глюкоза и кислород для мозга
Сладкое полезно для мозга?
Для работы мозга нужны углеводы, точнее глюкоза, — это его основное топливо. Мозгу без разницы, съели вы конфету, торт или банан — все три продукта будут источниками глюкозы. Но избыток сахара может сказаться на других органах и здоровье в целом.
Зачем мозгу глюкоза
Как глюкоза влияет на умственные способности
Учёные изучают, как уровень глюкозы влияет на когнитивные способности. Обзор 2011 года показал, что прием подслащенных напитков временно улучшает эпизодическую память у пожилых людей. Молодым и здоровым достаточный уровень глюкозы помогал справиться с запоминанием и воспроизведением информации в условиях повышенных умственных нагрузок.
В другом обзоре 2020 года собрали исследования, в которых не только сравнивали результаты когнитивных тестов с приемом сладкого напитка и без него, но и фиксировали изменения в работе мозга на магнитно-резонансной томографии (МРТ) и электроэнцефалограмме головного мозга (ЭЭГ). Авторы подтвердили, что глюкоза на время усиливает работу регионов мозга, ответственных за эпизодическую память и внимание. Получается, не зря в школе и университетах разрешают на экзамены брать с собой шоколадку.
Хоть дополнительная глюкоза и позволяет успешнее справляться с некоторыми когнитивными задачами, наедаться пирожными в надежде стать умнее не стоит. В норме организм тщательно регулирует уровень глюкозы — следит, чтобы ее не было слишком много или мало. В мозге с этим помогает гематоэнцефалический барьер — слой клеток, между кровеносными сосудами и тканью мозга, который контролирует, какие вещества попадают в мозг. В этом пространстве есть специальные белки-переносчики — «ворота», которые открываются, когда нужна глюкоза, и закрываются, когда ее уже достаточно.
Глюкозу можно получить не только из шоколадок
По некоторым данным, мозг потребляет до 120 грамм, или 420 ккал, глюкозы за день. Согласно другим данным из книги «Диета для ума. Научный подход к питанию для здоровья и долголетия» невролога и нутрициолога Лайзы Москони, мозгу нужно в два раза меньше глюкозы — 62 грамма. Это три столовые ложки сырого меда или семь килограммов шоколадного печенья в день.
Поэтому Всемирная организация здравоохранения рекомендует сокращать количество свободного сахара в рационе до 10% (12 чайных ложек сахара), а лучше — до 5%. Чтобы этого достичь, можно, например, заменять чаепитие с конфетами на чаепитие с фруктами или перестать покупать сладкую газировку.
«Мозгу нужен сахар» и еще 6 распространенных мифов об углеводах
Углеводы — это органические соединения — сахариды, в процессе расщепления которых образуется главная энергетическая монета организма — глюкоза. С кровью глюкоза доставляется в клетки при участии гормона инсулина.
Глюкозой мы «расплачиваемся» за все процессы, происходящие в нашем теле — работа центральной нервной системы, мозга, мышц, пищеварения и другие жизненно важные функции. Избыток глюкозы преобразуется в запасное вещество — гликоген, который хранится в мышцах, печени, сердце.
Эти запасы дают нам возможность нормально функционировать и не падать в обморок между приемами пищи. Если запасы гликогена переполнены, то избыток глюкозы превращается в жир.
Миф № 1: От углеводов толстеют
Мы толстеем не от определенных продуктов, а от переизбытка калорий в целом. Просто углеводсодержащие продукты — это вкусно, и многие не могут отказаться от добавки. Скорее всего, это будет не дополнительная порция овощей и зелени, а очередная пачка печенья или шоколадка.
Миф № 2: Продукты с высоким ГИ приводят к накоплению жира
Простые углеводы вызывают быстрое повышение глюкозы в крови и стимулируют выброс большого количества инсулина. Если подобные скачки происходят слишком часто, то может развиться инсулинорезистентность — клетки теряют чувствительность к инсулину, растёт концентрация глюкозы в крови, которая в дальнейшем перерабатывается в жир. Также резкий спад инсулина вслед за его подъемом, приводит к быстрому возникновению чувства голода.
