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

Одна из уникальных особенностей живых клеток, в отличие от неживых машин, заключается в том, что для их обслуживания требуется энергия и метаболические ресурсы. Компоненты клетки необходимо постоянно ремонтировать и заменять на новые. Все это требует энергии и метаболических строительных блоков. Согласно одному исследованию, около трети вырабатываемой в мозге АТФ идет на обслуживание клеток или на «хозяйственные» нужды (10). Я уже описывал роль стресса, кортизола и самих митохондрий в процессе аутофагии, который имеет важнейшее значение для поддержания здоровья клеток. Что ж, как обычно, на этом история не заканчивается.

Для облегчения повседневных функций по обслуживанию клеток митохондрии активно взаимодействуют с другими органеллами. Например, с лизосомами. Когда в экспериментах ученые препятствуют этим взаимодействиям, в лизосомах накапливаются продукты жизнедеятельности (11). Они также взаимодействуют с эндоплазматическим ретикулумом (ЭР), который выполняет множество функций, включая сворачивание белков. Многие нейродегенеративные заболевания связаны с неправильным сворачиванием белков в ЭР. Когда эти неправильные белки накапливаются, клетка пытается минимизировать ущерб с помощью процесса под названием «реакция развернутого белка» (UPR). Одна группа исследователей обнаружила, что на внешней мембране митохондрий расположен микропротеин PIGBOS, который играет ключевую роль в UPR. При удалении этого белка клетки погибали с гораздо большей вероятностью (12), что наводит на мысль о ключевой роли митохондрий в этом процессе. Это лишь некоторые из механизмов, в результате которых митохондриальная дисфункция может привести к проблемам с обслуживанием клеток, которые, в свою очередь, становятся причинами структурных и функциональных отклонений, наблюдаемых у людей с психическими расстройствами.

В некоторых случаях структурные дефекты в клетках могут привести к возникновению цикла положительной обратной связи, который влияет на обмен веществ и затрудняет работу клеток. Одним из конкретных примеров является миелин, который представляет собой внешнее защитное покрытие нейронов, созданное вспомогательными клетками под названием олигодендроциты. Миелин облегчает передачу электрических сигналов между нейронами. При наличии дефектов в миелиновой изоляции нейрону требуется больше энергии для выполнения своих функций. Яркий пример этого процесса – рассеянный склероз, при котором миелин разрушается в результате аутоиммунного процесса. Митохондриальная дисфункция связана с проблемами в производстве и поддержании миелина. Как и предполагает теория энергии мозга, дефекты миелинового покрытия были обнаружены в мозге у людей с шизофренией, большим депрессивным расстройством, биполярным расстройством, алкоголизмом, эпилепсией, болезнью Альцгеймера, диабетом и даже ожирением (13).

Наличие мусора в клетке – еще одна структурная проблема, которая может помешать нормальному перемещению митохондрий. Так, болезнь Альцгеймера связана с накоплением не только вышеупомянутых бета-амилоидов, но и так называемого тау-белка. Исследователи, изучавшие влияние тау-белка на митохондрии, обнаружили, что он сильно ограничивает способность митохондрий перемещаться по клетке (14). Их пути становятся непроходимыми из-за мусора, а тау-белок нарушает работу цитоскелета, который используется митохондриями для движения. Когда митохондрии не могут перемещаться по клетке, ей трудно эффективно выполнять свои функции и она может сжаться и/или умереть.

Гиперактивные функции мозга

Помните наше обсуждение гиперактивности или повышенной возбудимости из шестой главы? Митохондриальная дисфункция или дисрегуляция может вызвать и это! Иногда, когда митохондрии не работают должным образом, отдельные участки мозга могут стать не слабоактивными, а гиперактивными – несмотря на то, что им может не хватать АТФ. И это, пожалуй, самая парадоксальная вещь в митохондриальной дисфункции.

В реальном мире повышенная возбудимость клеток встречается довольно часто. Существует множество медицинских состояний, которые являются ее следствием. Яркий и экстремальный пример для клеток мозга – припадки. Сердечная аритмия может быть вызвана повышенным возбуждением клеток сердца. Мышечный спазм – результат повышенной возбудимости мышечных клеток. Хроническая боль – следствие повышенной возбудимости нервных клеток. Все это примеры несвоевременного срабатывания клеток или их неспособности вовремя отключиться.

Митохондриальная дисфункция способна привести к чрезмерной активности и повышенной возбудимости. Это может произойти по меньшей мере тремя способами.

1. Как я уже говорил, митохондрии участвуют в накачке ионов и регуляции кальция, которые необходимы для «выключения» клеток. Если митохондрии не работают так, как надо, на эти процессы может уходить больше времени, что становится причиной повышенной возбудимости клеток.