От тела к мозгу. Как нарушения метаболизма становятся причиной депрессии, биполярного расстройства, СДВГ, ПТСР и других заболеваний - Кристофер М. Палмер
Нейромедиаторы – это не просто сигналы включения/выключения, передаваемые между клетками. Исследования, проведенные за последнее десятилетие, значительно расширили наше представление о роли медиаторов в обмене веществ и работе митохондрий. Нейромедиаторы и митохондрии находятся в постоянном цикле обратной связи друг с другом.
⇨ Митохондрии влияют на баланс нейромедиаторов. Нейромедиаторы влияют на баланс митохондрий и их функцию.
Как уже упоминалось в седьмой главе, митохондрии играют ключевую роль в производстве многих нейромедиаторов, включая ацетилхолин, глутамат, норадреналин, дофамин, ГАМК и серотонин. Кроме того, непосредственно на мембранах митохондрий расположены рецепторы для некоторых важных нейромедиаторов, например бензодиазепиновые и ГАМК-рецепторы. Они присутствуют не на всех митохондриях во всех клетках, но были обнаружены в некоторых типах клеток. В этих органеллах также содержится один важный фермент, известный большинству психиатров, – моноаминоксидаза. Этот фермент участвует в деградации и регуляции некоторых очень важных нейромедиаторов, таких как дофамин, адреналин и норадреналин. Все эти нейромедиаторы напрямую влияют на работу митохондрий, а митохондрии напрямую влияют на баланс этих нейромедиаторов.
Серотонин, нейромедиатор, наиболее известный своей ролью в депрессии и тревожных расстройствах, также играет очень важную и сложную роль в метаболизме и функционировании митохондрий [1]. Это чрезвычайно примитивный нейромедиатор, обнаруженный у всех животных, червей, насекомых, грибов и растений. Известно, что он контролирует аппетит, функции пищеварительного тракта и обмен питательных веществ в целом. Около 90 % серотонина в организме человека находится в пищеварительном тракте, а не в головном мозге. Недавние исследования продемонстрировали прямую роль серотонина в регулировании производства и работы митохондрий в нейронах коры головного мозга, где он стимулирует производство АТФ и снижает окислительный стресс [2]. Таким образом, серотонин не только напрямую усиливает функцию митохондрий, но и стимулирует их биогенез – один из механизмов улучшения обмена веществ! В дополнение к этой четкой и прямой связи есть еще кое-что. Серотонин преобразуется в мелатонин, важный гормон для регуляции сна, который также играет важную роль в обмене веществ. Кроме того, серотонин является продуктом важного метаболического пути, так называемого кинуренинового пути, в котором принимает участие аминокислота триптофан. Когда люди едят белок, содержащий триптофан, его судьба в организме может быть разной. Так, он может превратиться в серотонин или в кинуренин. Кинуренин в конечном счете приводит к повышению уровня критически важной молекулы NAD, о которой я уже упоминал ранее. NAD оказывает значительное влияние на здоровье и работу митохондрий, так как эта молекула необходима для производства энергии и управления электронами. Проблемы с метаболическим путем кинуренина были обнаружены при многих психических и неврологических расстройствах, включая депрессию, шизофрению, тревожные расстройства, синдром Туретта, деменцию и другие. Очевидно, что лекарства, влияющие на уровень серотонина, будут оказывать прямое воздействие на обмен веществ и митохондрии за счет вышеперечисленных механизмов. Этот факт, вероятно, объясняет, почему и как подобные препараты помогают при таких расстройствах, как депрессия и тревога.
ГАМК также является важным нейромедиатором с широким спектром функций. Наиболее известна его роль при тревожных расстройствах, поскольку препараты, повышающие активность ГАМК («Валиум», «Клонопин» и «Ксанакс») оказывают успокаивающее, противотревожное действие. Между тем нарушения нейромедиации ГАМК были обнаружены и при других расстройствах, включая шизофрению и аутизм. Митохондрии непосредственно влияют на активность ГАМК, а иногда и контролируют ее. Одна группа исследователей обнаружила, что уровень митохондриальной РФК регулирует силу активности ГАМК [3].
Удивительно, но другая группа ученых продемонстрировала более прямую связь между ГАМК, митохондриями и психическими симптомами. Это исследование проводилось на мухах и касалось известного, но редкого генетического дефекта, связанного с аутизмом и шизофренией. Исследователи показали, что митохондрии фактически связывают ГАМК внутри себя, тем самым непосредственно контролируя ее высвобождение. Когда этот процесс предотвращался из-за генетического дефекта, развивался социальный дефицит. После восстановления уровня ГАМК или функции митохондрий социальный дефицит устранялся. Таким образом, эти ученые напрямую связали между собой редкий генетический дефект с функцией митохондрий, ГАМК и симптомами социального дефицита [4].
ГАМК не только влияет на психические функции, но и участвует в нарушениях обмена веществ, таких как ожирение. Одна группа исследователей обнаружила, что ГАМК играет важную роль в бурой жировой ткани – особом типе жира, который активируется, когда нам холодно, а также имеет большое значение в общем обмене веществ в организме. Проблемы с передачей сигналов ГАМК в этом типе жировой ткани приводят к перегрузке митохондрий кальцием и метаболическим аномалиям, которые часто встречаются у людей с ожирением [5]. Итак, эти несколько примеров иллюстрируют, как митохондрии могут контролировать активность ГАМК, а активность ГАМК может влиять на функцию митохондрий, тем самым создавая цикл обратной связи.
Последний пример – дофамин. Дофамин высвобождается из нейронов, связывается с рецепторами, а затем обычно возвращается обратно в высвободивший его нейрон для участия в следующем цикле. Часть дофамина, однако, остается внутри клеток, где с ним нужно как-то разобраться. Занимаются этим, как вы уже догадались, митохондрии. Они содержат фермент под названием «моноаминоксидаза», который расщепляет остаточный дофамин. Процесс напрямую стимулирует дополнительную выработку АТФ митохондриями [6]. Но и это еще не все. Одно недавнее открытие показало, что дофамин принимает непосредственное участие в регуляции уровня глюкозы и обмена веществ [7]. Дофаминовый рецептор D2 хорошо известен большинству психиатров, поскольку именно на него воздействуют почти все антипсихотические препараты. Теперь мы знаем, что дофаминовые D2-рецепторы расположены не только в мозге, они находятся также в поджелудочной железе и играют важную роль в высвобождении инсулина и глюкагона. Давно известно, что антипсихотические препараты могут влиять на вес, диабет и обмен веществ. Сейчас наука пытается объяснить, как это происходит. Между тем наиболее интригующей является возможность того, что влияние на инсулин может играть непосредственную роль в антипсихотическом эффекте. Это может не иметь никакого отношения к дофаминовым D2-рецепторам в мозге. Подробнее об инсулине и о том, почему это возможно, я расскажу в следующей главе.
Эти несколько примеров наглядно иллюстрируют некоторые связи между нейромедиаторами, митохондриями и обменом веществ.
Психиатрические лекарства, обмен веществ и митохондрии
Лекарства, повышающие или понижающие уровень серотонина, ГАМК или дофамина, несомненно, оказывают влияние на митохондрии и обмен веществ в результате вышеописанных механизмов. Сюда относятся многие классы антидепрессантов, противотревожных препаратов и антипсихотиков.
Например, все мы знаем, что валиум помогает снижать тревожность. В одном из исследований было изучено влияние валиума на тревожность и поведение, связанное с социальным доминированием, у крыс, с целью выяснения принципа его действия. Исследователи уже знали, что
