לגופי קטון, המיוצרים על ידי הגוף כדי לספק דלק במהלך צום, יש תפקידים בוויסות תהליכים תאיים ומנגנוני הזדקנות מעבר לייצור אנרגיה. מחקר במכון באק מראה שניתן להבין בצורה הטובה ביותר את גופי הקטון כמטבוליטים לאותות רבי עוצמה המשפיעים על תפקוד המוח בהזדקנות ובמחלת אלצהיימר. מחקר חדש מדגים שלגופי קטון ולמטבוליטים דומים יש השפעות עמוקות על בקרת איכות הפרוטאום והחלבון במוח. מפרסם ב ביולוגיה כימית של התא, מדענים ממכון באק, עובדים במודלים של עכברים של מחלת אלצהיימר והזדקנות, ובנמטודה סי elegans, לחשוף את גוף הקטון β-hydroxybutyrate אינטראקציה ישירה עם חלבונים שלא מקופלים בצורה שגויה, משנה את המסיסות והמבנה שלהם כך שניתן לנקות אותם מהמוח בתהליך של אוטופגיה.
מחקרים קודמים הראו כי חיזוק גופי קטון באמצעות תזונה, פעילות גופנית ותוספי מזון יכול להיות טוב לבריאות המוח ולקוגניציה, הן במכרסמים והן בבני אדם. הסופר הבכיר ג'ון ניומן, MD, PhD, עוזר פרופסור בבאק, אומר שרבים הביאו תיאוריה שהשיפורים המבוססים על קטון בגוף נגרמו על ידי אנרגיה מוגברת למוח או הפחתה בדלקת במוח, עם שיפורים מדווחים בפלאקים עמילואידים במודלים של עכברים בהיותו תוצר לוואי עקיף.
עכשיו אנחנו יודעים שזה לא כל הסיפור. גופי קטון מקיימים אינטראקציה עם חלבונים פגומים ומקופלים באופן ישיר, מה שהופך אותם לבלתי מסיסים כך שניתן לשלוף אותם מהתא ולמחזר אותם."
ג'ון ניומן, פרופסור עוזר, מכון באק לחקר הזדקנות
בעוד שהוא מכיר בכך שמנגנונים אחרים כמו אספקת אנרגיה חשובים גם לבריאות המוח, ניומן מכנה את הגילוי ביולוגיה חדשה. "זהו קשר חדש בין חילוף חומרים באופן כללי, גופי קטון והזדקנות", אמר. "קישור ישיר של שינויים במצב המטבולי של התא לשינויים בפרוטאומה הוא ממש מרגש". כשהוא מציין שקל לתמרן גופי קטון בניסוי ובטיפול, מוסיף ניומן, "זה עשוי להיות דרך רבת עוצמה לסייע בפינוי גלובלי של חלבונים פגומים. אנחנו רק מגרדים את פני השטח לגבי איך זה יכול להיות מיושם על הזדקנות המוח ונוירודגנרציה מַחֲלָה."
בנוסף לבדיקת המסיסות והמבנה המשתנים של חלבונים במבחנות, הפרויקט כלל גם האכלת קטון אסטר לעכברים כדי לאשר שתוצאות המבחנה שוחזרו במוח. בעכברים, הטיפול בקטון אסטר הביא לפינוי ולא לצבירה פתולוגית של חלבונים בלתי מסיסים.
העבודה גם מדגישה את כוחה של הסביבה השיתופית של הבאק. מעבדת שילינג ייצרה מפות מסיסות מפורטות בכל פרוטאום, הן מניסויי המבחנה והן מניסויי העכבר. כדי לבדוק אם השינויים במסיסות שנגרמו על ידי גופי קטון עזרו לשפר מודלים של צבירה פתולוגית, מעבדת Lithgow הזינה גופי קטון לתולעי נמטודות זעירות שעברו שינוי גנטי כדי לבטא את המקבילה האנושית של עמילואיד בטא, הגורם לפלאקים עמילואידים. "העמילואיד בטא משפיע על השרירים ומשתק את התולעים", אומר Sidharth Madhavan, מועמד לדוקטורט ומחבר ראשי במחקר. "ברגע שהם טופלו בגופי קטון החיות שיחזרו את יכולתן לשחות. זה היה ממש מרגש לראות השפעה כה דרמטית על חיה שלמה".
Madhavan בודקת כעת האם לגופי קטון ולמטבוליטים קשורים יש השפעות דומות מחוץ למוח, כמו למשל במעיים. השלב הבא העיקרי יהיה לבדוק את מנגנון בקרת איכות החלבון החדש הזה באנשים כדי לעזור להנחות כיצד ליישם אותו בצורה הטובה ביותר בטיפולים, הוא מוסיף.
ניומן אומר שהמחקר מדגיש צורה חדשה של ויסות מטבולי של בקרת איכות חלבון. "זה לא רק על גופי קטון", אמר. "בדקנו מטבוליטים דומים במבחנות ולחבורה מהם היו השפעות דומות. בחלק מהמקרים הם פעלו טוב יותר מ-β-hydroxybutyrate. זה יפה לדמיין ששינוי חילוף החומרים מביא לכך שהסימפוניה הזו של מולקולות משתפות פעולה יחד כדי לשפר את תפקוד המוח".
