Neuronen als Energiespeicher: Neue Erkenntnisse zur Gehirnmetabolik

LONDON (IT BOLTWISE) – In einer bahnbrechenden Studie haben Forscher der Yale University entdeckt, dass Neuronen im Gehirn über eigene Energiespeicher verfügen. Diese Entdeckung könnte die Behandlung von neurologischen Erkrankungen revolutionieren.

Die jüngste Forschung der Yale University hat eine überraschende Entdeckung gemacht: Neuronen, die energieintensiven Zellen des Gehirns, speichern Glykogen als eine Art „Notfallbatterie“. Diese Fähigkeit ermöglicht es ihnen, auch unter Bedingungen von Energiemangel, wie Sauerstoffmangel oder mitochondrialer Dysfunktion, funktionsfähig zu bleiben. Diese Entdeckung widerspricht der bisherigen Annahme, dass nur Gliazellen als Energiespeicher fungieren.

Die Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, zeigt, dass Neuronen in der Lage sind, ihre eigenen Glykogenreserven zu nutzen, um ihre Funktion aufrechtzuerhalten. Diese Fähigkeit, als „glykogenabhängige glykolytische Plastizität“ bezeichnet, könnte neue Wege zur Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie Schlaganfall, Epilepsie und Neurodegeneration eröffnen, bei denen Energieversagen eine zentrale Rolle spielt.

Die Forscher verwendeten den mikroskopischen Fadenwurm Caenorhabditis elegans und einen genetisch kodierten fluoreszierenden Biosensor namens HYlight, um die Reaktionen von Neuronen auf Energiestress in Echtzeit zu überwachen. Ein Durchbruch gelang, als sie das Enzym PYGL-1 entdeckten, das dem menschlichen Glykogenphosphorylase-Enzym entspricht und Glykogen in Energie umwandelt.

Als die Forscher PYGL-1 entfernten, konnten die Neuronen der Würmer ihre Energie während Sauerstoffmangel nicht mehr steigern. Wurde das Enzym jedoch spezifisch in Neuronen wiederhergestellt, kehrte sich dieser Energieausfall um. Diese Ergebnisse zeigen, dass Neuronen zwei Strategien zur Anpassung an Energiestress nutzen: eine, die von Glykogen abhängt, und eine, die es nicht tut.

Die glykogenabhängige Strategie ist besonders wichtig, wenn die Mitochondrien, die primären Energieproduzenten der Zelle, nicht gut funktionieren. In solchen Situationen dient Glykogen als Backup-System, das Energie über die Glykolyse bereitstellt. Diese metabolische Anpassungsfähigkeit hilft Neuronen, ihre Kernfunktionen unter Stress aufrechtzuerhalten.

Die Erkenntnisse dieser Studie könnten weitreichende Auswirkungen auf die Behandlung von neurologischen Erkrankungen haben. Sie eröffnen neue Perspektiven für die Entwicklung von Therapien, die darauf abzielen, die neuronale Funktion in Zeiten von Energiemangel zu unterstützen und zu schützen.

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