Godine 2007., u članku objavljenom u Nature Neuroscience, naučnici Instituta za istraživanje u biomedicini (IRB Barcelona) na čelu sa Joan Guinovart, autoritetom za metabolizam glikogena, objavili su da je Laforina bolest (LD), rijetka i fatalno neurodegenerativno stanje koje pogađa adolescente, neuroni umiru kao rezultat nakupljanja glikogena - lanaca glukoze. Dalje su predložili da je ova akumulacija osnovni uzrok ove bolesti.
Napredak ovog rada bio je dvostran: prvo, istraživači su ustanovili mogući uzrok LD i stoga su mogli ukazati na vjerojatni terapeutski cilj, i drugo, otkrili su da neuroni imaju sposobnost skladištenja glikogena - zapažanje koje nikada nije učinjeno - i da je ova akumulacija bila toksična.
Neki naučnici koji su skeptični prema članku su potvrdili da depoziti glikogena nisu uzrokovani neurodegeneracijom, već su posljedica druge, važnije, neravnoteže ćelija, kao što je deregulacija autofagije - programa recikliranja i čišćenja ćelija. U nekoliko članaka, Guinovart grupa "Metabolički inženjering i terapija dijabetesa" nedavno je iznijela na vidjelo dokaze o toksičnosti depozita glikogena za pacijente sa LD, i sada je pružila nepobitne podatke.
U članku objavljenom početkom februara u Human Molecular Genetics, sa istraživačem saradnikom Jordijem Duranom kao prvim autorom, naučnici pokazuju da u LD akumulacija glikogena direktno uzrokuje smrt neurona i izaziva neravnotežu ćelija kao što je smanjenje kod autofagije i sinaptičkog zatajenja. Sve ove promjene dovode do simptoma LD, kao što je epilepsija.
Glikogen, trojanski konj za neurone?
Postojala je još veća misterija koju je trebalo riješiti. Da li je glikogen sintaza zaista bio trojanski konj za neurone, kao što je očigledno utvrđeno u članku u Nature Neuroscience? Odnosno, da li je akumulacija glikogena uvek bila fatalna za ćelije, što objašnjava zašto je njihova mašinerija za sintezu glikogena utišana? Neizbežno pitanje je tada bilo zašto ove ćelije imaju takvu mašineriju.
U drugom radu objavljenom u časopisu Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, koji je dio Nature Group-a, istraživači su pružili prve dokaze da neuroni stalno pohranjuju glikogen, ali na drugačiji način: akumuliraju male količine i koriste ga što je brže moguće. postaje dostupan. S tim u vezi, naučnici su postavili nove, osjetljivije, analitičke tehnike kako bi potvrdili postojanje mašinerije odgovorne za sintezu i razgradnju glikogena. Ukratko, pokazali su da je, u malim količinama, glikogen koristan za neurone.
"Na primjer, dok jetra akumulira glikogen u velikim količinama i polako ga oslobađa kako bi održala nivo šećera u krvi, prije svega kada spavamo, neuroni kontinuirano sintetiziraju i razgrađuju male količine ovog polisaharida. Oni ga ne koriste kao skladište energije, već kao brz i mali, ali stalan izvor energije", objašnjava Guinovart, također viši profesor na Univerzitetu u Barceloni (UB).
Da bi posmatrali delovanje glikogena, naučnici su prisilili kultivisane mišje neurone da prežive u uslovima nedostatka kiseonika. Oni su pokazali da su prve ćelije koje su umrle bile one u kojima je uklonjena sposobnost sinteze glikogena. Isti eksperimenti izvedeni su u saradnji sa grupom Marca Milana "Razvoj i kontrola rasta" na in vivo modelu voćne mušice Drosophila melanogaster. Ovi testovi su doveli do istih zaključaka.
Istraživači su pretpostavili da je glikogen spasilac u slučaju nedostatka kiseonika, stanja koje dovodi do gašenja mozga i koje se često javlja pri rođenju i kod infarkta mozga kod odraslih, što dovodi do teških posljedica, poput cerebralne paralize.
"To je prva funkcija glikogena koju smo otkrili u neuronima, ali još uvijek moramo identificirati njegovu funkciju u normalnim uvjetima i ustanoviti kako mehanizam funkcionira", kaže Jordi Duran. Postdoktorska istraživačica Isabel Saez je prva autorica članka koji je danas objavljen, a koji je uključivao saradnju laboratorija ICREA istraživačkog profesora Marca Milana.
Korisne i toksične uloge glikogena u mozgu trenutno su u fokusu glavnih istraživačkih linija koje provodi laboratorij Joan Guinovar.
