Энергия мозга. Теория развития всех психических заболеваний, объясняющая их общую причину

Зачем они двигаются? Зачастую они направляются в те места клетки, где что-то происходит и где требуется энергия. Энергия должна вырабатываться в нужном количестве, в нужном месте, в нужное время, и она проходит через невообразимо быстрый процесс переработки, в котором участвуют митохондрии. Митохондрии, которые не двигаются, остаются в местах, где постоянно что-то происходит, – либо рядом с фабриками, где производятся белки (рибосомы), либо в синапсах, где происходит много активности, что является очень важным фактом, имеющим отношение к работе мозга. Исследователи, рассматривающие клетки мозга под микроскопом, уже несколько десятилетий знают, как определить, где находятся синапсы, – они ищут митохондрии.

Митохондрии постоянно заняты переработкой. АТФ – это энергетическая валюта человеческих клеток. Когда она используется в качестве энергии, фосфатная группа удаляется, в результате чего она превращается в аденозиндифосфат, или АДФ. Этот АДФ уже не может дать много энергии, но, если к нему снова добавить фосфатную группу, он будет как новенький. Именно этим и занимаются митохондрии. Они берут АДФ и превращают его обратно в АТФ, присоединяя фосфатную группу, а затем передают его в цитоплазму клетки для использования. Они вырабатывают одну молекулу АТФ и одновременно перерабатывают одну молекулу АДФ. Если в какой-то части клетки идет активная деятельность, там непременно найдутся митохондрии. Они должны обеспечивать АТФ, но они также всасывают весь АДФ и перерабатывают его.

Митохондрии можно сравнить с крошечными пылесосами, которые рыщут по клетке, всасывая в себя АДФ и перерабатывая его в АТФ.

Помните, я говорил, что в одной клетке мозга каждую секунду используются миллиарды молекул АТФ? Так вот, если в нужном месте и в нужное время не окажется пары митохондрий (ну… может быть, и больше), которые будут доставлять АТФ и перерабатывать АДФ, вся работа может быстро встать.

Между тем движение митохондрий важно не только для того, чтобы обеспечивать необходимый уровень энергии. Оно также связано с взаимодействием митохондрий с другими органеллами и друг с другом. Эти взаимодействия играют важнейшую роль почти для всех функций клетки и даже для экспрессии генов.

Чтобы продемонстрировать роль митохондрий, мне нужно предварительно ознакомить вас с некоторыми важными принципами работы нейронов. Каждая клетка выполняет очень сложные функции, тем более когда речь идет о нейронах, однако всегда имеются определенные базовые механизмы, которые непосредственно регулируются митохондриями. Их понимание поможет мне связать обмен веществ и работу митохондрий с определенными функциями клеток мозга. В следующей главе я подробно объясню, как именно все симптомы психических заболеваний напрямую связаны с митохондриями и обменом веществ.

У нейронов есть так называемый мембранный потенциал покоя. По сути, это означает, что внутренняя часть клетки имеет отрицательный заряд по сравнению с внешней. Этот заряд чрезвычайно важен для функционирования клетки. Он создается ионными насосами, которые перекачивают натрий, калий, кальций и другие ионы внутрь или наружу клетки или между отсеками внутри клетки. Для работы всех этих насосов требуется энергия.

Клеткам нужно накачать много ионов, чтобы подготовиться к срабатыванию. Когда клетка активируется, она запускает целый каскад событий, которые помогают выполнить ей ту или иную задачу – например, выделить нейромедиатор, гормон или что-то еще. Это можно сравнить с аккуратной расстановкой костяшек домино в один ряд. Чтобы их расставить, нужно потратить немало времени и усилий, однако, чтобы их опрокинуть, достаточно лишь слегка подтолкнуть крайнюю из них. Когда все костяшки домино упадут, их нужно снова расставить, приложив еще больше усилий. Митохондрии обеспечивают львиную долю необходимой для всего этого энергии.

Чем еще занимаются митохондрии?

Уровень кальция играет важную роль в функционировании клеток. Во многих отношениях этот элемент – своеобразный переключатель. При высоком уровне кальция клетка находится во «включенном» положении. Когда его содержание падает, она «выключается». Митохондрии принимают непосредственное участие в процессе регуляции кальция. Если органеллы оказываются не в состоянии должным образом выполнять свою работу, регуляция кальция нарушается, и этот важнейший выключатель может перестать работать (9). Таким образом, митохондрии необходимы как для включения, так и для выключения клеток. Они обеспечивают энергию, необходимую для перекачки ионов, а также регулируют уровень кальция, который служит важным сигналом включения/выключения.