Депрессия

До 20 % людей страдает от ассоциированных со стрессом заболеваний, включая депрессию. Несмотря на десятилетия исследований, мы до сих пор не до конца понимаем суть этой сложной патологии головного мозга. Депрессия считается физическим заболеванием, но здесь присутствует определенное противоречие, потому что у нее отсутствует воспроизводимый, сенситивный, специфический биомаркер. Однако есть доказательства того, что дисфункция митохондрий и образование свободных радикалов могут быть связаны с нарушениями работы головного мозга и с расстройствами эмоциональных состояний. Изучение степени митохондриальной дисфункции в специфических тканях может расширить наше представление о депрессии и помочь нам выйти за пределы теории нейротрансмиттеров и рецепторных участков, а также объяснить повторяющиеся признаки и симптомы депрессии.

Все большее количество экспериментальных данных свидетельствует о том, что нарушение функционирования митохондрий – это фактор возникновения депрессии. Считается, что баланс между ответами, которые организм дает на стресс (адаптируясь к постоянно меняющейся среде), и доступной ему энергией (которую вырабатывают митохондрии) критически важен для ментального здоровья. Точнее говоря, стресс активирует определенные участки головного мозга и изменяет его структуру и функции (речь идет о нейропластичности). Однако способность мозга гибко реагировать на вызовы имеет высокую метаболическую цену и, конечно, ответственными за удовлетворение дополнительных потребностей в энергии являются митохондрии.

Люди с оптимально работающими митохондриями справляются с энергетическими требованиями индуцированной стрессом нейропластичности и защищены от депрессии. Если же митохондрии человека находятся в плачевном состоянии, то истощение энергетического запаса головного мозга может нарушить его нейропластичность (и, стало быть, способность к адекватной адаптации), что через какое-то время вызовет риск заболевания клинической депрессией.

Я не утверждаю, что все пациенты с дисфункцией митохондрий страдают от депрессии или что все депрессивные пациенты переживают нарушение работы митохондрий. Тем не менее в ряде определенных случаев патология митохондрий действительно может быть причиной депрессии. Если это так, то перед нами открываются великолепные возможности как понимания природы депрессии, так и ее лечения.

Синдром дефицита внимания и гиперактивности: митохондрии

Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) – это разноплановое нарушение, застрагивающее значительную и все возрастающую часть человечества. Это стойкое неврологическо-поведенческое расстройство развития, начинающееся в детском возрасте. Проявляется такими симптомами, как трудности концентрации внимания, гиперактивность и плохо управляемая импульсивность. Кроме того, при СДВГ у взрослых возможны снижение интеллекта и трудности с восприятием информации. Результаты нескольких исследований соотносят СДВГ с маркерами повышенного окислительного стресса и активности свободных радикалов. Также появляются все новые доказательства того, что данное расстройство связано с вредными атмосферными загрязнениями, которые отрицательно влияют на работу митохондрий.

Впрочем, каковы бы ни были причины (вредные выбросы, те или иные болезни, генетическая предрасположенность) необычно яростных атак свободных радикалов на митохондрии, наносимый этими атаками ущерб, возможно, является важным фактором в некоторых (не исключено, что во многих) случаях появления СДВГ. Это означает, что устранение дисфункции митохондрий может быть перспективным методом лечения некоторых больных СДВГ.

Как мы уже знаем, дисфункция митохондрий, возникающая в результате атаки свободных радикалов, приводит к энергетическому дефициту, а значит, к неэффективности и нестабильности передачи информации в нейронных сетях астроцитами (глиальными клетками мозга, которые составляют мозговое вещество, – основную не нейронную часть центральной нервной системы). Астроциты играют важную роль в обеспечении нервных клеток энергетическими ресурсами. Они получают лактат из глюкозы (запасов гликогена) и отправляют его в нейроны, которым необходима энергия для быстрой передачи информации. Кроме того, астроциты обеспечивают лактатом олигодендроцитов, использующих его для синтеза миелина. Это позволяет быстро передавать нервные импульсы. Астроциты обладают рецепторами, воспринимающими основные нейротрансмиттеры, используемые при передаче информации в «матрице» головного мозга, и способны выделять сигнальные молекулы, регулирующие выделение нейромедиаторов аксонами. Это доказывает, что они прямо вовлечены в информационную работу нейронов.

Согласно одной из биоэнергетических теорий – модели энергетического дефицита, – развитие поведенческих симптомов при СДВГ прямо связано с нарушением передачи лактата от астроцитов к нейронам. В рамках астроцитарно-нейронного шаттла (цикла) лактата глюкоза попадает в астроциты и преобразуется в запасы гликогена. После этого астроциты превращают гликоген в лактат, который высвобождается в межклеточное пространство и забирается нейронами.