Мы снова едим и снова получаем калории. Продуктами с высоким ГИ легче переесть, поэтому перекусывать сладостями не стоит.
Миф № 3: Сахар нужен мозгу
Нервные клетки вкусового аппарата воспринимают сладкий вкус и дают сигнал в мозг к выработке эндорфинов и дофамина — химических соединений, приносящих удовольствие. Эти вещества на время уменьшают боль и стресс. Кроме того, сахар обеспечивает почти мгновенный прилив энергии, усталость уходит, повышается настроение и увеличивается работоспособность. У человека закрепляется рефлекс, что сладости — это классно.
Но эффект длится недолго. Вскоре, чтобы почувствовать прилив сил, нам снова нужна доза. Со временем без сладкого становится совсем грустно. А дозу все время приходится повышать для того, чтобы просто почувствовать себя нормально. Всемирная организация здравохранения рекомендует ограничить потребление сахара до 10%
от суточной калорийности рациона.
Миф № 4: Коричневый сахар полезнее, чем белый
Обычно коричневый сахар получают добавлением мелассы в кристаллы белого сахара. За счет этого немного повышается содержание в сахаре минеральных веществ, но настолько незначительно, что влияния на здоровье добавка не оказывает. Вкусовые свойства коричневого и белого сахара различны, но прочие отличия между ними минимальны.
Миф № 5: От фруктов нельзя поправиться
Фрукты содержат сахар — фруктозу. Усвоение глюкозы и фруктозы отличается. Если глюкоза хранится в виде гликогена в мышцах и печени, то фруктоза такой формы не имеет. Фруктоза в организме имеет 3 пути:
50 г чистой фруктозы можно съесть без угрозы образования нового жира. Не углеводов, содержащихся во фруктах, а именно фруктозы. А это около килограмма бананов. Фрукты должны присутствовать в вашем рационе и если не превышать норму калорий, то они принесут только пользу.
Миф № 6: Фруктовые соки помогают худеть
С фруктовыми соками стоит быть аккуратными. В отличие от цельных фруктов соки почти не содержат клетчатки, у которой нет энергетической ценности, поэтому в них гораздо больше калорий на единицу массы. Сок может быть панацеей, если вы употребляете его вместО еды, а не вместЕ с едой. Свежевыжатые соки значительно меньше нагружают пищеварительную систему, чем твердая пища.
Поэтому энергия, которая обычно идет на переваривание, может быть направлена на очистительные и восстановительные процессы. Однозначное ДА стоит сказать зеленым и овощным сокам. Они богаты антиоксидантами, витаминами и почти не содержат сахар. Поэтому именно зелёным стоит отдавать своё предпочтение в разнообразном сочном мире.
Миф № 7: Глютен опасен для здоровья
Глютен — это белок, содержащийся в пшенице, ячмене, камуте и спельте (полбе). По данным Всемирной организации гастроэнтерологов (WGO), примерно 1% людей во всём мире страдает генетической непереносимостью продуктов питания, в составе которых есть глютен. Таким людям строго не рекомендовано употреблять любые продукты из пшеницы, ржи или ячменя.
Пищеварительная система всех остальных 99% людей усваивает глютен по-разному. У некоторых иммунная система проявляет чрезмерную бдительность и рассматривает глютен как чужеродного агента, начинает производить в ответ антитела, которые кроме глютена могут поражать собственные ткани организма. Это может проявляться как воспаление, болезни суставов, кожи, тревожность и скачки настроения.
Глюкоза и кислород для мозга
Нам надо понять для чего мы едим так много сладкого, почему страдаем в том числе диабетом.
Сегодня мы продолжаем ту развернутую тему, о которой мы долго говорили и с интересом. Это сосудистая система и способы питания, включая каннибализм.
Все это называется нейроэнергетика. Это то что происходит с обменом в мозге. Нам надо понять для чего мы едим так много сладкого, почему страдаем в том числе диабетом. Мозг питается всем тем комплексом, который содержит белки, жиры и углеводы плюс микроэлементы.
