Khám phá đem lại hy vọng mới vào khả năng chống lại thoái hóa thần kinh

Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học Viện nghiên cứu Lão hóa Buck cho thấy một nhân tố bất ngờ trong cuộc chiến chống lại bệnh Alzheimer và những hình thức khác của bệnh suy giảm trí nhớ: cơ chế chuyển hóa đường não.

Được xuất bản trên tạp chí Nature Metabolism, nghiên cứu này khám phá sự phá vỡ glycogen – một hình thức lưu trữ đường glucose – trong các neuron có thể bảo vệ não bộ khỏi sự tăng dần protein độc hại và suy thoái thần kinh.

Glycogen được cho là nguồn năng lượng dự trữ được lưu giữ trong gan và cơ. Trong khi đó một số lượng nhỏ glycogen vẫn tồn tại trong não, cụ thể trong những tế bào hỗ trợ được gọi là các astrocytes, vai trò của nó trong các neuron từ lâu đã được cho là không đáng kể.

“Nghiên cứu mới thách thức quan điểm này và đem lại nhiều gợi ý mới”, giáo sư Pankaj Kapahi, tác giả chính của nghiên cứu nói. “Glycogen được lưu trữ không chỉ tồn tại vô nghĩa trong não mà nó tham gia vào cả bệnh lý”.

Nhóm nghiên cứu do postdoc Sudipta Bar dẫn dắt đã khám phá ra trên mô hình tauopathy ở ruồi giấm và người (tauopathy là một nhóm các bệnh suy thoái thần kinh, bao gồm cả Alzheimer), các  neuron tích tụ quá nhiều glycogen. Quan trọng hơn, sự tăng dần này đóng góp vào sự tiến triển của bệnh tật. Bar nói tau, loại protein khét tiếng tạo thành khối gây rắc rối cho các bệnh nhân Alzheimer, xuất hiện với gắn kết thực sự với glycogen và trở thành bẫy ngăn các khối này khỏi bị phá vỡ.

Khi glycogen không thể bị phá vỡ, các neuron sẽ mất đi cơ chế thiết yếu trong quản lý căng thẳng ô xy hóa, một đặc điểm chính trong lão hóa và suy thoái thần kinh. Bằng việc lưu giữ sự hoạt hóa của một enzyme được gọi là glycogen phosphorylase (GlyP) – vốn có vai trò kích hoạt quá trình phá vỡ glycogen – các nhà nghiên cứu phát hiện ra là chúng có thể làm giảm sự phá hủy liên quan đến tau trong các neuron ruồi giấm và các neuron được dẫn xuất từ tế bào gốc người.

Thậm chí sử dụng glycogen như một loại nhiên liệu cho quá trình sản xuất năng lượng, các neuron được enzyme hỗ trợ đã đổi đường đi của các phân tử đường đến dường phân nhánh pentose phosphate (pentose phosphate pathway PPP) – một tuyến đường tối quan trọng với sự tạo ra các phân tử bảo vệ chống lại căng thẳng ô xy hóa là NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) và Glutathione.

“Bằng việc gia tăng hoạt hóa GlyP, các tế bào não có thể giải độc các tác nhân ô xy hóa phản ứng độc hại, do đó giảm thiểu sự hủy hoại và thậm chí còn mở rộng vòng đời của mô hình tauopathy trên ruồi giấm”, Bar nói.

Hứa hẹn hơn, nhóm nghiên cứu đã chứng tỏ rằng chế độ ăn kiêng – một can thiệt nổi tiếng về việc kéo dài vòng đời – làm tăng cường một cách tự nhiên hoạt động của GlyP và cải thiện các kết quả liên quan đến tau ở ruồi giấm. Họ cũng bắt chước những hiệu ứng đó về mặt dược học bằng việc sử dụng một phân tử gọi là 8-Br-cAMP, chứng tỏ những lợi ích của chế độ ăn kiêng có thể được tái tạo thông qua sự hoạt hóa dựa trên thuốc của hệ thống thanh lọc đường này.

“Công trình nghiên cứu này có thể giải thích tại sao các loại thuốc GLP-1 đã được sử dụng rộng rãi để giảm cân lại chứng tỏ có hứa hẹn chống lại căn bệnh suy giảm trí nhớ thông qua việc bắt chước chế độ ăn kiêng”, Kapahi nói.

Các nhà nghiên cứu cũng xác nhận, sự tích tụ glycogen tương tự và các hiệu ứng bảo vệ của GlyP ở neuron người được trích xuất từ các bệnh nhân mắc chứng sa sút trí tuệ trán thái dương (FTD) làm tăng cường tiềm năng của các liệu pháp chuyển dịch, một liệu pháp kết hợp phòng thí nghiệm, bệnh viện và cộng đồng. Kapahi cho biết nghiên cứu này nhấn mạnh vào sức mạnh của ruồi giấm như một hệ mô hình nhằm khám phá ra những tác động gây rối loạn chuyển hóa của suy thoái thần kinh.

“Làm việc trên mô hình động vật đơn giản này cho phép chúng ta chuyển sang neuron của người theo một cách hướng đích nhiều hơn”, ông nói.

Kapahi cũng biết bầu không khí hợp tác cao của Buck là một nhân tố quan trọng thúc đẩy nghiên cứu này. Phòng thí nghiệm của ông vốn có chuyên môn về lão hóa và suy thoái thần kinh ruồi giấm giờ đã có những bước tiến về chuyên môn hệ protein trong hợp tác với phòng thí nghiệm của Schilling và Seyfried (tại ĐH Emory) cũng như phòng thí nghiệm của Ellerby, nơi chuyên về tế bào gốc đa năng cảm ứng và suy thoái thần kinh người.

Kapahi nói nghiên cứu này không chỉ nhấn mạnh vào chuyển hóa glycogen như một vị anh hùng bất ngờ trong não bộ mà còn mở ra một hướng mới trong việc tìm kiếm các phương pháp điều trị chống lại bệnh Alzheimer và các bệnh liên quan. “Bằng việc khám phá cách các neuron quản lý đường, chúng tôi có thể tìm ra một chiến lược điều trị mới: một hướng đích đến thứ hóa học bên trong tế bào để chống lại sự suy giảm liên quan đến lão hóa”, ông nói.

“Vì chúng ta tiếp tục lão hóa, phát hiện này giống như một hy vọng giúp hiểu biết tốt hơn – và có lẽ tái cân bằng – quy tắc đường ẩn dấu trong bộ não của chúng ta có thể trở thành những công cụ hữu hiệu cho cuộc chiến đấu chống lại các căn bệnh suy giảm trí nhớ”.

Thanh Đức dịch từ Buck Institute for Research on Aging

Nguồn: https://www.buckinstitute.org/news/neurons-burn-sugar-differently-the-discovery-could-save-the-brain