Обучение психологии онлайн
Воронежский Институт Психологии >

Психологический стресс встраивается в систему организма и меняет метаболизм

КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ

— Стресс — это психическое состояние, при котором потребляется большое количество энергии, а также происходят процессы изменения элементов митохондриальной биологии.

— Ранние травмы, такие как тяжелые переживания в детстве, могут перепрограммировать энергетическую наполненность митохондрий.

— Митохондриальная «подпись» может выявить людей с тяжелой депрессией, подверженных риску самоубийства.

— Болезнь Альцгеймера, по-видимому, является следствием плохой работы митохондрий.

Накапливаются доказательства того, что изменения в энергетическом метаболизме мозга являются первопричиной всех психических расстройств — от тревожности до шизофрении, от аутизма до болезни Альцгеймера. Метаболическая теория психических заболеваний гласит, что все психические расстройства — это нарушения обмена веществ в мозге, происходящие в митохондриях нейронов и других клеток мозга.

Это не просто сдвиг в представлениях о том, как возникают расстройства; это предвещает сдвиг в действиях, в использовании метаболических стратегий для лечения психических заболеваний. Многие из таких методов лечения уже доступны и хорошо изучены. Многие другие находятся в процессе разработки, поскольку митохондрии становятся мишенью для создания нового поколения лекарств для лечения психических расстройств.

Будучи генераторами метаболизма, митохондрии являются объединяющим звеном для всех известных факторов риска психических расстройств, будь то гены, нейротрансмиттеры, гормоны, стресс, неблагоприятный опыт детства, отвержение или одиночество. Это связано с тем, что митохондрии являются сенсорами окружающей среды — внутренней и внешней — и быстро реагируют на ее изменения.

За последние несколько лет, когда ученые начали измерять эти факторы, все больше доклинических и клинических исследований сообщают об отклонениях в энергетическом обмене мозга, активности электронов и генах, связанных с функциями митохондрий, при расстройствах, связанных со стрессом, тревожностью, депрессией, биполярным расстройством, шизофренией и расстройствами аутистического спектра. Генетические исследования также указывают на наличие митохондриальных мутаций при психических заболеваниях.

Митохондриальный взгляд на стресс

Митохондрии — это то, что связывает разум и тело, переводя социальные и психологические переживания в эмоциональные реакции — положительные и отрицательные — и клинически значимые биологические и физиологические изменения. Стресс — это психическое состояние, при котором расходуется большое количество энергии. Это своего рода метаболический налог. Он особенно сильно меняет активность митохондрий в коре и стриатуме — структурах мозга, участвующих во многих поведенческих процессах, связанных с тревогой.

Как митохондрии производят энергию, необходимую для жизни, так и генерируют сигналы, обеспечивающие адаптацию к стрессу. Хронический стресс изменяет множество элементов митохондриальной биологии. Считается, что изменения в митохондриях — это ключевой способ, с помощью которого неблагоприятные факторы встраиваются в биологию, создавая основу для развития заболеваний.

В свою очередь, изменения в способности митохондрий вырабатывать энергию влияют на социальное поведение, реактивность на стресс и настроение. Многочисленные исследования связывают негативное настроение и негативный жизненный опыт со снижением потенциала митохондриального энергетического механизма.

Стресс — не единственная предрасположенность, влияющая на работу митохондрий. По крайней мере, в одном из исследований ученые обнаружили, что переживание счастья в один прекрасный день повышает энергопроизводящую способность митохондрий на следующий день. Митохондрии играют ключевую роль как в здоровье, так и в болезни.

Травма и митохондрии

У исследователей есть доказательства того, что травмы в раннем возрасте, такие как тяжелые или многочисленные неблагоприятные переживания в детстве, могут перепрограммировать энергетику митохондрий. Например, они обнаружили более высокий уровень мутаций митохондриальной ДНК у взрослых женщин с глубокой депрессией, которые пережили потерю родителей или жестокое обращение в детстве, по сравнению с женщинами без депрессии. Раннее повреждение митохондриальной ДНК в результате травматического опыта может надолго изменить различные молекулы, которые являются частью митохондриального механизма производства энергии и сигнальных каскадов.

Тревога

По-видимому, существует митохондриальная сигнатура тревоги. Рассматривая такие классические виды тревожного поведения, как бдительность при угрозе и социальное избегание, которые являются реакцией на стресс, исследователи обнаружили, что эти виды поведения связаны с активностью митохондриального производства энергии в определенных областях коры головного мозга и стриатума. Эти же две области ранее были связаны с тревожным поведением в исследованиях нейронных схем.

Поговорка о том, что нейронные цепи, которые работают вместе, соединяются вместе, теперь может быть расширена. Они также дышат вместе, демонстрируя схожие вариации энергетической активности.

Депрессия и самоубийство

Исследования по визуализации мозга, многие, из которых проводились для определения нейронных схем депрессии (указывающих, какие области мозга играют роль в расстройстве), уже давно выявили отклонения в метаболической активности в структурах мозга, которые были обнаружены, что указывает на аномальный энергетический метаболизм. Некоторые области метаболически гиперактивны, некоторые — недостаточно активны. Кроме того, хорошо известно, что депрессия повышает риск развития метаболических заболеваний, таких как ожирение, диабет, метаболический синдром и нарушения сердечной деятельности, и часто протекает вместе с ними.