Вся мускулатура работает за счет расщепления этого глюкогена, а затем использование его энергии через синтез атф в митохондриях для того, что бы наши мышцы сокращались.
В мозге его меньше в 10 раз, но тем не менее он используется. Это тот самый страховочный круг, который дает нейрону, в случае каких то катаклизмов, травм или еще чего то, прожить в мозге примерно 100 минут до начала необратимых изменений.
Дело в том, что сахар в мозге играет огромную роль. Его в нейронах на шесть минут запаса. Плюс небольшой запас в окружающей глии.
Что же происходит с глюкозой, когда она попадает в головной мозг? Глюкоза ничто иное как главный источник энергии для нейронов, соответственно наше поведение заточено, что бы эту глюкозу найти.
У нас на кончике языка сосредоточены все рецепторы сладкого. Т.е главное это найти корм для мозга и мускулатуры. Так как в мускулатуре запасается глюкоген.
Первая порция пищи, независимо от того что вы едите, превращается в два метаболита, которые доходят до мозга через эту самую сосудистую систему, на которую вы потратили столько времени.
Какие это два метаболита?
Поэтому мы такие блаженные и счастливые, если долго не ели. Поэтому все трезвеники, но любители поесть что то сладенькое-это хронические алкаши.
Наш эндогенный алкоголь образуется у нас по биологическим законам. Для каждой этнической группы есть свой минимальный уровень внутреннего образующегося в организме алкоголя. Это обычно и учитывается, что бы не преследовать людей, которые просто плотно поели.
Если вы не делаете ничего, то в этом состоянии мозг потребляет 10 % из нее довольно много идет глюкозы. Глюкозы может уходить до 30-40 %, если вы не занимаетесь физическим трудом. Еще 20-25 % кислорода, как раз кислород для того, что бы окислять эту глюкозу. Т.е дыхание как таковое, это добыча кислорода из глюкозы. В результате глюкоза расщепляется, там длинная ферматотивная реакция, до углекислого газа и воды. А в качестве побочного продукта, т.е целей этих всех АТФ, где в химических связях запасается та самая энергия, которая нам нужна.
Внутри самого мозга, эта глюкоза потребляется с дикой скоростью. Но если образуется избыток, то происходит несчастье. У нас накапливаются высокие сахара и их надо утилизировать. Эта утилизация происходит с помощью инсулина.
У нас существует целая система внутренней рецепции на наличие или отсутствие глюкозы.
Вдруг захотелось сладенького, с чего бы это? Я вам рассказывал, что у нас питьевое поведение регулируется рецепторами находящимися внутри желудочка мозга, которые создают иллюзию пересыхания губ и пересыхания рта, что бы заставить попить. Вот примерно такая же ерунда у нас существует с глюкозой. Т.е это желание возникает внутри головы.
Оказалось, что глюкоза- чувствительные нейроны существуют в самых различных частях мозга. Моторно человек должен чувствовать есть у него запас сахара или нет.
Когда глюкозы не хватает, то мозгом запускается очередное мелкое надувательство, фантомное ощющение и вас тянет на сладенькое и это значит мозг ваш успел поработать.
Церебральный метаболизм глюкозы достаточно забавен, пройдя через гематоцефалический барьер, он конвектируется и через цикл трикарбоновых кислот происходят накопления АТФ.
Но проблема заключается в том, что производится много побочных продуктов, которые говорят о том что вы приняли пищу.
Когда начинается цикл трикарбоновых кислот в результате расщепления глюкозы образуется 18 молекул.Среди побочных продуков есть глютомат. Его добавляют в фаст фуд и даже запускают через вентеляционные трубы, что бы вы думали что едите что то очень вкусное.
Глюкомат является конечной молекулой, когда прошел весь цикл трикорбанатных кислот. Т.е нейроны понимают, что их накормили не какой-то дрянью, а чем то ценным, глюкозой, а побочный продукт глюкомат.
