قورباغه‌ها یک «سوخت اضطراری» برای مغزشان دارند؛ کشفی که می‌تواند به پزشکی انسان کمک کند
دانشمندان در مغز قورباغه آمریکایی سازوکاری پیدا کرده‌اند که هنگام کاهش گلوکز، منبع انرژی دیگری را برای ادامه فعالیت عصبی فراهم می‌کند.
به نقل از Popular Science، مغز برای ادامه فعالیت به انرژی زیادی نیاز دارد و در شرایط معمول، گلوکز یکی از منابع اصلی تأمین این انرژی محسوب می‌شود. وقتی میزان گلوکز کاهش پیدا می‌کند، فعالیت عصبی می‌تواند به‌سرعت دچار اختلال شود. بااین‌حال، پژوهش جدیدی نشان می‌دهد مغز قورباغه آمریکایی راه دیگری هم برای تأمین انرژی دارد.
پژوهشگران دانشگاه میزوری دریافتند مغز این قورباغه می‌تواند هنگام کاهش ذخایر گلوکز، از کتون‌ها به‌عنوان منبع انرژی استفاده کند. نکته مهم‌تر این است که مغز قورباغه می‌تواند این ترکیبات را در خود تولید کند و برای تأمین آن‌ها کاملا به کبد وابسته نباشد.
کتون‌ها چه هستند؟
کتون‌ها ترکیباتی هستند که بدن بسیاری از جانوران در شرایطی مانند روزه‌داری، گرسنگی یا فعالیت طولانی‌مدت تولید می‌کند. وقتی دسترسی بدن به گلوکز کاهش پیدا می‌کند، کبد می‌تواند اسیدهای چرب را به کتون تبدیل کند. این ترکیبات سپس از طریق خون به اندام‌هایی مانند مغز می‌رسند و می‌توانند بخشی از انرژی موردنیاز آن را تأمین کنند.
پژوهش جدید نشان می‌دهد قورباغه آمریکایی سازوکار متفاوتی دارد. مغز این جانور می‌تواند مستقیما کتون تولید کند و از آن برای حفظ برخی فعالیت‌های عصبی در زمان کمبود گلوکز استفاده کند.
جوزف سانتین، زیست‌شناس دانشگاه میزوری و نویسنده اصلی مطالعه، می‌گوید دانشمندان معمولا تصور می‌کردند کتون‌ها از بخش دیگری از بدن به مغز می‌رسند؛ بنابراین مشاهده تولید این ترکیبات در خود مغز، یافته‌ای غیرمنتظره محسوب می‌شود.
این سازوکار به قورباغه‌ها در زمستان کمک می‌کند
این یافته می‌تواند بخشی از توانایی قورباغه‌ها برای تحمل دوره‌های طولانی کاهش فعالیت متابولیکی را توضیح دهد. قورباغه‌های آمریکایی در طول زمستان وارد حالتی شبیه خواب زمستانی می‌شوند که در آن سوخت‌وساز بدن کاهش پیدا می‌کند و ذخایر انرژی نیز کمتر می‌شود.
پژوهشگران احتمال می‌دهند تولید کتون در مغز یکی از عواملی باشد که به این جانور اجازه می‌دهد پس از پایان این دوره، برخی مدارهای مهم مغزی را حتی در شرایطی که اکسیژن و انرژی کافی در دسترس نیست، دوباره فعال کند.
این توانایی به‌ویژه هنگام بازگشت شرایط گرم‌تر اهمیت پیدا می‌کند؛ زمانی که قورباغه باید پس از یک دوره طولانی کاهش فعالیت، عملکردهای حیاتی بدن خود را دوباره فعال کند.
چرا این کشف برای انسان مهم است؟
مغز قورباغه و مغز انسان تفاوت‌های زیادی دارند، اما برخی فرایندهای پایه زیستی میان آن‌ها مشترک است. به همین دلیل، پژوهشگران می‌خواهند بررسی کنند آیا سازوکار مشابهی می‌تواند سرنخ‌هایی درباره نحوه تأمین انرژی مغز انسان در شرایط خاص ارائه دهد یا نه.
این موضوع به‌ویژه از آن جهت اهمیت دارد که اختلال در سوخت‌وساز گلوکز در برخی بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر، پارکینسون و ALS مطرح شده است. بااین‌حال، پژوهشگران هنوز نمی‌گویند یافته جدید می‌تواند مستقیما به درمان این بیماری‌ها منجر شود.
هدف فعلی آن‌ها درک دقیق‌تر سازوکاری است که به مغز قورباغه اجازه می‌دهد در زمان کمبود گلوکز، نیاز انرژی خود را کاهش دهد و هم‌زمان عملکردهای مهمش را حفظ کند.
قورباغه چه زمانی سراغ سوخت اضطراری می‌رود؟
هنوز پاسخ دقیقی برای این پرسش وجود ندارد. پژوهشگران می‌خواهند مشخص کنند چه عاملی باعث فعال‌شدن تولید کتون در مغز قورباغه می‌شود و این جانور تا چه مدت می‌تواند به این منبع انرژی متکی بماند.
بررسی‌های فعلی نشان می‌دهد این تغییر احتمالا دائمی نیست. به نظر می‌رسد مغز قورباغه در شرایط عادی همچنان از گلوکز استفاده می‌کند و تولید کتون بیشتر نقش یک سیستم پشتیبان را دارد که هنگام کاهش دسترسی به سوخت اصلی وارد عمل می‌شود.
بنابراین، یافته جدید بیش از آنکه نشان‌دهنده توانایی عجیب یک جانور باشد، پنجره‌ای به سازوکاری باز می‌کند که می‌تواند به دانشمندان در درک انعطاف‌پذیری مغز هنگام کمبود انرژی کمک کند.