Alapvető táplálék az agynak

Az aminosav glutamát számos egyéb funkciója mellett a hasnyálmirigyben pl. az inzulintermelés szabályozásában vesz részt a béta-sejtekre gyakorolt hatása révén, míg az agyban a fő serkentő neurotranszmitter szerepét tölti be. Az elmúlt években azonban egyre inkább azt feltételezik a kutatók, hogy nemcsak ingerületátvivőként gyakorol hatást a központi idegrendszerre, hanem az energiaellátásban is központi szerepe van.

Más szervektől eltérően, az agy nem tud lipidek lebontása révén energiához jutni, így nem képes a testszerte zsír formában elraktározott energiakészletekhez hozzányúlni, mivel a vér–agy-gáton nemcsak a patogének és a toxinok, de a lipidek is nehezen jutnak át. Ráadásul, mint a Genfi Egyetem kutatói sajtóközleményükben kifejtik, az agy a glükóz raktározására sem képes, így működése biztosításához arra a cukorellátmányra van utalva, amit a test többi része az adott időpillanatban nyújtani tud számára.

Pierre Maechler és munkatársai kutatásuk révén azt szándékoztak kideríteni, hogy a glükózon kívül egyéb tápanyag rendelkezésére áll-e az agynak, konkrétan képesek-e az agysejtek glutamátot használni energiaforrásként (GDH-Dependent Glutamate Oxidation in the Brain Dictates Peripheral Energy Substrate Distribution; Cell Reports). A munka során a kutatók első lépésben elemezték a glutamát-dehidrogenáz szerepét az agyban, mivel az enzim fontosságára felhívja a figyelmet egy betegség: a glutamát-dehidrogenázt kódoló gén egy specifikus mutációja a kongenitális hiperinzulinizmus kialakulásáért felelős. A betegségben a pankreász, a máj és az agy működése egyaránt zavart szenved, az érintettek szellemileg visszamaradnak a fejlődésben és magas körükben az epilepszia kialakulásának kockázata.

Mint a kutatók elmondják, vizsgálataik során kikapcsolták a glutamát-dehidrogenázt kódoló gént (Glud1) a kísérleti állatok (egerek) agyában, aminek következtében az agy energiahiányos állapotba került. Az agyi energiahiány kompenzálása céljából a máj glükózraktárai fokozatosan kiürültek, és a glükózt biztosítandó, a Glud1-knock out egerek vázizmai leépültek, atrofizáltak, az egerek visszamaradtak a fejlődésben. Ezáltal a kutatók bizonyítottnak veszik a feltételezést, miszerint az agy a glutamátot energiaforrásként is használja, valamint hogy a központi idegrendszeri glutamát-dehidrogenáz részt vesz a teljes test energia-homeosztázisának a szabályozásában. Maechler és munkatársai hozzáteszik: további vizsgálatokat igényel annak kiderítése, hogy milyen összefüggés áll fent a Glud1 gén és egyes, az idegrendszer fejlődésével kapcsolatos betegségek – különösen az epilepszia és a szkizofrénia – között.

Hogyan hatnak az új antidepresszánsok?

Paul Greengard és munkatársai azt vizsgálják, milyen mechanizmussal csökkentik a depressziót egy újfajta antidepresszáns-család tagjai, amelyek a feltételezések szerint az agyi glutamát kémiai hírvivő szerepét befolyásolják. Az amerikai, svéd és koreai kooperációban végzett kutatás a metabotropikus glutamát receptor 5 (mGluR5) vizsgálatára irányult, mivel az elképzelések szerint ennek a receptornak a depresszión kívül számos egyéb agyi kórkép kialakításában is szerepe van (pl. Parkinson-kór vagy Fragilis X szindróma). Mint a kutatók kifejtik, az agyban az mGluR5 receptorok megtalálhatók a glutamát-termelő, serkentő neuronokon és az ellentétes hatású, GABA-termelő, gátló neuronokon is (a feltételezések szerint a serkentő és gátló neuronok közötti egyensúly felborulása okozza a pszichiátriai betegségeket, így a depressziót is). A vizsgálatok során a kutatók kikapcsolták az mGluR5 génjének működését vagy a GABA-, vagy a glutamát-termelő neuronokban, és különböző tesztekkel követték a kísérleti állatok viselkedésének módosulását. (Az egyik viselkedéses teszt során pl. élelmet raknak egy nyílt tér közepére, és mérik az állatok reakcióidejét – ha az állatok hamar érdeklődést mutatnak a kirakott táplálék iránt, az arra utal, hogy kevésbé szoronganak, illetve kevéssé depressziósok.)

Az eredmények szerint ha a GABA-neuronokon kapcsolják ki az mGluR5 receptorokat, az gátló hatással van ezekre az idegsejtekre (az ilyen állatok azonnal érdeklődést mutattak a táplálék iránt), ha pedig a glutamát-termelő neuronok mGluR5 receptorait kapcsolják ki, az állatok a depresszió jeleit mutatják. Mindebből a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az új, mGluR5-blokkoló antidepresszánsok hatásmechanizmusa az lehet, hogy szelektíven, csak a GABA-neuronokon kapcsolják ki az mGluR5 receptorokat, aminek következtében fokozódhat a glutamát-termelő neuronok aktivitása (Alteration by p11 of mGluR5 localization regulates depression-like behaviors; Molecular Psychiatry).