شناخت سوخت اضطراری مغز دوزیستان می‌تواند به درمان بیماری‌های عصبی انسان کمک کند. مغز انسان برای تأمین انرژی خود به گلوکز، یعنی نوعی قند موجود در خون و مهم‌ترین منبع انرژی بدن، وابسته است. وقتی این سوخت کاهش پیدا کند، فعالیت سلول‌های عصبی نیز با سرعت زیادی مختل می‌شود. با این حال، قورباغه‌های گاوی آمریکایی
شناخت سوخت اضطراری مغز دوزیستان می‌تواند به درمان بیماری‌های عصبی انسان کمک کند.
مغز انسان برای تأمین انرژی خود به گلوکز، یعنی نوعی قند موجود در خون و مهم‌ترین منبع انرژی بدن، وابسته است. وقتی این سوخت کاهش پیدا کند، فعالیت سلول‌های عصبی نیز با سرعت زیادی مختل می‌شود. با این حال، قورباغه‌های گاوی آمریکایی با نام علمی Aquarana catesbeiana یک سازوکار زیستی پشتیبان شگفت‌انگیز در اختیار دارند.
سوخت اضطراری مغز قورباغه‌ها
زمانی که ذخایر گلوکز کم می‌شود، مغز قورباغه‌های گاوی می‌تواند برای ادامه عملکردهای مهم عصبی از منبع انرژی دیگری استفاده کند. این منبع، اجسام کتونی نام دارد. بیشتر جانوران هنگام روزه‌داری، گرسنگی یا فعالیت بدنی طولانی‌مدت که سطح گلوکز را پایین می‌آورد، این مولکول‌های انرژی را در کبد تولید می‌کنند.
هنگامی که مواد مغذی کافی در دسترس نیست، کبد اسیدهای چرب را به اجسام کتونی تبدیل می‌کند و سپس خون این ترکیبات را به اندام‌هایی مانند مغز می‌رساند. اما قورباغه‌های گاوی می‌توانند اجسام کتونی را مستقیماً در مغز خود بسازند و در نتیجه وابستگی کامل آنها به کبد برای تأمین این سوخت از بین می‌رود. بر اساس پژوهش دانشگاه میزوری که جوزف سانتین، زیست‌شناس این دانشگاه، نویسنده اصلی آن بوده و به‌تازگی در مجله PNAS منتشر شده، این فرایند دست‌کم برای مدتی می‌تواند فعالیت مغز را بدون دریافت گلوکز حفظ کند.
جوزف سانتین گفت:
دانشمندان معمولاً تصور می‌کنند اجسام کتونی از بخش‌های دیگر بدن به مغز می‌رسند. همین موضوع کشف ما را بسیار هیجان‌انگیز می‌کند. این وضعیت شبیه پیدا کردن یک مولد برق پشتیبان در ساختمانی است که همه تصور می‌کردند فقط یک منبع انرژی دارد.
این یافته‌ها همچنین اطلاعات تازه‌ای درباره توانایی این دوزیستان برای پشت سر گذاشتن دوره سالانه شبیه خواب زمستانی ارائه می‌دهد؛ دوره‌ای که طی آن سوخت‌وساز بدن کاهش پیدا می‌کند و ذخایر انرژی به سطح پایینی می‌رسند. تولید موضعی اجسام کتونی در مغز شاید یکی از دلایلی باشد که قورباغه‌های گاوی در فصل بهار، زمانی که اکسیژن و انرژی بدنشان محدود است، می‌توانند مدارهای مهم مغزی کنترل‌کننده عملکردهای بدن را با سرعت زیادی دوباره فعال کنند. سانتین گفت:
از آنجا که یک قورباغه در تابستان یا پاییز معمولاً برای تأمین انرژی مغز خود از گلوکز استفاده می‌کند، توانایی آن برای تغییر کامل مسیر و استفاده از منابع انرژی تولیدشده در خود مغز، مانند اجسام کتونی، با این دیدگاه رایج در تضاد است که مغز جانور بالغ به دریافت و سوخت‌وساز مداوم گلوکز نیاز دارد.
پژوهشگران اکنون می‌خواهند بفهمند چه عاملی باعث می‌شود قورباغه‌های گاوی به این منبع انرژی اضطراری روی بیاورند و چه مدت قادرند به آن تکیه کنند. به باور آنها، این تغییر دائمی نیست و بیشتر شبیه یک سامانه پشتیبان قابل اتکا برای مغز عمل می‌کند تا زمانی که گلوکز دیگر برای ادامه فعالیت کافی نباشد.
از سوی دیگر، قورباغه‌های گاوی و انسان بسیاری از فرایندهای بنیادی زیستی مشترک دارند. به همین دلیل، این پژوهش می‌تواند سرنخ‌هایی درباره عملکرد مغز انسان نیز در اختیار دانشمندان بگذارد. سانتین گفت:
بسیاری از اختلالات عصبی مانند ALS، بیماری پارکینسون و بیماری آلزایمر با مشکلات مربوط به سوخت‌وساز گلوکز ارتباط دارند. بنابراین، هرچند این بیماری‌ها ریشه‌های متفاوتی دارند، همگی درگیر اختلال در سامانه معمول تأمین انرژی مغز هستند. ما بر این باوریم که شناخت زیست‌شناسی سلولی و مولکولی‌ای که به مغز اجازه می‌دهد نیاز انرژی خود را کاهش دهد و در عین حال عملکردش را حفظ کند، شاید روزی برای درمان انواع مختلف بیماری‌های عصبی مفید باشد. ما این یافته‌ها را مرحله‌ای ابتدایی از نقشه راهی می‌دانیم که می‌تواند به کشف راهکارهای درمانی در آینده کمک کند.