Creierul broaștei taur poate produce propriul combustibil de rezervă
Cercetătorii de la Colegiul de Arte și Științe al Universității din Missouri au descoperit că broaștele taur pot genera local ketone în creier atunci când glucoza devine insuficientă, oferind o sursă alternativă de energie care susține funcțiile neuronale critice. Rezultatele au fost publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences.
Timp de decenii, oamenii de știință au considerat că majoritatea animalelor depind de un aport constant de glucoză, principalul combustibil al organismului, pentru a alimenta creierul. Când glucoza se epuizează, activitatea neuronală începe să scadă, ceea ce poate duce la leziuni cerebrale permanente. Descoperirea arată că broaștele taur nu respectă această regulă.
Un mecanism de rezervă creat în interiorul creierului
La majoritatea animalelor, corpii cetonici sunt produși în ficat atunci când nivelul glucozei scade în timpul postului, al înfometării sau al efortului fizic prelungit. Ficatul descompune acizii grași în aceste molecule energetice, care ajung prin sânge la organe, inclusiv la creier, unde sunt folosite drept combustibil.
Echipa de la Missouri a constatat însă că broaștele taur pot ocoli acest proces. În loc să depindă în totalitate de ficat, creierul lor poate genera ketone local, creând o rezervă energetică de urgență exact acolo unde este nevoie de ea.
„Oamenii de știință cred în general că ketonele sunt livrate creierului din altă parte a corpului”, a declarat Joseph Santin, profesor asociat de științe biologice și autor principal al studiului. „Aceasta este ceea ce face descoperirea atât de interesantă. Este ca și cum ai găsi un generator de rezervă în interiorul unei clădiri despre care toată lumea presupunea că are o singură sursă de energie.”
Supraviețuirea iernii și a deficitului energetic
Descoperirea ajută la explicarea modului în care broaștele taur supraviețuiesc uneia dintre cele mai dificile perioade ale anului. În fiecare iarnă, ele intră într-o stare asemănătoare hibernării, care le încetinește metabolismul și epuizează rezervele energetice. Până în primăvară, când oxigenul și rezervele de energie sunt scăzute, animalele trebuie să reactiveze imediat circuitele cerebrale esențiale care controlează funcțiile corpului.
Noul sistem metabolic de rezervă ar putea fi unul dintre motivele pentru care această tranziție se produce atât de rapid și de eficient. Cercetarea se bazează pe ani de studii în laboratorul lui Santin privind modul în care broaștele rezistă la condiții care ar provoca leziuni severe sau chiar moartea la majoritatea animalelor. Studii anterioare au arătat că starea asemănătoare hibernării protejează circuitele neuronale în timpul privării extreme de oxigen. Noile rezultate dezvăluie o altă dimensiune a acestei strategii de supraviețuire: capacitatea de a menține activitatea cerebrală atunci când metabolismul glucozei este afectat.
Descoperirea ridică și întrebări despre ceea ce declanșează trecerea la producția de ketone și cât timp pot broaștele taur să o susțină. Cercetătorii nu cred că schimbarea metabolică este permanentă, dar aceasta pare să ofere un sistem de rezervă robust atunci când sursa obișnuită de energie a creierului este insuficientă.
Posibile indicii pentru afecțiunile cerebrale umane
Deși rezultatele oferă o nouă perspectivă asupra biologiei amfibienilor, Santin consideră că ele ar putea ajuta și la o mai bună înțelegere a creierului uman, deoarece broaștele taur și oamenii împărtășesc numeroase procese biologice fundamentale.
Prin dezvăluirea modului în care creierul se adaptează atunci când sursele de energie devin limitate, cercetarea ar putea deschide noi direcții pentru studierea tulburărilor neurologice legate de metabolismul energetic afectat, inclusiv boala Alzheimer, scleroza laterală amiotrofică și schizofrenia.
