”detta socker kommer in i hippocampus, och det borde inte vara där”, säger Robert Linhardt, professor i biokatalys och metabolisk teknik vid Rensselaer Polytechnic Institute, och huvudförfattare till studien. ”Vi tror faktiskt att detta kopplar om minnet i hippocampus, och det orsakar minnesförlust. Neurala kretsar störs eller bryts eller ansluts på fel sätt.”
studien är det senaste resultatet av ett sexårigt partnerskap mellan Linhardt och Dr.Eric Schmidt, en expert på sepsis och biträdande professor vid Institutionen för medicin vid University of Colorado Denver.
Sepsis är en systemisk infektion i kroppen. En tredjedel av patienterna som tas in på sjukhus med sepsis går i septisk chock. Av dem kommer hälften att dö. I en studie från 2016 publicerad i American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine utvecklade ett team som inkluderade Schmidt och Linhardt ett enkelt men exakt test för att bestämma om patienter i septisk chock skulle återhämta sig eller dö.
testet använder ett urinprov för att kontrollera koncentrationer av en typ av socker-glykosaminoglykaner-som vanligtvis täcker celler som foder blodkärl och andra ytor inuti kroppen. I septisk chock kastar kroppen fragment av dessa sockerarter, och laget fann att högre koncentrationer ger upphov till döden. Testet används i kliniska miljöer, och insikten har hjälpt läkare att söka efter effektivare terapier.
deras nästa steg testade om det finns en länk mellan sockerarter och mental åldrande i samband med septisk chock. Forskning som publicerades i februariutgåvan av Journal of Clinical Investigations visade att under septisk chock korsade fragment av sockerheparansulfatet blod-hjärnbarriären och gick in i hippocampus, en region i hjärnan som är kritisk för minne och kognitiv funktion. Bevis indikerade att heparansulfatet kan vara bindande med hjärnhärledd neurotrofisk faktor (BDNF), vilket är kritiskt för hippocampal långsiktig potentiering, en process som är ansvarig för rumslig minnesbildning. Forskarna fann också att närvaron av ett berikat heparansulfat i blodplasman hos septiska patienter vid tillträde till en intensivvårdsavdelning förutspådde kognitiv försämring upptäckt 14 dagar efter urladdning.
För att vara säker ville forskarna se heparansulfatet komma in i hippocampus och binda med BDNF. Den nya studien i PNAS visar exakt det. För att följa heparansulfat i hjärnan i ett hav av andra sockerarter som rör sig genom blodomloppet måste Linhardts team syntetisera heparansulfat märkt med en stabil kolisotop, som till skillnad från många andra märkningsmetoder är helt säker och var identisk med det naturliga sockret. Det tog dem två år att räkna ut hur man gör det.
sedan sätter de sin hypotes på provet. Hos friska möss utsöndrades 100 procent av det märkta heparansulfaterade genom urinen inom 20 minuter, och ingen kom någonsin in i hjärnan. Men i septiska möss fann forskare en liten mängd märkt heparansulfat i hjärnans hippocampusregion.
” Nu när vi vet orsaken till kognitiv skada i septisk chock, ger det oss ett tydligt mål för en läkemedelsbehandling: något som binder till sockret och rensar det, eller ett enzym som omvandlar det till något som inte kommer att försämra kognitiv funktion, säger Linhardt. ”Det här är ett viktigt framsteg, och vi är glada över historien som utvecklas.”