А если вы его в фаст фуде распылите в воздух и граждане надышатся им, то у них начинается райское наслаждение до того как они съели фальшивую котлету. Таким образом возникает наркотическая зависимость от принятия пищи.
А дальше все эти продукты распада надо выбросить и они естественно выносятся и использоваться так что бы СО2 выходил из воздуха. Т.е ваше дыхание это инструмент для запасания энергии внутри мозга в виде химических связей.
Когда вы вдыхаете кислород доносится до мозга, там идет на утилизацию глюкозы и потом дальше выходит. Т.е 25% ваших легких работает исключительно на мозг.
Соответственно мозг обладает способом ее регуляции. Информация о том, что обмен сахаров зависит только от инсулина и поджелудочной железы сходит на нет. И все больше и больше информации о том, что концентрация глюкогена в мозге чувствительна к глюкозе концентрауии инсулина и глюкозы. Получено масса информации о том, что все эти события мозг не может не реугулировать собственный энергетический баланс.
Многие запасные вещества такие как сахар и гликоген, которые сидят в астроцитов могут быть вовлечены. Что происходит? Многие диабетики у них страдают мозг, зрение и почки.
Мозг очень страдает, потому оно не может не влиять на обмен сахара, который является ключевым элементом в энергетики мозга. При осложнение диабета возникает суперкомпенсация при первом падении сахара и спустя некоторое время сознание судорожного состояния депрессии, которые зачастую перерастают в Альтцгемера. Таким образом мозг не только потребитель сахара, он еще и сложнейший инструментом для регуляции сахарного обмена.
А сейчас отвечу на некоторые вопросы.
Вопрос: Можно ли повысить эффективность работы мозга за счет равномерного и дозированного потребления глюкозы из аптеки в течение рабочего дня?
Ответ: Из аптеки ничего потреблять нельзя. Лучше чай с медом, но это если вы его расходуете.
Если у вас и физическая и интеллектуальная нагрузка. А то вы так в течение дня будете хлебать и через месяц у вас будет сахарный диабет.
В Зубцовском университете, Сани Микулович вскрыла нейроны храбрости, в гипокампе.
Они делали мышам электроэнцелографию, при этом мышь пугали волосом от кошки. Мышь пугалась ужасно и пряталась. А вот если начинали долбить электронными нейронами, то мышь оказывается успокаивалась.
Представляете, если у вас в норме обычно стимулируется электродами, которые вам воткнули, потом ходишь как чумной, как после позитронной томографии. То конечно такая ерунда как волос кошки мышей переставал раздражать.
Есть еще прекраснейшая работа, пришедшая нам из Торонто. Исследование было сделано, что бы показать, а полезно или вредно детям врать?
Если ваш ребенок много врет, то оказывается это прекрасно. Потому что ложь детская стимулирует когнитивные функции, т.е получается лживость позволяет придумывать второй слой. Пришли к выводу, что если детей в эксперименте научить обманывать и оказалось, что отбор мелких мерзавцев очень эффективен. Поскольку их когнитивные функции развивались.
Это говорит о том, что то что происходило во время эволюции головного мозга в Европе, когда церковь боролась с инокомыслием, отбирались самые хитрые, лживые и подлые. Поэтому Европа такая процветающая.
Так что учите своих детей врать, смотришь они и поумнеют.
Из материалов авторской программы профессора Сергея Вячеславовича Савельева «Вынос мозга» (выпуск №56 от 15.09.2018)
Нарушение усвоения глюкозы из-за недостатка кислорода – как основной механизм осложнений.
Нарушение усвоения глюкозы из-за недостатка кислорода – как основной механизм осложнений.
В апреле, само собой, текущего года в медицинском журнале Ecotoxicol Environ Saf вышла статья китайских докторов, и учёных о патогенезе вирусной инфекции, и весьма действенном методе профилактики.
