От тела к мозгу. Как нарушения метаболизма становятся причиной депрессии, биполярного расстройства, СДВГ, ПТСР и других заболеваний - Кристофер М. Палмер

Другие исследователи основательно изучали окислительный стресс. Как вы помните, этим термином описывается эффект от накопления РФК. Напомню, что митохондрии образуют РФК, однако они также способствуют избавлению от них с помощью антиоксидантов. Когда митохондрии не справляются со своими обязанностями, РФК накапливаются и могут причинить вред всей клетке, однако чаще всего страдают сами митохондрии, что приводит к порочному кругу обратной связи. Многочисленные исследования выявили повышенный уровень окислительного стресса практически при всех метаболических, неврологических и психических расстройствах, которые затрагивались в данной книге. Было показано, что чрезмерный окислительный стресс связан с повреждением клеток и ускоренным старением.

На сегодняшний день в изучении роли митохондрий в здоровье и болезни есть три основных недостатка.

1. Упор делается только на какую-то одну функцию. Большинство исследований сосредоточено только на одной функции или аспекте митохондрий, без учета всего их многообразия. Некоторые действия митохондрий могут быть нормальными, а другие – ненормальными. Кроме того, одни функции могут оказывать влияние на другие. Так, в исследованиях, которые рассматривают производство митохондриями АТФ, эта функция часто позиционируется как основная, если не единственная. Таким образом, любые неблагоприятные последствия в изучаемых клетках объясняются нарушением выработки АТФ. На самом же деле у митохондрий, которые вырабатывают недостаточно АТФ, могут также быть проблемы со слиянием друг с другом, чрезмерным выделением РФК или с регуляцией уровня кальция внутри клетки. Эти действия могут стать более значимыми предпосылками проблем, наблюдаемых учеными у клеток, даже если эти функции не были никак ими измерены. В некоторых случаях при нормальном производстве АТФ и нарушении других функций исследователи могут сделать вывод, что митохондрии функционируют нормально, хотя на самом деле это не так.

2. Различия между клетками. На митохондрии влияют многочисленные факторы как внутри, так и снаружи клетки. Количество и здоровье органелл может сильно отличаться в зависимости от конкретных клеток организма. Так, у некоторых клеток митохондрии могут быть полностью здоровыми и в изобилии, в то время как в других их может недоставать либо они могут быть дефектными. Исследователям необходимо изучить конкретные клетки, чтобы понять, играют ли митохондрии в этих клетках какую-то роль в развитии болезней. Изучение здоровой иммунной клетки может не дать никакой информации о том, что происходит в неправильно функционирующей клетке мозга.

3. Влияние петель обратной связи. Вопрос о том, что появляется первым – курица или яйцо, – сбил с пути многих исследователей. Вызывает ли митохондриальная дисфункция болезнь? Или же болезнь приводит к дисфункции митохондрий? Может, митохондрии являются просто невинными свидетелями и жертвами какого-то другого разрушительного процесса?

Когда пытаешься разобраться в причинах и следствиях, быстро можно запутаться. У митохондриальной дисфункции может быть много причин. Равно как и последствий. Вскоре я к этому перейду. Смущает между тем то, что не только причины могут приводить к последствиям, но и последствия могут приводить к причинам. В подобных случаях мы имеем дело с так называемой петлей обратной связи. В случае с обменом веществ и митохондриями почти ни одна из функций не обходится без петли обратной связи.

Один из примеров – исследования болезни Альцгеймера. Известно, что в мозге страдающих этим заболеванием происходит накопление белков под названием бета-амилоиды. Эти белки стали главным предметом исследований болезни Альцгеймера. Мы знаем, что чем больше бета-амилоидов в мозге, тем выше вероятность развития болезни Альцгеймера. Вместе с тем нам также известно, что эти белки оказывают на митохондрии токсическое воздействие, вызывая их дисфункцию [8]. Многие исследователи на этом остановились. Они решили, будто у них достаточно данных в пользу того, что митохондрии – лишь невинные свидетели разрушительного воздействия этих белков. Из-за чего же именно происходит накопление бета-амилоидов в мозге? Этого они не знают. Причина остается предметом поисков. Только вот ученые упустили из виду, что митохондриальная дисфункция вполне может быть причиной накопления этих бета-амилоидов. У нас имеются доказательства того, что она зарождается еще до того, как начинают накапливаться бета-амилоиды [9]. Возможно, мы имеем дело с петлей положительной обратной связи. Митохондриальная дисфункция мешает нормальному обслуживанию клеток, что приводит к накоплению бета-амилоидов (белков, которые должны утилизироваться и перерабатываться). Накопление бета-амилоидов еще больше усиливает митохондриальную дисфункцию. В конечном счете эта петля обратной связи приводит к тому, что мы называем болезнью Альцгеймера.

К счастью, за последние 20 лет исследования существенно расширили рамки функций митохондрий.

Митохондриальная дисфункция или дисрегуляция связывают воедино все, что мы уже знаем о психических и метаболических расстройствах. Митохондрии – тот самый общий механизм их развития. Пожалуй, более подходящим научным названием для этой теории было бы следующее: метаболическая и митохондриальная теория психических заболеваний, поскольку она включает в себя бесчисленные задачи митохондрий и влияние этих органелл на все факторы, оказывающие воздействие на обмен веществ (мы еще вернемся к этому в третьей части данной книги). Тем не менее, поскольку энергетическая дисрегуляция действительно объясняет большинство симптомов психических заболеваний, мне больше подходит короткое и броское название теория «от тела к мозгу».

Как нарушение работы митохондрий приводит к психическим заболеваниям

Сейчас я покажу вам, как нарушение работы митохондрий может привести ко всем изменениям в мозге и симптомам, которые мы наблюдаем при психических расстройствах. Митохондрии влияют на развитие мозга, экспрессию различных генов, образование и разрушение синапсов и активность мозга. Они воздействуют как на структурные, так и на функциональные проблемы. Органеллы связывают вместе многое из того, что мы уже знаем, и объединяют это в общий механизм. Давайте пройдемся по некоторым научным данным.

Напомню, что для понимания большей части существующих данных нейронаук о психических расстройствах мне необходимо объяснить, почему одни участки мозга могут быть сверхактивными, а другие – малоактивными, что приводит к появлению симптомов. Я также ищу причины ненормального развития клеток и ответ на вопрос, почему некоторые из них в конечном счете сжимаются и умирают, приводя к потере тех или иных функций мозга. Эти конкретные механизмы действия помогут нам понять симптомы психических заболеваний. Они подпадают под модель, описанную мной в шестой главе.

Возможно, вы также помните, как в пятой главе я говорил, что болезни, как правило, вызывают проблемы в одной из трех областей: развитие, функционирование или обслуживание клеток.

Как оказалось, митохондрии играют свою роль во всех трех.

Далее я ознакомлю вас с пятью значительными последствиями митохондриальной дисфункции и дисрегуляции, которые могут быть со всем этим связаны: неэффективное обслуживание клеток, гиперактивные функции мозга, малоактивные функции мозга, проблемы развития, а