Nový pohled na glykogen v mozku: Klíč k ochraně před neurodegenerací
Glykogen, uložená forma glukózy, byl v neuronech tradičně považován za pasivní energetickou rezervu, přičemž jeho primární role byla připisována játrům a svalovým tkáním. Nedávný výzkum z Buck Institute for Research on Aging však tento názor zpochybňuje. Studie ukazuje, že neuronální glykogen hraje aktivní roli při zmírňování neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba a frontotemporální demence (FTD).
Studie, publikovaná v časopise Nature Metabolism, odhaluje, že u modelů tauopatie – skupiny neurodegenerativních onemocění charakterizovaných akumulací tau proteinů – se v neuronech hromadí nadměrné množství glykogenu. Tato akumulace zřejmě přispívá k progresi onemocnění. Vědci zjistili, že tau proteiny se vážou na glykogen, lapí ho a brání jeho rozkladu. To narušuje schopnost neuronu zvládat oxidační stres, což je klíčový rys stárnutí a neurodegenerace [1].
„Uložený glykogen v mozku jen tak nesedí; podílí se na patologii,“ uvedl profesor Pankaj Kapahi, PhD, vedoucí vědecký pracovník studie.
Rozklad glykogenu a oxidační stres
Vědci zjistili, že obnovením aktivity glykogenfosforylázy (GlyP) – enzymu odpovědného za zahájení rozkladu glykogenu – by mohli snížit poškození související s tau proteiny jak u octomilek, tak u lidských neuronů odvozených z kmenových buněk.
Namísto využití glykogenu jako paliva pro produkci energie, tyto enzymem podporované neurony přesměrovaly molekuly cukru do pentózofosfátové dráhy (PPP). Tato dráha je kritická pro generování NADPH a glutathionu, molekul, které chrání před oxidačním stresem.
„Zvýšením aktivity GlyP mohly mozkové buňky lépe detoxikovat škodlivé reaktivní formy kyslíku, čímž se snížilo poškození a dokonce se prodloužila životnost octomilek s modelem tauopatie,“ uvedla Sudipta Bar, PhD, hlavní autorka studie.
Dietní omezení a farmakologické mimetiky
Studie také prokázala, že dietní omezení (DR), známá intervence pro prodloužení délky života, přirozeně zvyšuje aktivitu GlyP a zlepšuje výsledky související s tau proteiny u octomilek. Vědci dále napodobili tyto účinky farmakologicky pomocí molekuly nazvané 8-Br-cAMP, což ukazuje, že přínosy DR by mohly být reprodukovány prostřednictvím aktivace tohoto systému na čištění cukru pomocí léků [1].
„Tato práce by mohla vysvětlit, proč léky GLP-1, nyní široce používané k hubnutí, vykazují slibné výsledky proti demenci, potenciálně napodobováním dietního omezení,“ řekl Kapahi.
Přenosový potenciál a společné úsilí
Tým potvrdil podobnou akumulaci glykogenu a ochranné účinky GlyP u lidských neuronů odvozených od pacientů s FTD, což posiluje potenciál pro translační terapie [1]. Kapahi zdůraznil spolupráci v rámci výzkumu, která zahrnovala odborné znalosti v oblasti stárnutí octomilek a neurodegenerace, proteomiky a lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC).
„Práce na tomto jednoduchém zvířeti nám umožnila mnohem cíleněji se přesunout na lidské neurony,“ poznamenal.
Studie zdůrazňuje metabolismus glykogenu jako neočekávaného hráče v obraně mozku proti neurodegeneraci a otevírá nové cesty pro terapeutické strategie zaměřené na vnitřní chemii buňky v boji proti poklesu souvisejícímu s věkem. Jak se prohlubuje naše chápání metabolických procesů mozku, role glykogenu v neuronálním zdraví se jeví jako slibná hranice; budoucí výzkum určí, zda zacílení na metabolismus glykogenu může vést k účinným terapiím neurodegenerativních onemocnění.
Reference: [1] https://www.nature.com/articles/s42255-025-01314-w