От тела к мозгу. Как нарушения метаболизма становятся причиной депрессии, биполярного расстройства, СДВГ, ПТСР и других заболеваний - Кристофер М. Палмер
ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ
Начиная с утробы матери и до начала взрослой жизни, мозг человека быстро растет и формирует связи между нейронами и другими клетками мозга. Эти связи очень важны, они закладывают основу, или «прошивку», для дальнейшей жизни. Существуют так называемые окна развития – периоды, когда в мозге должны происходить определенные процессы. Если они не происходят должным образом, это окно может закрыться, и у мозга больше никогда не будет возможности стать «нормальным». Митохондрии играют критически важную роль для выполнения всех этих задач. Как я уже говорил, они доминируют в процессе роста клеток, дифференциации и формировании синапсов. При дисфункции или дисрегуляции митохондрий мозг не развивается как надо. Это особенно важно при расстройствах неврологического развития, которые начинаются в младенчестве или детстве, таких как аутизм. Даже в конце жизни наш мозг меняется предсказуемым образом. Рост и дифференциация клеток, а также нейропластичность, или изменение и адаптация нейронов, важны на протяжении всей жизни. Когда митохондрии не работают должным образом, со всеми этими функциями могут возникнуть проблемы. Отсутствие клеток или связей между ними приводит к постоянному нарушению деятельности мозга. При этом симптомы носят перманентный характер, они не колеблются со временем, потому что клетки и связи, необходимые для выполнения этих функций, попросту отсутствуют.
СЖАТИЕ И ГИБЕЛЬ КЛЕТОК
Митохондриальная дисфункция может привести к уменьшению размеров клеток, или их атрофии. Если этих органелл становится меньше либо их здоровье ухудшается, клетка испытывает сильный стресс. Как вы помните, митохондрии распределены по всей клетке. Некоторые из них постоянно перемещаются по ней в поисках задач, которые нужно выполнить. Когда митохондрий становится меньше, они уже не могут так же эффективно поддерживать работу всей клетки. В некоторых случаях они больше не добираются до удаленных частей клетки, таких как терминалы аксонов или дендритов, и эти части клетки погибают. Возникает воспаление. Микроглия, иммунные клетки мозга, приступают к работе и поглощают некоторые мертвые части клетки [18]. По мере того как все больше и больше митохондрий становятся неполноценными, все больше и больше компонентов клетки подвергаются атрофии. Если этот процесс не остановить, клетка в конечном счете погибает.
Хорошо известно, что в мозге людей с хроническими психическими расстройствами со временем появляются признаки клеточной атрофии. Напомним, что они подвержены преждевременному старению. У разных людей поражаются различные области мозга. Некоторые из них, например гиппокамп, поражаются чаще, но даже у людей с одним и тем же диагнозом, например шизофренией, могут наблюдаться многочисленные различия в пораженных областях мозга [19]. Это возвращает нас к понятию гетерогенности, или неоднородности. Митохондриальная дисфункция и дисрегуляция объясняют эту неоднородность. Учитывая, что многочисленные факторы влияют на функцию митохондрий (о чем я расскажу чуть ниже, в третьей части), они также влияют на различные области мозга. Таким образом, в зависимости от сочетания факторов риска мозг людей будет поражаться по-разному. Как я уже упоминал, время и уровень развития также имеют значение. У людей, заболевших в 14, мозг будет сильно отличаться от тех, кто заболел после 40.
* * *
Давайте подведем итог всему вышесказанному, используя нашу аналогию с автомобилями. У автомобиля много компонентов – топливный бак, топливо (бензин), двигатель, аккумулятор для получения электрической энергии, система рулевого управления, тормозная система для остановки. Проблемы возникают в разных частях, и в результате появляются разные симптомы. В некоторых случаях автомобиль может глохнуть или двигаться медленнее (неактивная функция), если в бензобак попала вода или испортилась свеча зажигания. Если аккумулятор начинает выходить из строя, могут тускнеть фары, замедляться работа стеклоочистителей, не работать радио, либо автомобиль и вовсе не заведется (это все примеры неактивных функций). Это очень разные симптомы, но все они связаны с энергией – и обычно у них только одна причина. Теперь давайте представим, что машина – это живая клетка. Ей требуется энергия для работы и поддержания жизнедеятельности. Если ее недостаточно, шины начнут сдуваться, колеса – шататься, на дверях появятся ржавчина и дыры (проблемы с обслуживанием). Двигатель и аккумулятор стареют. Кислота из аккумулятора начинает растекаться по двигателю (РФК). Масло уже давно никто не менял, и детали двигателя выходят из строя. Такое отсутствие техобслуживания еще больше ухудшает работу двигателя (цикл положительной обратной связи). В какой-то момент автомобиль начинает представлять опасность для других машин и дорожного движения в целом. Тормоза отказывают (повышенная возбудимость из-за неправильной работы выключателя). В конце концов это может привести к аварии, из-за которой шоссе придется перекрыть. Машину могут эвакуировать на свалку для утилизации (апоптоз). Если кто-то попытается снова сесть за руль, автомобиль будет и дальше представлять опасность для других участников дорожного движения (метаболические и психические расстройства).
Теория «ОТ ТЕЛА К МОЗГУ» на практике
Теперь давайте посмотрим теорию «от тела к мозгу» в действии. Я расскажу вам о некоторых доказательствах, сосредоточенных на трех различных психических расстройствах, и о том, как наблюдаемые симптомы могут быть вызваны с точки зрения митохондрий и обмена веществ.
БОЛЬШОЕ ДЕПРЕССИВНОЕ РАССТРОЙСТВО
По результатам многочисленных исследований, нам достоверно известно, что у людей с хронической депрессией наблюдается митохондриальная дисфункция [20]. Так, например, наблюдения показали, что у людей с депрессией уровень АТФ снижается не только в клетках мозга, но и в мышечных и циркулирующих иммунных клетках. Снижение выработки АТФ было обнаружено и в животных моделях депрессии. В результате вскрытия тканей мозга людей с хронической депрессией были выявлены специфические отклонения в митохондриальных белках, что явно указывает на митохондриальную дисфункцию [21]. Кроме того, как я уже упоминал, у страдающих депрессией наблюдается повышенный уровень окислительного стресса.
Еще один тип доказательств связан с биомаркерами депрессии в крови. Многочисленные исследователи брали образцы крови у тысяч людей с депрессией в поисках отклонений или различий по сравнению со здоровыми людьми. Было выявлено множество биомаркеров. В попытке разобраться в этих различиях и понять, есть ли между ними что-то общее, был проведен метаанализ 46 таких исследований. В результате установили, что все эти биомаркеры связаны главным образом с обменом аминокислот и липидов – и те и другие, как известно, связаны с работой митохондрий [22].
Одним из конкретных биомаркеров, представляющих большой интерес, является ацетил-L-карнитин (ALC). Эта молекула вырабатывается в митохондриях и играет важную роль в производстве энергии. Она имеет решающее значение для работы гиппокампа – области мозга, связанной с депрессией. Одна группа исследователей изучила уровень ALC у людей с депрессией и без и обнаружила, что у пациентов с депрессией он