Суть проста: для борьбы с инфекциями нужна энергия, а она в нашем организме запасается из глюкозы в виде молекул АТФ (Аденозинтрифосфат). Но, для энергообмена требуется кислород. Если кислорода не хватает, то организм использует анаэробный путь питания, что даёт мало энергии, и кроме того появляется избыток молочной кислоты, которая токсическим образом воздействует на организм. На примере с автомобилем это выглядит так: машина преодолевает в горах тяжёлый глинистый участок дороги, ей нужно больше бензина и воздуха, чтобы повысить мощность, и проехать его. Но, тут начинается разрежение атмосферы, и появляются осадки… Дополнительный кислород в двигателе позволит скорее преодолеть плохой участок, и взобраться на вершину.
Поскольку 81% пациентов с подтвержденным заболеванием имеют его лёгкую форму, большинству больных за пределами Китая в настоящее время рекомендуется самостоятельное лечение в домашних условиях. Однако у пациентов с легкой формой без эффективного ухода уже через 9 дней могут развиться серьезные осложнения с острым респираторным дистресс-синдромом. А пациенты с нарушением метаболизма глюкозы, в основном, конечно, сахарный диабет входят в особую группу риска.
Прожорливый мозг
Чтобы голова была светлой, а чистый разум воссиял, клеткам мозга пришлось освоить разные профессии, разделив функции уже на этапе утилизации источников энергии
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Мозг — признанный лидер по потреблению глюкозы среди внутренних органов. И это невзирая на свой достаточно скромный вес. Примерно четверть ежедневно поступающей в организм глюкозы используется мозгом. Каким образом нейроны мозга способны потреблять такой большой объем энергии? Является ли такая расточительность для организма эволюционно устаревшим механизмом? А может, природа давно уже подчинила энергетическую зависимость мозга, поставив ее под особый контроль? И как в итоге в клетках мозга протекают процессы энергетических превращений?
«Био/мол/текст»-2016
Эта работа заняла первое место в номинации «Своя работа» конкурса «био/мол/текст»-2016.
Спонсор номинации — Future Biotech, проект, объединяющий профессионалов и энтузиастов в области биологии и биотехнологий.
Генеральным спонсором конкурса, согласно нашему краудфандингу, стал предприниматель Константин Синюшин, за что ему огромный человеческий респект!
Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма «Атлас».
Распределение «богатства»
Общеизвестно, что для нормального функционирования всех органов нашего тела необходима энергия. Бόльшую часть энергии при обычном рационе человек получает путем превращения поступающих в организм углеводов в глюкозу и разложения последней до углекислого газа и воды, что сопровождается запасанием необходимой для нас энергии в виде аденозинтрифосфатов (АТФ) или других макроэнергетических соединений.
Каким же образом осуществляется распределение полученного организмом «богатства» в виде источников энергии — согласно законам социализма (равное количество для каждого) или капитализма? Оказалось, что даже в условиях нашего организма запасы энергии расходуются среди всех органов неравномерно. И здесь это распределение скорее напоминает разделение «по заслугам». Обычно мозг использует до 50% всей глюкозы, поступающей из печени в кровь, что соответствует примерно 100 граммам глюкозы в день. Не так уж мало для мозга, вес которого равен приблизительно двум процентам от массы всего тела. Установление ведущей роли мозга в потреблении энергетических запасов легло в основу теории «эгоистичного мозга» («selfish brain» theory) [1].
Такое интенсивное расходование энергии мозгом обусловлено, с одной стороны, большими затратами общей энергии клеток на генерацию трансмембранных ионных градиентов [2] и нервных импульсов, а с другой — на ведение «домашнего хозяйства»: процесса, обеспечивающего целостность и нормальное функционирование клеток мозга. Соотношение между этими двумя процессами оценивается как 2:1 [3]. Самое активное участие в энергозависимых процессах мозга принимают две группы клеток — нейроны и астроциты.