Это критически важный механизм, потому что, как я упоминал выше, головной мозг потребляет приблизительно 20 % энергии всего организма. Астроцитарно-нейронный шаттл запускается именно в периоды интенсивной активности нервной системы, когда потребность в энергии превышает предложение. Глюкоза может как напрямую попадать в нейроны, так и находиться в гликогене астроцитов. Нейроны используют лактат в ходе цикла Кребса, а затем окислительного фосфорилирования, ведущего, как мы помним, к синтезу АТФ.

Лактат – крайне важный источник энергии для нейронов с их способностью к быстрому возбуждению, причем источник более качественный, нежели глюкоза. Причина этого заключается в том, что лактат, будучи продуктом гликолиза, а не материалом для него, способен быстрее производить АТФ. Кроме того, в отличие от глюкозы, лактат не требует АТФ для своего метаболизма (запомните, что для превращения глюкозы в лактат необходимы две молекулы АТФ). Так как нейроны испытывают нужду в большом количестве энергии, головной мозг, эволюционируя, научился использовать самый качественный из доступных ему энергетических источников для максимально быстрой передачи информации по нейронным сетям.

Однако при СДВГ синтез лактата с помощью астроцитов не позволяет удовлетворить энергетические потребности голодных и возбужденных нейронов в течение краткого периода особенно высокой нужды нервных клеток в топливе. Дефицит лактата приводит к локальному и мерцающему недостатку в АТФ; проблемам в восстановлении трансмембранных ионных градиентов (ведь для осуществления активного переноса ионов против градиента концентрации требуется много энергии) и замедлению работы нейронов. Последствием всего этого являются нарушения когнитивных функций мозга.

Проявляются они в чередовании быстрого возбуждения нейронов и медленной несинхронизированной передачи информации, при которой мозг требует меньше, чем обычно, энергии, что позволяет ему восстановить энергетические ресурсы и вновь выйти на уровень нормального функционирования. Ученые считают, что короткие периоды истощения энергии, за которыми следуют периоды нормального энергетического обеспечения работы нейронной матрицы, приводят к свойственной больным СДВГ разнородности поведенческих реакций при решении ими сложных задач, требующих быстроты реакции и аккуратности.

Гликолиз (расщепление глюкозы и синтез лактата) в астроцитах происходит с помощью глутамата – наиболее распространенного возбуждающего нейротрансмиттера в нервной системе позвоночных. Однако у этого нейромедиатора есть и оборотная сторона, о чем хорошо знают люди, чрезмерно чувствительные к пищевой добавке, известной как глутамат натрия. При активном использовании глутамата для возбуждения нейронов происходит быстрое истощение их энергетических запасов. Многие из тех, кто не переносит глутамат натрия (а не только страдающие от СДВГ), сообщают, что после употребления пищи с добавлением этого вещества у них возникают сильная потливость и усиленное сердцебиение (воспринимаемые как возбуждение), после чего наступает приступ сильнейшей усталости (упадка сил). В нормальной ситуации астроциты поддерживают низкий уровень внеклеточной концентрации глутамата посредством движущей силы потока ионов, которая является комбинацией мембранного потенциала (электрический градиент) и градиента концентрации ионов (химический градиент). Однако при СДВГ, как мы помним, есть проблемы в восстановлении трансмембранных ионных градиентов, что приводит к замедлению вывода глутамата из межклеточного пространства. В результате возникает не только нарушение функций глутамата в качестве нейротрансмиттера, но страдают и нейропластичность мозга больного, который, помимо всего прочего, испытывает трудности (включая область памяти) в обучении чему-либо. Такого рода перевозбуждение может привести даже к клеточной смерти (митохондрии переходят предел своих возможностей по выработке энергии, что приводит к лавинообразному увеличению числа свободных радикалов и запуску цепи событий, завершающихся апоптозом). Известно, что у людей с СДВГ имеется дефицит серого вещества в головном мозге: смерть клеток, обусловленная дисфункцией митохондрий, означает атрофию соответствующего органа (и исключений здесь нет).

Описанный выше механизм позволяет понять, почему врачи – приверженцы классической медицины – прописывают амфетамины больным СВДГ. К примеру, метилфенидат (препарат «Риталин») действительно повышает КПД обработки глюкозы астроцитами в головном мозге. Этот препарат помогает людям с СДВГ, повышая их энергетический уровень, а также может помочь тем, кто страдает в результате нарушения миелинизации головного мозга, вызванной долгосрочным дефицитом лактата. Я думаю, большинство из нас согласится с тем, что речь идет о наркотике, который (особенно если его предлагать детям) может привести к серьезным отрицательным психическим нарушениям. Следует учитывать и тот факт, что общество (включая школу) ведет активную пропаганду против наркотиков. Существует более правильный способ борьбы с СДВГ, и мы обсудим его в главе 3.