Нейроны головного мозга имеют чрезвычайно высокие потребности в энергии из-за сложных дендритов, которые расширяются до большого объема и площади поверхности. Также известно, что нейроны первыми умирают от ограничения кровоснабжения тканей, вызывая нехватку кислорода и глюкозы, необходимых для клеточного метаболизма. Однако мало было известно о том, как клетки приспосабливаются к среде с низким уровнем энергии в развивающемся мозге, когда митохондрии — так называемая «энергетическая установка» клетки — не доставляются вовремя, а энергия происходит распространение, что может привести к множеству нейродегенеративных расстройств.
Чтобы разгадать тайну, группа исследователей изучала митохондрии и потребление энергии живой растущей нервной клеткой в течение недели.«Если нейроны попытаются вырасти при низком уровне энергии АТФ, они могут деформироваться и, что еще хуже, поставить на карту жизнь самой клетки», — сказал Кансай Фукумицу, принимавший участие в исследовании. «Поскольку одной митохондрии в корне клетки недостаточно для снабжения энергией нервных окончаний, клетка распределяет митохондрии по своим самым внешним ветвям, чтобы передавать энергию там, где уровень энергии недостаточен».В областях с низкой концентрацией энергии АТФ химические изменения были вызваны молекулярными белками, которые останавливали дальнейший рост дендритов.
«Мы обнаружили две белковые молекулы, которые синергически продуцируют ферменты для распределения молекул энергии там, где это крайне необходимо для выживания клеток», — говорит Минеко Кенгаку, главный исследователь исследования из iCeMS.В будущем Кенгаку и ее соавторы видят способы лечения неизлечимых заболеваний путем картирования метаболизма нервных клеток в состоянии нехватки энергии. «Если мы сможем лучше понять нездоровый нейрон, мы сможем когда-нибудь найти способы лечения патологий, вызванных ими».