Słodkie podsumowanie: mózgi osób z chorobą Huntingtona inaczej wykorzystują cukier
Nowe obserwacje sugerują, że mózgi nosicieli mutacji HD inaczej zużywają energię. Czy to ważne? (Tak!)
Mózg jest bardzo wymagającym organem, ale czy zużywa energię inaczej w chorobie Huntingtona? Zespół kierowany przez Davida Eidelberga z Instytutu Badań Medycznych Feinsteina badał wzorce zużycia energii w mózgach osób z mutacją HD. Zmiany w ilości zużywanego przez mózg cukru są widoczne jeszcze zanim mózg zacznie zmieniać się fizycznie, co sugeruje, że może to być użyteczny parametr do śledzenia w badaniach klinicznych HD.
Dlaczego chcemy znaleźć wczesne zmiany w mózgach HD?
Wszyscy chcielibyśmy testować leki w celu opóźnienia lub zatrzymania początku choroby Huntingtona. Ale rozwój objawów HD trwa tak długo — zwykle dekady — że trudno jest zaprojektować badania kliniczne.
Aby badania kliniczne były bardziej efektywne, naukowcy zajmujący się HD poszukują biomarkerów. Przykładem udanego biomarkera jest pomiar ciśnienia krwi, który pozwala lekarzom oszacować ryzyko zawału serca i udaru.
Teraz wiemy, że leki obniżające ciśnienie krwi pomogą zapobiec zawałom serca i udarom. To przyspiesza rozwój nowych leków, ponieważ nie trzeba czekać, aż u ludzi faktycznie wystąpią zawały.
Chcielibyśmy mieć podobny pomiar u pacjentów z HD. Zamiast podawać dużej grupie osób leki i czekać wiele lat, aby zobaczyć, czy postęp HD jest wolniejszy, chcielibyśmy mieć pomiary, których możemy użyć do szybkiego sprawdzenia, czy terapia HD przynosi korzystne efekty.
Badanie żywego mózgu HD
Wiele osób z chorobą Huntingtona przeszło jeden lub inny rodzaj 'skanu mózgu’, albo w ramach badań, albo aby pomóc lekarzowi śledzić, co dzieje się z ich mózgiem. Wszystkie skany mózgu mają na celu stworzenie obrazu mózgu, ale wykorzystują różne technologie do zobaczenia różnych cech tkanki mózgowej. Jest to trochę jak zdjęcie i rysunek tuszem tej samej rzeczy mogą wyglądać inaczej, mimo że są obrazami tego samego obiektu.
Najczęściej osoby z HD mają skany mózgu wykonywane urządzeniem zwanym obrazowaniem metodą rezonansu magnetycznego lub MRI. MRI wykorzystuje potężne magnesy do pokazania dokładnego kształtu i struktury mózgu. W HD chcemy to robić, aby porównać mózgi pacjentów z HD z osobami bez mutacji lub porównać skany kogoś przed i po leczeniu lekami. Może to pomóc nam znaleźć leki, które spowolnią lub zatrzymają utratę tkanki mózgowej obserwowaną w przebiegu HD.
Wielu naukowców uważa, że te zmiany kształtu, wykrywane za pomocą MRI, są jedną z naszych najlepszych nadziei na uzyskanie biomarkerów HD. Ale inne rodzaje skanów również mogą uzupełnić ten obraz.
Mózg ma słabość do słodyczy
Mózg jest najbardziej głodnym organem w naszym ciele. Mimo że stanowi tylko około 2% masy naszego ciała, zużywa około 20% cukru, który zjadamy każdego dnia. Oznacza to, że cukier, który twój mózg zjada każdego dnia, waży tyle co pełna puszka napoju gazowanego!
„Te regiony mózgu mogą kompensować trwające uszkodzenia w innych częściach mózgu”
Cała ta energia jest wykorzystywana do zasilania komunikacji między komórkami mózgowymi. Każda z naszych 100 miliardów komórek mózgowych jest połączona z tysiącami innych komórek w około 100 bilionach synaps. Synapsy to po prostu punkty połączeń między dwiema komórkami mózgowymi. To energia wymagana przez tę oszałamiająco dużą ilość komunikacji między komórkami mózgowymi pochłania większość cukru, który mózg zużywa.
Co zaskakujące, nawet gdy odpoczywamy i wydaje się, że nie robimy wiele naszym mózgiem, pracuje on prawie na maksymalnych obrotach. Kiedy zaczynamy intensywnie myśleć o problemie lub wykonywać konkretne zadanie, różne części naszego mózgu się angażują, ale zawsze dzieje się tam dużo.
