на Клаус-Армин Нейв откриват, че миелиновите липиди играят ролята на глиални резервоари за енергия в случаи на екстремно натоварване и нужда от гориво. Когато липсва глюкоза, миелинът подпомага функцията на аксоните.

Маартен Коле от Нидерландския институт по невронауки също открива неочаквани динамични взаимодействия между миелина, изразходването на енергия и физиологията на аксоните.

Надежда за нови терапевтични методи за лечение на мозъчни нарушения

Резултатите показват, че миелинът може би не е просто обвивка, а част от адаптивната метаболитна инфраструктура на мозъка. Откритието би могло да изиграе ключова роля при търсенето на методи за лечение на някои заболявания. Много мозъчни нарушения се дължат именно на метаболитни промени, свързани с неправилно усвояване на глюкозата или митохондриална дисфункция.

Това, което направените към 2026 г. проучвания демонстрират е, че мозъкът е по-скоро адаптивна система, която прехвърля енергия от един вид клетки към друг в случай на нужда, преминава на различно гориво, ако условията го налагат, и дори издърпва вътрешните си резерви в екстремни ситуации. Болестите може да са резултат от прекъсната връзка и обмен на енергия между астроцитите, олигодендроцитите и невроните или когато мозъкът загуби своята гъвкавост при избор на гориво.

Настоящата по-всеобхватна представа може да разкрие нови терапевтични подходи. Вместо усилията да се насочват единствено към невроните, учените могат да потърсят начини за подсилване на съвместната работа на различните видове клетки. Вместо да се задава въпросът колко енергия достига до мозъка, да се търси отговор на въпроса колко ефективно той я използва и разпределя.

Мозъчната функция зависи от управлението на енергията

Могат ли физическите упражнения да „тренират“ мозъка и да го направят по-устойчив в метаболитен план, така както тренират мускулите ни? Може ли храненето, състоянието на фастинг или кетонният метаболизъм да подобри гъвкавостта на органа при избор на гориво? Могат ли някои видове терапии, които запазват миелиновата обвивка, да послужат и за поддържане на енергийния баланс? Тези въпроси доскоро оставаха незададени. Днес са основна тема на разговор сред невроучените. Изследователите, които са се фокусирали основно върху когнитивните функции, стареенето, невродегенерацията и психичните заболявания се сблъскват с една и съща реалност: Мозъчната функция зависи от управлението и разпределението на енергийните запаси.