Уровни энергии в нейронах меняются во время инсульта

Специалисты Института физиологии имени Карла Людвига при Лейпцигском университете впервые наглядно продемонстрировали, как меняются энергетические ресурсы отдельных нейронов в головном мозге во время так называемых распространяющихся деполяризаций — специфических волн возбуждения, наблюдаемых при ряде неврологических нарушений, включая инсульт. Полученные данные открывают новые горизонты в понимании энергетических процессов, происходящих в мозге в условиях острой ишемии. Научная статья с результатами работы опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.



Исследование базировалось на экспериментальной модели мышей, клетки мозга которых были модифицированы для выработки флуоресцентного белка, реагирующего на уровень аденозинтрифосфата (АТФ) — основного источника энергии в нейронных структурах. Благодаря использованию высокоточной флуоресцентной микроскопии, учёные смогли в реальном времени отслеживать изменения энергетического состояния отдельных нейронов в ходе деполяризационных волн. Эти волны приводят к поочерёдной активации нейронов, нарушая их нормальное функционирование и усугубляя повреждение тканей, характерное для инсульта.

Руководитель проекта, доктор Карл Шокнехт, пояснил, что наблюдения позволили впервые получить точные данные о потере энергии в момент серьёзного дисбаланса между её поступлением и потреблением. Он отметил, что истощение энергетических запасов происходит неравномерно и напрямую связано с механизмом распространения деполяризаций. По словам исследователя, созданная модель в дальнейшем будет использоваться для тестирования новых подходов к терапии, направленных на предотвращение энергетического коллапса в нейронах.

Учёные также обнаружили, что даже в относительно стабильной мозговой среде подобные волны вызывают кратковременное снижение уровня АТФ. Однако при дефиците глюкозы и кислорода, как это бывает во время инсульта, эффект усиливается — энергия теряется быстрее, а восстановление запасов затрудняется. Тем не менее, при своевременном восполнении необходимых веществ нейроны способны восстановить энергетический баланс, что даёт основания для оптимизма в вопросах реабилитации после инсульта.

В ходе работы специалисты смоделировали ишемическое состояние, исключив из питательной среды кислород и глюкозу, одновременно фиксируя электрическую активность, соответствующую деполяризациям. Такой подход позволил глубже понять, каким образом распространяющиеся волны влияют на метаболизм и функционирование мозга.

Проект объединил разработки и экспертизу ведущих учёных института: микроскопические методы, применённые профессором Йенсом Эйлерсом, создание трансгенных моделей мышей под руководством профессора Йоханнеса Хиррлингера и многолетние исследования по патофизиологии деполяризаций, проводимые доктором Шокнехтом.

Читайте также: