Ли Ноу - Эгоистичная митохондрия. Как сохранить здоровье и отодвинуть старость

Функция нейротрансмиттера глутамата (глутаминовой кислоты) заключается в передаче возбуждающих импульсов. Однако при нейродегенерации головной мозг становится чрезмерно чувствительным к глутамату, подсаживаясь на него, словно на наркотик, который становится медленно действующим возбуждающим токсином. Для митохондрий такое наркотическое состояние означает, что они постоянно получают команду производить ненормально большое количество энергии, превышающее действительные потребности нейронов. Столь лихорадочная активность митохондрий приводит к увеличению числа свободных радикалов и, соответственно, к разрушению генераторов энергии нервных клеток. В конечном счете эта цепь событий ведет к дисфункции самих нейронов.

Клетки головного мозга ведут разговор друг с другом с разной скоростью и интенсивностью. Иногда они говорят громко и четко, а иногда тихо мямлят. Долгое время ученые пытались понять, почему и как происходят эти изменения в общении между нейронами. Согласно исследованию команды Сана, результаты которого были опубликованы летом 2013 года, быстро двигающиеся митохондрии буквально выстреливают вспышками энергии, и именно здесь может находиться ключ к регулированию коммуникации между нейронами.

Сеть нейронов, расположенная по всему телу, контролирует мысли, движения и все органы чувств человека, отправляя и получая тысячи нейротрансмиттеров [25] Нейротрансмиттеры — биологически активные химические вещества, посредством которых происходит передача электрохимического импульса от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами. через синапсы — пункты коммуникации между клетками. Нейротрансмиттеры вырабатываются в пресинаптических везикулах , тянущихся вдоль аксонов, и проходят через синаптическую щель, после чего их принимают рецепторы других синапсов. Они помогают контролировать силу посылаемых нейронами сигналов, регулируя количество высвобождаемых нейротрансмиттеров, равно как и специфику их высвобождения.

Синтез нейротрансмиттеров, их накопление и высвобождение, а также принятие и удаление этих химических веществ — все это требует энергии. Результаты предыдущих исследований показывают, что митохондрии могут быстро перемещаться вдоль аксонов от везикулы в везикуле. Исследование же Сана показало, что эти митохондрии способны контролировать силу сигналов, исходящих из везикул. Ученые использовали ультрасовременные методы для того, чтобы изучить процессы, происходящие в тот момент, когда митохондрии находятся в движении между высвобождающими нейротрансмиттеры везикулами. Было обнаружено, что последовательно интенсивные сигналы посылаются только тогда, когда митохондрии находятся рядом с источниками этих сигналов. Если же митохондрии удалялись от везикул или вообще отсутствовали рядом с ними, то поток сигналов время от времени ослабевал. Отсюда следует, что присутствие стационарных митохондрий рядом с синапсами повышает стабильность и силу нервных импульсов. Данное направление исследований очень перспективно в плане исследования роли митохондрий в патогенезе нейродегенеративных болезней и любого неврологического заболевания в контексте эффективной и адекватной передачи нервных сигналов (речь идет о депрессии, синдроме дефицита внимания и гиперактивности и т. д.).

Углубляя исследования в данном направлении, ученые осуществляли манипуляции с перемещениями митохондрий. Для этого они изменяли уровень рекомбинантного белка человека синтафилина (syntaphilin (SNPH)), который помогает митохондриям прикрепляться к цитоскелету клетки внутри аксонов. Уменьшение количества синтафилина привело к ускорению движения митохондрий, а фиксация электрических импульсов, исходящих из соответствующих нейронов, свидетельствовала о высокой степени переменчивости исходящих от них сигналов. С другой стороны, повышение уровня синтафилина понижало скорость перемещения митохондрий, в то время как передача сигналов нейронами осуществлялась со стабильной интенсивностью. Предшествующие исследования выявили следующую закономерность: примерно треть митохондрий в аксонах находится в свободном состоянии, тогда как остальные — в стационарном. Межнейронная коммуникация, очевидно, в высокой степени зависит от быстро меняющихся событий, происходящих во множестве синапсов.

Кроме того, исследователи обнаружили, что блокировка синтеза АТФ в митохондриях приводит к уменьшению интенсивности нейронных сигналов, даже если митохондрии находятся рядом с высвобождающими нейротрансмиттеры везикулами. Исследование, проведенное группой Сана в 2013 году, добавляет в пазл ключевую деталь и позволяет нам с уверенностью связывать нарушения энергетической функции митохондрий и их перемещения в нейронах с нейродегенеративными заболеваниями, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также боковой амиотрофический склероз.

Болезнь Альцгеймера — это один из наиболее распространенных вариантов приобретенного слабоумия: в возрасте 80 лет человек с тридцатипроцентной вероятностью может страдать от данного заболевания. Ее этиология сложна, и наука пока не может отделить в ней причины от следствий. Однако результаты недавних исследований позволяют прояснить многие из механизмов этой болезни.

На клеточном уровне речь идет о значительной потере нейронов и большом количестве прочных волокнистых отложений (известных также как сенильные или старческие бляшки или нейрофибриллярные клубки ). В основе этих отложений лежит токсичный белок бета-амилоид — ключевой элемент болезни Альцгеймера, — который атакует нервные клетки сразу с нескольких сторон. Он генерирует свободные радикалы, повреждает митохондриальную ДНК и нарушает процессы клеточной биоэнергетики и сворачивания (фолдинга) белков в ткани мозга, в результате чего и появляются нейрофибриллярные клубки. Есть доказательства, что синтез бета-амилоида — это попытка мозга защититься против окислительного стресса, или, другими словами, не причина, а следствие болезни Альцгеймера. В своей недавней книге «Спасение от синдрома Альцгеймера» ( The Alzheimer’s Antidote ) Эми Бергер (Amy Berger) представляет превосходный обзор современных научных данных об этом заболевании и в соответствии с ними предлагает варианты диеты и изменения образа жизни, способствующие противодействию этому недугу. Рассматривая представляющиеся противоречивыми результаты исследований и гипотезы, Бергер делает следующий вывод: болезнь Альцгеймера возникает в результате нарушения обмена веществ. В рамках работы над книгой я также пришел к тому, что прежние представления о болезни Альцгеймера не соответствуют действительности: изучение современных исследований показывает, что большинство ученых в поисках способов предотвращения и лечения этой болезни делает акцент именно на митохондриях.