Egy átlagos testalkatú felnőtt ember testsúlyának nagyjából 2%-át teszi ki az agy súlya, mégis, ez a viszonylag kis méretű szerv a teljes oxigén-, és kalóriafelhasználás 20%-át emészti fel. A kutatók régóta tudják, hogy ezért elsősorban a neurotranszmitterek, vagyis ingerületátvivő anyagok által az idegsejtek között történő üzenetküldés folyamata a felelős, ami folyamatosan zajlik a színfalak mögött, még alvás közben is, azonban az már nagyobb rejtélyt jelentett, hogy vajon mi lehet az oka annak, hogy látszólag teljesen passzív állapotban, például kómás betegek esetében, a glükózfelhasználás csak a felére, és nem kevesebbre esik vissza.

Pontosan mire használják a neuronok a sok kalóriát, és mi történik, ami folyamatos energiaellátást igényel?

A titok nyitjára a Weill Cornell Medicine biokémikusai találtak rá, akik a Science Advancesben megjelent tanulmányukban részletezik az idegsejtek működésének pontos folyamatát és azokat a műveleteket, amelyek a soha nem nyugvó neuronok viselkedésében szerepet játszanak. A kutatók felfedezték, hogy az idegsejtek neurotranszmitterszállítási, és - csomagolási procedúrája a forrása a magas energiafogyasztási értékeknek az inaktív neuronok esetében.

Az idegsejtek kis üregekben, kinövésekben tárolják az ingerületátvivő anyagokat, amelyeket ezekben a csomagokban juttatnak el a szinaptikus terminálokhoz, ahonnan a szinapszisokon keresztül átküldik az üzenetet a szomszédos neuronnak. Ez a szinaptikus folyamat az alapja minden agyi tevékenységnek és ez fogyasztja a sok kalóriát működés közben. Ennek oka, hogy a csomagolás nem zajlik tökéletesen, mivel az ingerületátvivő anyagok szállítását végző transzport molekulák a feladatuk sikeres elvégzése érdekében alakot váltanak, eközben viszont protonokat veszítenek. A kutatók szerint az evolúció során ez bizonyult a leghatékonyabb módszernek az agy számára, mert a gyors alakváltás révén késlekedés nélkül tudják újratölteni a csomagokat a transzporterek és így a szinaptikus jelzés, ezáltal a gyors gondolkodás és cselekvés, minél hamarabb megvalósul.

Emiatt viszont az alakváltást akár random események is előidézhetik, vagyis még olyankor is zajlik ez a folyamat, amikor az üregek teljesen fel vannak töltve a többezer neurotranszmitterrel, és a további szállítási munkákra már nem lenne szükség. A protonok elszivárgása és az üregek membránján keresztül történő állandó energiaveszteség miatt az úgynevezett protonpumpa enzim soha nem áll le és olyankor is energiát fogyaszt, amikor a szinaptikus üzenetküldés szünetel, például inaktív, kómás vagy altatás alatt lévő állapotban.

A felfedezés a különböző neurológiai betegségekkel kapcsolatban nyújthat hasznos segítséget a jövőben, mivel sok olyan betegség létezik, amelyek vizsgálata során az agy anyagcseréjének, energiaellátásának és a szinaptikus folyamatoknak elégtelenségét figyelték meg. A lassú szellemi leépüléssel járó Alzheimer-kór vagy a Parkinson-kór is ezek közé tartozik, így ezeknek a kezelésében is új utat mutathat az agyi folyamatok alaposabb megértése.

(Fotó: Pixabay/nluepke/fanukhan986)