„ten cukier dostaje się do hipokampa i nie powinien tam być”, powiedział Robert Linhardt, profesor biokatalizy i inżynierii metabolicznej w Rensselaer Polytechnic Institute i główny autor badania. „Uważamy, że to zmienia pamięć w hipokampie i powoduje utratę pamięci. Obwody nerwowe są zakłócane, łamane lub połączone w niewłaściwy sposób.”

badanie jest najnowszym wynikiem sześcioletniej współpracy Linhardta i dr Erica Schmidta, eksperta w dziedzinie sepsy i adiunkta na Wydziale Medycyny Uniwersytetu Kolorado w Denver.

sepsa jest ogólnoustrojowym zakażeniem organizmu. Jedna trzecia pacjentów przyjętych do szpitali z sepsą przechodzi w wstrząs septyczny. Z nich połowa umrze. W badaniu z 2016 r.opublikowanym w American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, zespół, w skład którego wchodzili Schmidt i Linhardt, opracował prosty, ale dokładny test do określenia, czy pacjenci w szoku septycznym wyzdrowieją, czy umrą.

test wykorzystuje próbkę moczu do sprawdzenia stężenia cukru — glikozaminoglikanów — które zwykle pokrywają komórki wyściełające naczynia krwionośne i inne powierzchnie wewnątrz ciała. W szoku septycznym ciało zrzuca fragmenty tych cukrów, a zespół odkrył, że wyższe stężenia zapowiadają śmierć. Test jest stosowany w warunkach klinicznych, a wgląd pomógł lekarzom w poszukiwaniu bardziej skutecznych terapii.

ich kolejny krok badał, czy istnieje związek między cukrami a starzeniem psychicznym związanym ze wstrząsem septycznym. Badania opublikowane w lutowym wydaniu Journal of Clinical Investigations wykazały, że podczas wstrząsu septycznego fragmenty siarczanu heparanu cukru przekroczyły barierę krew-mózg i weszły do hipokampa, regionu mózgu krytycznego dla pamięci i funkcji poznawczych. Dowody wskazywały, że siarczan heparanu może wiązać się z czynnikiem neurotroficznym pochodzącym z mózgu (BDNF), który ma kluczowe znaczenie dla długotrwałego wzmocnienia hipokampa, procesu odpowiedzialnego za tworzenie pamięci przestrzennej. Naukowcy odkryli również, że obecność wzbogaconego siarczanu heparanu w osoczu krwi pacjentów septycznych po przyjęciu na oddział intensywnej terapii przewidywane zaburzenia poznawcze wykryto 14 dni po wypisie.

aby mieć pewność, naukowcy chcieli zobaczyć siarczan heparanu wchodzący do hipokampa i wiążący się z BDNF. Nowe badanie PNAS pokazuje dokładnie to. Aby wprowadzić siarczan heparanu do mózgu w morzu innych cukrów poruszających się w krwiobiegu zespół Linhardta musiał zsyntetyzować siarczan heparanu oznaczony stabilnym izotopem węgla, który w przeciwieństwie do wielu innych metod etykietowania, jest całkowicie bezpieczny i był identyczny z naturalnym cukrem. Dwa lata zajęło im wymyślenie, jak to zrobić.

następnie wystawiają swoją hipotezę na próbę. U zdrowych myszy 100 procent oznaczonego siarczanu heparanu zostało wydalone z moczem w ciągu 20 minut i żaden nigdy nie dostał się do mózgu. Ale u myszy septycznych naukowcy odkryli niewielką ilość oznaczonego siarczanu heparanu w regionie hipokampa mózgu.

„teraz, gdy znamy przyczynę uszkodzeń poznawczych w szoku septycznym, daje nam to wyraźny cel terapii lekowej: coś, co wiąże się z cukrem i oczyszcza go, lub enzym, który przekształca go w coś, co nie zaburzy funkcji poznawczych”, powiedział Linhardt. „To ważny krok naprzód i jesteśmy podekscytowani historią, która się rozwija.”