In 2007, in 'n artikel gepubliseer in Nature Neuroscience, het wetenskaplikes by die Instituut vir Navorsing in Biogeneeskunde (IRB Barcelona) onder leiding van Joan Guinovart, 'n owerheid oor glikogeenmetabolisme, berig dat in Lafora-siekte (LD), 'n seldsame en noodlottige neurodegeneratiewe toestand wat adolessente affekteer, neurone sterf as gevolg van die ophoping van glikogeen - kettings van glukose. Hulle het verder voorgestel dat hierdie ophoping die hoofoorsaak van hierdie siekte is.
Die deurbraak van hierdie referaat was tweesydig: eerstens het die navorsers 'n moontlike oorsaak van LD vasgestel en kon dus na 'n geloofwaardige terapeutiese teiken wys, en tweedens het hulle ontdek dat neurone die vermoë het om glikogeen te stoor - 'n waarneming wat nog nooit gemaak is nie - en dat hierdie ophoping giftig was.
Sommige wetenskaplikes wat skepties is oor die artikel, het bevestig dat die glikogeenafsettings nie deur die neurodegenerasie veroorsaak is nie, maar 'n gevolg was van 'n ander, belangriker, selwanbalans, soos 'n afwaartse deregulering van outofagie - die selherwinning en -skoonmaakprogram. In verskeie artikels het Guinovart se "Metaboliese ingenieurswese en diabetesterapie"-groep onlangs bewyse van die toksisiteit van glikogeenafsettings vir LD-pasiënte aan die lig gebring, en het nou onweerlegbare data verskaf.
In 'n artikel wat aan die begin van Februarie in Human Molecular Genetics gepubliseer is, met die medenavorser Jordi Duran as eerste skrywer, wys die wetenskaplikes dat in LD die ophoping van glikogeen direk neuronale dood veroorsaak en selwanbalanse so 'n afname veroorsaak. in autofagie en sinaptiese mislukking. Al hierdie veranderinge lei tot die simptome van LD, soos epilepsie.
Glikogen, 'n Trojaanse perd vir neurone?
Daar was nog 'n groter raaisel wat opgelos moes word. Was glikogeen sintase werklik 'n Trojaanse perd vir neurone, soos blykbaar in die artikel in Nature Neuroscience vasgestel is? Dit wil sê, was die ophoping van glikogeen altyd dodelik vir selle, en verklaar dus hoekom hul glikogeensintese-masjinerie stilgemaak word? Die onvermydelike vraag was dan hoekom hierdie selle sulke masjinerie gehad het.
In 'n ander referaat gepubliseer in Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, deel van die Nature Group, het die navorsers die eerste bewys gelewer dat neurone voortdurend glikogeen stoor, maar op 'n ander manier: klein hoeveelhede ophoop en dit so vinnig gebruik as dit word beskikbaar. In hierdie verband het die wetenskaplikes nuwe, meer sensitiewe, analitiese tegnieke opgestel om te bevestig dat die masjinerie wat verantwoordelik is vir glikogeensintese en -afbraak bestaan het. Opsommend het hulle gewys dat glikogeen in klein hoeveelhede voordelig is vir neurone.
"Byvoorbeeld, terwyl die lewer glikogeen in groot hoeveelhede ophoop en dit stadig vrystel om bloedsuikervlakke te handhaaf, veral wanneer ons slaap, sintetiseer neurone en breek klein hoeveelhede van hierdie polisakkaried voortdurend af. Hulle gebruik dit nie as 'n energiestoor nie, maar as 'n vinnige en klein, maar konstante, bron van energie," verduidelik Guinovart, ook senior professor aan die Universiteit van Barcelona (UB).
Om die werking van glikogeen waar te neem, het die wetenskaplikes gekweekte muisneurone gedwing om onder suurstofuitputting te oorleef. Hulle het getoon dat die eerste selle wat sterf, dié was waarin die vermoë om glikogeen te sintetiseer verwyder is. Dieselfde eksperimente is uitgevoer in samewerking met Marco Milán se "Ontwikkeling en groei beheer" groep in die in vivo model van die vrugtevlieg Drosophila melanogaster. Hierdie toetse het tot dieselfde gevolgtrekkings gelei.
Die navorsers het gepostuleer dat glikogeen 'n lewensredder is onder suurstofuitputting, 'n toestand wat daartoe lei dat die brein afskakel en wat dikwels by geboorte en in serebrale infarksies by volwassenes voorkom, wat lei tot ernstige gevolge, soos 'n serebrale verlamming.
"Dit is die eerste funksie van glikogeen wat ons in neurone ontdek het, maar ons moet steeds die funksie daarvan in normale toestande identifiseer en vasstel hoe die meganisme werk," sê Jordi Duran. Nadoktorale navorser Isabel Saez is die eerste skrywer van die artikel wat vandag uitgereik is, wat die samewerking van ICREA Navorsingsprofessor Marco Milán se laboratorium behels het.
Die voordelige en giftige rolle van breinglikogeen is tans die fokus van hoofnavorsingslyne wat deur Joan Guinovart se laboratorium uitgevoer word.