Роли предопределены
Нейроны — это высокоспециализированные клетки, способные генерировать и проводить электрические импульсы. Это — клетки-специалисты, так как функция каждого нейрона строго определена. В течение долгого времени происходит так называемый процесс обучения нейрона выполняемой им функции. Средний человеческий мозг содержит около 100 миллиардов обученных нейронов, и в среднем каждый нейрон соединяется с 1000 других нейронов. Это приводит к образованию обширных и сложных нейронных сетей, которые служат основой для обработки и передачи мозгом информации. Ввиду сложных интегративных взаимодействий каждого нейрона замена этих клеток в нейронных сетях с сохранением целостности выполняемой ими функции почти (если не совсем) невозможна.
Астроциты — это специализированные глиальные клетки, чья функция заключается главным образом в обеспечении нейронов энергетическими ресурсами и в борьбе с активными формами кислорода (АФК) и азота [4]. При этом количество астроцитов в мозге в несколько раз превышает количество нейронов, и в результате получается, что каждый нейрон включен в целый ансамбль астроцитарных клеток.
Довольно разные функции нейронов и астроцитов определяют и разные пути использования энергетических ресурсов этими клетками. Глюкозо-6-фосфат, образующийся из глюкозы, нейронами по большей части направляется в цепь метаболических превращений пентозофосфатного пути (ПФП), а в астроцитах вовлекается в цепь гликолитических реакций [5]. И это принципиальное различие нейронов и астроцитов. Дело в том, что в пентозофосфатном пути образуются предшественники для синтеза нуклеотидов ДНК и РНК [6], а также восстановительные эквиваленты, необходимые нейрону для регенерации белка антиоксидантной защиты мозга — глутатиона. В ходе же гликолиза образуется большое количество энергии, которая используется в разных биосинтетических процессах как «универсальная валюта». Подобная свобода для возможных метаболических реакций в астроцитах и относительная консервативность путей в нейронах связаны с функциональным состоянием клеток. Нейроны генерируют потенциалы действия, проводят возбуждение, интегрируют информацию с разных рецепторов. Это довольно сложно устроенные клетки. И как любые клетки нашего мозга, они подвержены нарушениям в структуре ДНК и влиянию процессов окисления. Вновь напомним, что каждый нейрон оказывается еще и незаменимым. Вот и приходится нейронам всячески продлевать себе «молодость», то есть поддерживать себя в функционально активном состоянии. ПФП в этом смысле — путь, который обеспечивает возможность репарации поврежденных участков ДНК и функционирования в нейронах механизма борьбы с активными формами кислорода.
Задача астроцитов — это создание условий для нормальной активности нейронов (рис. 1). Ради этого астроциты готовы и энергией нейроны обеспечить в большом количестве, и защиту от окислительного стресса организовать. Единого пути для решения поставленных задач пока не сложилось. Поэтому приходится астроцитам сжигать всю глюкозу в гликолитической «печи», а уже потом использовать запасенную энергию для оплаты разных метаболических активностей. Такая последовательность реакций, например, обеспечивает синтез в астроцитах широкого спектра ферментов антиоксидантной защиты, включая оксидоредуктазу, глутаматцистеинлигазу, глутатионпероксидазу, глутатионредуктазу, глутатионтрансферазу, а также глутатион и витамин Е. Еще один важный исход протекания гликолиза в астроцитах — образование из глюкозы молочной кислоты (лактата), которая способна перемещаться во внеклеточное пространство. Что же в этом особенного? Дело в том, что лактат, оказавшись в нейронах, может сначала восстанавливаться до пирувата, а затем через цепь реакций цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) и при помощи митохондриальной цепи образовывать целый «фейерверк» молекул АТФ. Благодаря такой сложно устроенной машинерии метаболических превращений, в итоге в нейронах образуется 38 молекул АТФ — против двух молекул АТФ, которые в ходе гликолиза образуются в астроцитах. Получается своеобразный аттракцион энергетической щедрости со стороны астроцитов. Строго говоря, астроциты и не нуждаются в таком количестве энергии, которую отдают нейронам. А вот нейронам такое энергетическое обеспечение оказывается крайне необходимым, потому как генерация импульсной активности и тонкая регуляция рецепторов и ионных каналов в мембране являются «дорогими» процессами и требуют высоких энергетических затрат.
