Sladkobna možganovina

Možgani v stanju zadostne prehranjenosti organizma izmed vseh hranil, ki so na voljo, koristijo le sladkorno molekulo glukozo. Vstop glukoze v nevrone in njena presnova pa morata natančno ustrezati trenutni aktivnosti in potrebam možganskih celic, ki so na razpoložljivost energije zelo občutljive.

Na Univerzi Cornell so z nedavno raziskavo pokazali, da naj bi pomembno vlogo pri uravnavanju porabe glukoze v možganih imela molekula na celični membrani, ki glukozo prenaša v notranjost celic, imenovana GLUT4. Najbolj razširjen prenašalec, ki v  možganovino prepušča glukozo, je sicer GLUT1. GLUT4 pa je do nedavnega bil poznan le v mišičnih in maščobnih celicah, kjer deluje s pomočjo inzulina.

Kadar je neka mišica aktivna, se poveča njena energijska potreba, zato se glukoza v njej začne hitreje presnavljati. Pri tem sodeluje encim imenovan AMP kinaza, ki kot nekakšen molekularni senzor energijskega stanja v celici zazna pomanjkanje energije. Posledično na celično membrano pošlje več GLUT4 receptorjev, kar glukozi olajša vstop v celico. Na molekularni ravni naj bi se enak proces kot v mišici vršil tudi v možganih, in sicer pri dolgotrajnejšem oziroma vsaj nekaj sekund trajajočem aktiviranju povezav oziroma sinaps med nevroni.

Pri genetskem ali z genskim inženiringom povzročenem pomanjkanju GLUT4 je tako dolgotrajnejša aktivnost nevronov oslabljena, podobno kot če v krvi ne bi bilo dovolj glukoze. V obeh primerih se namreč sinaptični mešički prepočasi obnavljajo, da bi sinapso lahko oskrbovali z živčnimi prenašalci. Sinaptična aktivnost lahko posledično preneha že v nekaj sekundah.

Raziskovalna skupina je objavljeni članek zaključila z možno razlago v veliki meri sicer še nepojasnjenega zdravilnega učinka ketonske diete na epilepsijo pri otrocih. Pri ketonski dieti, podobno kot pri stradanju, v telo ne vnašamo nobenih sladkorjev. Možgani se iz glukoze zato preusmerijo v porabo ketonskih teles, ki nastajajo iz maščobnih zalog.

Pri epilepsiji se nevroni spontano in nenadzorovano prožijo, zato imajo veliko in dolgotrajno potrebo po glukozi. Če so namesto glukoze na voljo le ketonska telesa, imajo ta lahko zaščitni učinek. Odsotnost glukoze takrat onemogoča aktiviranje prenašalcev GLUT4, obnavljanje sinaptičnih mešičkov pa se upočasni dovolj, da se epileptoformna aktivnost prekine.