Para ilmuwan menguraikan peran glukosa dalam penyakit Alzheimer dan Parkinson

Otak manusia menyukai makanan manis, membakar hampir seperempat dari energi gula tubuh, atau glukosa, setiap hari.

San Fransisco: Para peneliti telah mengidentifikasi bagaimana neuron yang sehat memetabolisme glukosa, suatu kemajuan yang mungkin berimplikasi untuk memahami penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan Parkinson.

Otak manusia menyukai makanan manis, membakar hampir seperempat dari energi gula tubuh, atau glukosa, setiap hari.

Sebuah tim dari Gladstone Institutes dan University of California – San Francisco (UCSF) telah menjelaskan bagaimana neuron – sel yang mengirimkan sinyal listrik melalui otak – mengonsumsi dan memetabolisme glukosa, serta bagaimana sel-sel ini beradaptasi dengan defisiensi glukosa.

“Kami sudah tahu bahwa otak membutuhkan banyak glukosa, tetapi tidak jelas berapa banyak neuron itu sendiri bergantung pada glukosa dan metode apa yang mereka gunakan untuk memecah gula,” kata Ken Nakamura, rekan peneliti di Gladstone, yang berbasis di KITA. Organisasi riset nirlaba.

“Sekarang, kami memiliki pemahaman yang lebih baik tentang bahan bakar utama yang membuat sel saraf bekerja.”

Studi sebelumnya telah menunjukkan bahwa pengambilan glukosa oleh otak berkurang pada tahap awal penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan Parkinson.

Temuan baru, yang diterbitkan dalam jurnal Cell Reports, dapat mengarah pada jalan pengobatan baru untuk penyakit tersebut dan berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana kesehatan otak dipertahankan seiring bertambahnya usia.

Para ilmuwan telah lama memperdebatkan apa yang terjadi pada glukosa di otak, dan banyak yang berpendapat bahwa neuron itu sendiri tidak memetabolisme gula. Sebaliknya, mereka mengusulkan, sel glial mengambil sebagian besar glukosa dan kemudian memberi makan neuron secara tidak langsung dengan melewatkan produk metabolisme glukosa yang disebut laktat.

Namun, bukti yang mendukung teori ini masih sedikit.

Eksperimen Nakamura menggunakan sel punca pluripoten terinduksi (sel iPS) untuk menghasilkan neuron manusia murni mengungkapkan bahwa neuron itu sendiri mampu menyerap glukosa dan memprosesnya menjadi metabolit yang lebih kecil.

Selanjutnya, mereka menggunakan pengeditan gen CRISPR, untuk menentukan dengan tepat bagaimana neuron menggunakan produk metabolit glukosa.

Mereka menemukan bahwa satu protein memungkinkan sel saraf untuk mengimpor glukosa, dan yang lainnya diperlukan untuk glikolisis, jalur utama yang digunakan sel untuk memetabolisme glukosa secara normal. Menghapus salah satu dari dua protein ini menghentikan pemecahan glukosa pada neuron manusia yang terisolasi.

“Ini adalah bukti paling langsung dan paling jelas bahwa neuron memetabolisme glukosa melalui glikolisis dan mereka membutuhkan bahan bakar ini untuk mempertahankan tingkat energi normal,” kata Nakamura, yang juga seorang profesor di Departemen Neurologi di UCSD. “.

Dengan merekayasa neuron pada tikus untuk kekurangan protein yang dibutuhkan untuk impor glukosa dan glikolisis, tim mempelajari bagaimana hewan mengembangkan masalah belajar dan ingatan yang parah seiring bertambahnya usia.