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Concession de collaboration de frontières à aider à prévoir le comportement du cerveau sous la tension métabolique

Plus de 30 millions d'Américains ont le diabète, avec l'immense majorité ayant le type - la maladie 2. Caractérisé par résistance à l'insuline et taux de sucre sanguin constamment élevés, le diabète de type 2 mauvais réglé a une foule de complications bien-décelées : avec la population globale, grand un risque accru de maladie rénale, perte de vision, crises cardiaques et rappes, et amputations inférieures de membre.

Mais plus récent, dit Nathan A. Smith, la milliseconde, Ph.D., un investigateur principal chez le centre de l'institut de recherches national des enfants pour la recherche en matière de neurologie, une autre conséquence est devenu de plus en plus apparent. Avec l'augmentation de la résistance à l'insuline viennent les dégâts cognitifs, un facteur qui contribue de manière significative aux diagnostics de démence pendant que les patients vieillissent.

Le cerveau comporte seulement 2% du volume du fuselage, mais il emploie plus de 20% de son énergie, Smith explique--ce qui rend cet organe particulièrement vulnérable aux changements du métabolisme. Le diabète de type 2 et même les changements prediabetic du métabolisme du glucose infligent des dégâts sur cet organe dans des mécanismes avec la synergie dangereuse, il ajoute. La résistance à l'insuline elle-même souligne des cellules du cerveau, les privant lentement de l'essence. À mesure que les augmentations de sucre de sang, elle également augmente l'inflammation et bloque l'oxyde nitrique, qui rétrécissent ensemble les vaisseaux sanguins du cerveau tout en également augmentant la viscosité de sang.

Quand les neurones du cerveau meurent de faim lentement, ils deviennent de plus en plus inefficaces à réaliser leur fonction, succombant éventuellement à cette privation. Ces coups n'affectent pas simplement différentes cellules, Smith ajoute. Ils affectent également la connectivité qui enjambe en travers du cerveau, les réseaux neuronaux qui sont un centre important de sa recherche.

Tandis qu'il est bien établi que le diabète de type 2 amplifie de manière significative le risque de déclin cognitif, Smith dit, il a été peu clair si ce procédé pourrait être arrêté ou même renversé. C'est cette question qui forme la base d'une concession de collaboration de frontières, $2,5 millions du National Science Foundation divisé entre son laboratoire ; l'institution de fil, université pierreuse de ruisseau ; et Massachusetts General Hospital/Faculté de Médecine de Harvard.

Smith et collègues aux trois institutions vérifient si changeant la source de l'essence du cerveau du glucose en cétones--dérivés de gros métabolisme--a pu potentiellement sauvegarder des neurones et des réseaux neuronaux au fil du temps. Les cétones se sont déjà montrées pendant des décennies prometteur en traitant quelques types d'épilepsie, une maladie qui provient parfois d'un déséquilibre dans l'excitation et l'inhibition neuronales. Quand quelques patients commencent sur un ketogenic suivez un régime--une version extrême d'un régime à base de gras populaire--on peuvent de manière significative diminuer ou même arrêter leurs grippages, amenant leurs cellules du cerveau de ratés du moteur de nouveau à la santé.

L'investigateur principal Smith et son laboratoire à l'institut de recherches national des enfants utilisent des modèles expérimentaux pour vérifier si les cétones pourraient protéger le cerveau contre les ravages de la résistance à l'insuline. Ils regardent particulièrement des interneurons, les cellules inhibitrices du cerveau et la plupart d'exiger d'énergie. L'équipe emploie une technique connue sous le nom de correction se serrant pour déterminer comment la résistance à l'insuline ou la résistance à l'insuline en présence des cétones affectent la capacité de ces cellules d'allumer.

Elles regardent également la façon dont les ions calcium émigrent dans et hors des membranes des cellules, un préalable nécessaire à l'activité électrique des neurones. En conclusion, ils évaluent si ces modifications potentielles aux propriétés électrophysiologiques des cellules changent à leur tour comment les différentes parties du cerveau communiquent les uns avec les autres, potentiellement restructurant les réseaux qui sont indispensables à chaque action que cet organe exécute.

Les collègues chez Athinoula A. Martinos Center pour la représentation biomédicale à Massachusetts General Hospital et à la Faculté de Médecine de Harvard, abouti par l'investigateur principal Eva-Maria Ratai, Ph.D., effectueront le travail parallèle dans les sujets humains. Ils emploieront la représentation pour déterminer comment ces types de deux essences, glucose ou cétones, affect comment le cerveau emploie l'énergie et produit les molécules de transmission connues sous le nom de neurotransmetteurs. Ils vérifient également comment ces facteurs pourraient affecter la stabilité des réseaux neuronaux utilisant les techniques qui vérifient le rendement de ces réseaux les deux tandis que les sujets d'étude sont au repos et effectuant une tâche.

En conclusion, les collègues chez le Laufer centrent pour matériel et la biologie quantitative à l'université pierreuse de ruisseau, aboutie par l'investigateur principal Lilianne R. Mujica-Parodi, Ph.D., emploiera des résultats produits les deux aux autres institutions pour construire les modèles de calcul qui peuvent exactement prévoir comment le cerveau se comportera sous la tension métabolique : comment elle satisfait une fois déshéritée de l'essence et s'il pourrait pouvoir maintenir le fonctionnement sain quand ses cellules reçoivent des cétones au lieu du glucose.

Collectivement, Smith dit, ces résultats pourraient aider à maintenir la fonction cérébrale même sous des butées de glucose. (Pour ceci, l'équipe de recherche doit des mercis spéciaux à Mujica-Parodi, qui a rassemblé le groupe pour répondre à cette question importante, de ce fait soulignant l'importance de la science d'équipe, il ajoute.)

« En fournissant une source alterne d'essence, nous pouvons éventuellement pouvoir préserver le cerveau même face à la résistance à l'insuline, » Smith dit.