beyin enerjisi

Pound için pound, beyin diğer organlardan çok daha fazla enerji tüketir ve şaşırtıcı bir şekilde, nöronları birbirlerine nörotransmiterler adı verilen sinyalleri ateşlemediğinde bile bir yakıt deposu olmaya devam eder. Şimdi Weill Cornell Medicine’deki araştırmacılar, bu enerji tahliyesinden nörotransmiterleri paketleme sürecinin sorumlu olabileceğini buldular.

Çalışmalarında, bugün (3 Aralık 2021) rapor edildi Bilim Gelişmeleri, aktif olmayan nöronlarda büyük bir enerji tüketimi kaynağı olarak sinaptik veziküller adı verilen küçük kapsüller belirlediler. Nöronlar bu vezikülleri, diğer nöronlara sinyal göndermek için sinaptik terminaller olarak adlandırılan iletişim portlarından ateşledikleri nörotransmiter molekülleri için kaplar olarak kullanırlar. Nörotransmiterleri veziküllere paketlemek, kimyasal enerji tüketen bir süreçtir ve araştırmacılar, bu sürecin, enerji açısından, doğal olarak sızdırdığını buldular – o kadar sızdırıyor ki, veziküller dolduğunda ve sinaptik terminaller aktif olmadığında bile önemli miktarda enerji tüketmeye devam ediyor.

Weill Cornell Medicine’de biyokimya ve anesteziyolojide biyokimya profesörü olan kıdemli yazar Dr. Timothy Ryan, “Bu bulgular, insan beyninin yakıt kaynağının kesilmesine veya zayıflamasına karşı neden bu kadar savunmasız olduğunu anlamamıza yardımcı oluyor” dedi.

Beynin nispeten dinlenme halindeyken bile yüksek miktarda enerji tükettiği gözlemi, komada ve vejetatif durumlarda beynin yakıt kullanımına ilişkin araştırmalara kadar birkaç on yıl öncesine dayanmaktadır. Bu araştırmalar, bu son derece aktif olmayan durumlarda bile, beynin glikoz tüketiminin tipik olarak normalden sadece yarı yarıya düştüğünü ve bu da beyni diğer organlara kıyasla yüksek enerji tüketicisi olarak bıraktığını buldu. Dinlenme enerjisinin tüketilmesinin kaynakları hiçbir zaman tam olarak anlaşılamadı.

Dr. Ryan ve laboratuvarı, son yıllarda nöronların sinaptik terminallerinin, nörotransmiterleri ateşledikleri tomurcuk benzeri büyümelerin, aktif olduklarında ana enerji tüketicileri olduğunu ve yakıt tedariklerindeki herhangi bir kesintiye karşı çok hassas olduklarını göstermiştir. Yeni çalışmada, sinaptik terminallerde yakıt kullanımını incelediler. içindeaktif ve hala yüksek olduğunu tespit etti.

Dinlenme sırasındaki bu yüksek yakıt tüketiminin büyük ölçüde sinaptik terminallerdeki vezikül havuzundan kaynaklandığını keşfettiler. Sinaptik hareketsizlik sırasında, veziküller her biri binlerce nörotransmiterle tamamen yüklenir ve bu sinyal taşıyan yükleri sinapslar boyunca ortak nöronlara göndermeye hazırdır.

Bir sinaptik kesecik, tam olarak yüklendiğinde bile neden enerji tüketir? Araştırmacılar, kesecik zarından esasen bir enerji sızıntısı, bir “proton akışı” olduğunu keşfettiler, öyle ki veziküldeki özel bir “proton pompası” enzimi çalışmaya devam etmek zorunda kaldı ve bu şekilde yakıt tüketmek zorunda kaldı. vezikül zaten nörotransmitter moleküllerle doludur.

Deneyler, bu proton sızıntısının olası kaynakları olarak taşıyıcılar olarak adlandırılan proteinlere işaret etti. Taşıyıcılar normalde nörotransmitterleri veziküllere getirirler, nörotransmitteri taşımak için şekil değiştirirler, ama aynı zamanda bir protonun kaçmasına izin verirler – bunu yaparken. Dr. Ryan, bu taşıyıcı şekil değişimi için enerji eşiğinin, sinaptik aktivite sırasında daha hızlı nörotransmitter yeniden yüklenmesini ve dolayısıyla daha hızlı düşünme ve eylemi mümkün kılmak için evrim tarafından düşük ayarlandığını tahmin ediyor.

“Daha hızlı yükleme kapasitesinin dezavantajı, rastgele termal dalgalanmaların bile taşıyıcının şekil değiştirmesini tetikleyebilmesi ve hiçbir nörotransmitter yüklenmediğinde bile bu sürekli enerji boşalmasına neden olabilmesidir” dedi.

Dr. Ryan, kesecik başına sızıntının çok küçük olmasına rağmen insan beyninde en az yüz trilyonlarca sinaptik kesecik bulunduğunu, dolayısıyla enerji akışının gerçekten artacağını söyledi.

Bulgu, beynin temel biyolojisini anlamada önemli bir ilerlemedir. Ek olarak, beynin yakıt beslemesinin bozulmasına karşı savunmasızlığı, nörolojide büyük bir sorundur ve aşağıdakiler dahil olmak üzere bir dizi yaygın beyin hastalığında metabolik eksiklikler kaydedilmiştir. Alzheimer ve Parkinson hastalığı. Bu araştırma dizisi, nihayetinde önemli tıbbi bulmacaların çözülmesine yardımcı olabilir ve yeni tedaviler önerebilir.

Dr. Ryan, “Bu enerji tüketimini güvenli bir şekilde azaltmanın ve böylece beyin metabolizmasını yavaşlatmanın bir yolu olsaydı, klinik olarak çok etkili olabilirdi” dedi.

Referans: “Sinaptik vezikül havuzları, sinir terminallerinin önemli bir gizli istirahat metabolik yüküdür” 3 Aralık 2021, Bilim Gelişmeleri.
DOI: 10.1126 / sciadv.abi9027





#Bilim #adamları #Nöronların #Dinlenirken #Bile #Neden #Kadar #Enerji #Tükettiğine #İlişkin #Şaşırtıcı #Gizemi #Çözdüler