Митохондрии особенно важны для нейронной пластичности, которая, как давно известно, нарушается при депрессии. Они также являются важными регуляторами кальция, необходимого для нейротрансмиссии. Исследования митохондрий при депрессии и других расстройствах настроения показывают нарушения в производстве энергии, а также повышенный уровень окислительного стресса. Полученные данные подчеркивают роль усиления антиоксидантной защиты для нейтрализации реактивных видов кислорода в качестве возможной стратегии лечения депрессии, отдельно или в сочетании с медикаментозным лечением.

Митохондриальная дисфункция играет роль не только в депрессии, но и в самоубийстве. Исследователи, изучавшие кровь мужчин и женщин с устойчивой к лечению депрессией и суицидальными мыслями, выявили специфические молекулы, отличающие суицидальные мысли — все они, как известно, участвуют в производстве энергии в митохондриях. Внутри митохондрий эти биохимические вещества участвуют в синтезе АТФ, но за пределами клетки аномальные уровни этих веществ сигнализируют о дисфункции митохондрий.

Исследователи предполагают, что «попытки самоубийства на самом деле могут быть частью более крупного физиологического импульса, направленного на прекращение стрессовой реакции, которая стала невыносимой на клеточном уровне». Мониторинг митохондриальной функции путем измерения уровня митохондриальных метаболитов в крови может иметь клиническое значение как предиктор риска самоубийства.

Биполярное расстройство

Многие признаки нарушения работы митохондрий обнаруживаются в ходе различных исследований биполярного расстройства: от визуализации мозга до анализа крови и посмертного изучения тканей мозга. К ним относятся снижение уровня АТФ, неправильная форма или недостаточный размер митохондрий, необычное распределение митохондрий в нейронах, аномальное количество различных митохондриальных метаболитов, нарушения в механике электронов, аномальное инициирование гибели клеток в определенных областях мозга, увеличение выработки реактивных видов кислорода и многое другое.

Митохондриальная дисфункция может приводить к аномальным уровням ионов кальция (регулируемых митохондриями) в синапсах, создавая повышенную возбудимость нейронов, которая лежит в основе мании. В настоящее время митохондрии являются основной мишенью для разработки новых методов лечения этого расстройства.

Шизофрения

Известные генетические факторы риска развития шизофрении могут действовать путем нарушения функции митохондрий различными способами. Одним из них является нарушение выработки белков, которые помогают митохондриям перемещаться по клетке. В норме митохондрии очень гибкие и подвижные, они меняют форму и молниеносно перемещаются по клетке-хозяину туда, где они больше всего нужны в данный момент, делятся и соединяются, чтобы удовлетворить потребности в энергии. Для правильного развития нейронов особенно важно, чтобы митохондрии находились в нужном месте в нужное время. Проблемы с динамикой митохондрий особенно заметны при шизофрении, наряду с другими нарушениями функции митохондрий, включая отсутствие ферментов, необходимых для процесса производства энергии.

Аутизм

Митохондриальная дисфункция наблюдается у подавляющего большинства детей и взрослых с аутизмом. Учитывая их уязвимость к повреждениям, митохондрии могут подвергаться многим видам воздействия — от токсинов окружающей среды до нехватки ключевых витаминов и минералов и чрезмерного стресса — в процессе развития, когда потребность в энергии особенно велика. Многочисленные источники повреждения митохондрий, а также разнообразие клеточных процессов, которые потенциально могут быть затронуты, помогают объяснить широкий спектр симптомов, связанных с расстройством аутистического спектра.

Наркомания

Наркотические вещества, такие как алкоголь, кокаин и метамфетамин, нарушают здоровье тканей и вызывают поведенческие эффекты, воздействуя на митохондрии. Среди прочего, они препятствуют способности митохондрий собираться в синапсах, когда им больше всего нужна энергия, нарушая нейротрансмиссию в таких областях мозга, как гиппокамп и дофаминергические нейроны.

Кокаин влияет на функции митохондрий различными способами — изменяет транспорт электронов, производство реактивных форм кислорода и окислительный стресс, динамику митохондрий и митофагию. Исследователи полагают, что разработка методов лечения, поддерживающих функциональную целостность митохондрий, может помочь смягчить вред от злоупотребления наркотиками.

Деменция

На протяжении десятилетий исследователи рассматривали накопление бета-амилоида и белка тау в клетках мозга людей с болезнью Альцгеймера, а также нейровоспаление и атрофию мозга как причину ухудшения когнитивных способностей. Однако лечение, направленное на эти процессы, заметно провалилось, вероятно, потому что они являются поздними последствиями более фундаментальных патологических изменений.

Более поздние данные свидетельствуют о том, что дисфункция митохондрий — особенно нарушение митофагии — является первичным изменением, возникающим задолго до появления традиционных признаков болезни Альцгеймера, и играет важную роль в развитии заболевания. Молекулы, стимулирующие митофагию, в настоящее время находятся на разных стадиях разработки и тестирования в качестве средств лечения этого заболевания.

 

Оригинальная статья: Hara Estroff Marano – Mitochondria: A Unifying Link for Psychiatric Illness, May 2024

Перевод: Остренко Анна Александровна

Редакторы: Симонов Вячеслав Михайлович, Шипилина Елена Ивановна

Источник изображения: unsplash.com

Ключевые слова: психология, обмен веществ, митохондрии, психиатрия, шизофрения, деменция, суицид, депрессия, наркомания, аутизм, шизофрения, метаболизм

67170cookie-checkМитохондрии: ключ к психическим заболеваниям