Glukoosiaineenvaihdunta aivoissa

Ihmisen aivojen osuus kehon painosta on vain 2 %, mutta ne käyttävät noin 20 % koko kehon glukoosista. Tämä osoittaa, miten ratkaisevan tärkeää glukoosiaineenvaihdunta on aivojen neuronien ja muiden solutyyppien asianmukaisen toiminnan kannalta. Klassisesti glukoosia on pidetty lähinnä tärkeänä polttoainelähteenä hermosolujen energiaintensiivisessä prosessissa. Lähempi analyysi kuitenkin osoittaa, että glukoosiaineenvaihdunta aivoissa ei ole niin yksinkertaista, ja sillä voi olla monia muitakin säätelytoimintoja kuin vain energianlähteenä. Aivojen eri solutyypit ilmentävät erilaisia spesifisiä glukoosinsiirtäjiä, joiden avulla ne voivat säädellä glukoosiaineenvaihduntaansa hyvin yksilöllisesti. Tämä herättää mahdollisuuden, että aivojen glukoosiaineenvaihdunnalla voi olla myös muita tärkeitä fysiologisia merkityksiä tietyissä solutyypeissä, joilla on erilainen fysiologia. Kun otetaan huomioon nämä laajemmat mahdollisuudet, tutkijat ovat kiinnostuneita ymmärtämään glukoosiaineenvaihdunnan säätelevää osallistumista aivojen muihin elintärkeisiin toimintoihin, kuten redox-tasapainoon, hermosolujen plastisuuteen, pitkäaikaispotentiaatioon sekä oppimiseen ja muistiin. Kiinnostavaa on myös ymmärtää hermosolujen plastisuuteen osallistuvien geenien metabolista aistimista. Osana aivojen glukoosiaineenvaihdunnan translaationaalisen ymmärryksen kehittämistä tutkimuksessa keskitytään myös tutkimaan glukoosiaineenvaihdunnan häiriöiden adaptiivisia ja maladaptiivisia seurauksia Alzheimerin taudissa, joka ilmenee Alzheimerin tautia sairastavilla potilailla jo vuosia ennen kuin nähdään muita näkyviä oireita, kuten pussukoiden ja plakkien laskeutumista, muistin heikkenemistä jne. Sen avulla voimme selvittää, mitkä ovat keskeisiä terapeuttisia keinoja, jotka kohdistuvat tämän reitin tiettyihin osiin ja jotka voisivat paitsi lisätä neuroprotektiota myös parantaa hermosolujen plastisuutta. Klassisesti laktaattia pidettiin polttoainelähteenä vain anaerobisissa olosuhteissa. Monet viimeaikaiset havainnot ovat kuitenkin osoittaneet, että laktaatti on tärkeä polttoainelähde neuroneille myös aerobisissa olosuhteissa. Viimeaikaisten tieteellisten havaintojen valossa laktaatin säätelytehtävä aivoissa näyttää olevan paljon laajempi kuin pelkkä energianlähde. Tutkijat ovatkin syvästi kiinnostuneita ymmärtämään laktaatin säätelevää osallistumista tiettyihin muihin neuronien elintärkeisiin toimintoihin kuin energiantuotantoon.