Naukowcy mogą wykorzystać ten ogromny przepływ cukru do mózgu w innym rodzaju skanu mózgu, zwanym pozytonową tomografią emisyjną, czyli skanami PET. Skanowanie PET jest sprytne, ponieważ pozwala nam użyć cząsteczki znacznika do obserwacji aktywności chemicznej określonych części mózgu, ignorując resztę mózgu.
Jednym z najprostszych znaczników, których naukowcy używają w skanach PET, jest ’18FDG’ (18-fluorodeoksyglukoza, dla geeków). 18FDG jest prawie identyczna z glukozą, rodzajem cukru zjadanego przez nasze mózgi, z dodatkiem znacznika chemicznego, który pozwala naukowcom zobaczyć, dokąd trafia.
Eksperyment jest więc dość prosty. Weź kilka osób z mutacją HD, podaj im dożylnie zastrzyk cukru 18FDG i umieść ich w skanerze PET. Spójrz na obrazy, które wychodzą ze skanera, a w szczególności poszukaj konkretnych regionów mózgu, które zjadają więcej lub mniej cukru u pacjentów z HD.
Żadna komórka mózgowa nie jest samotną wyspą
Grupa naukowców kierowana przez Eidelberga postanowiła przeprowadzić ten eksperyment, i to w bardzo sprytny sposób. Zaczęli od 12 osób, które miały mutację HD, ale jeszcze nie miały żadnych objawów choroby. Każda osoba była skanowana początkowo, a następnie po półtora roku, czterech i siedmiu latach. Pozwala to na badanie, jak mózgi poszczególnych osób zmieniają się w czasie, dokładnie tak, jak byłoby to robione w badaniu lekowym. Po zakończeniu pierwszego badania zbadano oddzielną grupę nosicieli mutacji, aby zweryfikować wyniki pierwszego badania.
Oprócz skanowania 18FDG w celu obserwacji zużycia cukru, naukowcy przyjrzeli się zmianom kształtu mózgu, a także innym znacznikom PET, które, jak wiadomo, zmieniają się w mózgach pacjentów z HD.
Wszystkie komórki mózgu działają, wysyłając wiadomości do siebie nawzajem. Dzieje się to w małej skali — jeden sąsiad szepcze do drugiego — ale także w większej skali. W rzeczywistości cały mózg jest wyposażony w autostrady 'istoty białej’, które łączą jeden obszar mózgu z drugim.
Biorąc pod uwagę, jak ważna jest komunikacja w mózgu, ten zespół naukowców postanowił skupić się nie tylko na zmianach w jednym konkretnym obszarze, ale na całej sieci zmian w skanach mózgu. Uznali, że żaden region mózgu nie pracuje sam, a patrząc na cały mózg, możemy zobaczyć interesujące wzorce.
Nadzieja na kompensację
Zgodnie z oczekiwaniami, zespół zaobserwował rozległe zmiany w mózgach nosicieli mutacji HD. Ich mózgi się kurczyły, a skany PET również pokazywały wyraźne zmiany w ciągu lat, gdy zbliżali się do doświadczania objawów.
Co zaskakujące, zespół zaobserwował, że podczas gdy wiele regionów mózgu u nosicieli mutacji HD zużywa z czasem mniej cukru, inne regiony mózgu faktycznie zużywają go więcej. Nie jesteśmy jeszcze pewni dlaczego, ale jedną z ekscytujących możliwości jest to, że te inne regiony mózgu mogą kompensować trwające uszkodzenia w innych częściach mózgu, pracując ciężej, aby przejąć obowiązki i utrzymać względnie normalne funkcjonowanie osoby.
To daje nadzieję, ponieważ jeśli mózg faktycznie znajduje sposoby na kompensowanie uszkodzeń w HD, być może możemy mu pomóc poprzez spowolnienie uszkodzeń, dając mu więcej czasu na dobre funkcjonowanie. To badanie nie dowodzi, że jest to możliwe, ale pokazuje nam, gdzie powinniśmy szukać.
Podejście analizy 'sieciowej’ całego mózgu przyjęte przez naukowców okazało się bardziej skuteczne niż patrzenie tylko na zmiany w pojedynczych regionach mózgu. Twierdzą oni, że obserwacja sieci zmian w zużyciu cukru w mózgu ujawnia najwcześniej zaobserwowane zmiany w mózgach pacjentów z HD i pokazała zmiany przed wystąpieniem jakichkolwiek widocznych zmian w kształcie mózgu.
Poszukiwanie biomarkerów trwa, ale to badanie jest świetnym dodatkiem do arsenału zmian mózgowych, których poszukiwacze leków mogą użyć do testowania swoich produktów.
Dowiedz się więcej
Więcej informacji o naszej polityce ujawniania informacji znajdziesz w naszym FAQ…