Строгий контроль
Для точной настройки скорости гликолиза (высокой в астроцитах и относительно низкой — в нейронах) во всех клетках мозга работает регуляторный фермент 6-фосфофрукто-2-киназа/фруктозо-2,6-бисфосфатаза (PFKFB) [7]. Высокий уровень ферментативной активности PFKFB в астроцитах способствует высокой скорости в них гликолитических реакций. Однако что произойдет, если нейроны снизят скорость основного ПФП и, подобно астроцитам, наладят процессы гликолиза? Экспериментально показано: за этим последует катастрофа — гибель нейронов. Дело в том, что такое усиление гликолиза в нейронах ведет к сокращению образования фермента антиоксидантной системы — глутатиона (между прочим, единственного пептидного вещества, образующегося непосредственно в нейронах и спасающего их от окислительного стресса), усилению окислительного стресса и наконец к апоптотической гибели клетки. Таким образом, разделение энергетических путей оказывается процессом, строго приспособленным к повышению выхода энергии мозгом и одновременно очень консервативным с точки зрения возможности реализации в разных типах клеток.
Опасный «голод» мозга
Согласно наиболее популярной сейчас точке зрения, именно в изменении энергетического состояния мозга лежит причина (по крайней мере, одна из главных причин) судорожных состояний и гибели клеток в структурах мозга [8]. В результате снижения энергообеспечения клеток мозга из-за травм, ишемии или опухоли под ударом оказываются в первую очередь системы регуляции тормозных процессов в нервной ткани. Как ни странно, именно тормозные процессы требуют от нейронов мобилизации энергетических затрат. Недостаток энергии приводит к неспособности клеток затормозить возбуждение и к постепенному распространению возбуждающей волны во все области мозга. Неконтролируемая постоянная активация клеток вызывает еще большее истощение их энергетических запасов и приводит к окислительному стрессу. В результате падения активности антиоксидантной защиты ниже критического уровня происходят необратимые изменения в клетках. Формируется замкнутая цепь губительных событий: судорожная активность вследствие развившегося дефицита энергии в одних структурах мозга вызывает новые эпизоды приступов. И получается, что, однажды начавшись, судороги постоянно порождают новые судороги.
В исследованиях механизмов развития эпилептической активности было установлено, что судорожные приступы развиваются в первую очередь при наследственных заболеваниях, нарушающих нормальный метаболизм энергии в мозге [9]. Причем резкое снижение главного источника энергии — глюкозы — даже у людей, не страдающих эпилепсией, приводит к тяжелым судорожным припадкам [10]. Аналогичный эффект наблюдается у людей, страдающих эпилепсией, после сна, когда концентрация глюкозы в крови резко падает из-за длительного перерыва в поступлении пищи, то есть примерно восьмичасового голода [11].
Разделяй и «процветай»
Экономистами со времен А. Смита и А. Вебера было подмечено, что прогресс в развитии производительной силы от труда, искусства, умения или сообразительности — следствие разделения труда. Разделение труда в этом смысле является важнейшим и непременным условием прогрессивного развития экономики любого государства, любого общества. Этот принцип разделения «трудовых» обязанностей в полной мере можно отнести и к работе сложных биологических систем.
Эволюционно так сложилось, что принцип разделения функций клеток позволил «прокачать» каждую отдельную способность организма. Увеличивающаяся сложность и специализация функций в конце концов привели к потребности в их координировании и, как следствие, увеличению нагрузки на мозг. В результате нейроны полностью отказались от ведения «домашнего хозяйства» и увеличили объем полезной работы. А так как без домашней жизни и надежного тыла работать хорошо и долго не получается, постоянные хлопоты о состоянии нейронов перешли к астроцитам. Закрепление функций клеток произошло уже на уровне источников энергии. Отсутствие конкуренции за источники питания позволило астроцитам и нейронам сконцентрироваться на выполняемых ими функциях. В итоге получилось так здорово, что энергетических запасов стало хватать не только на координацию функций тела, обеспечивающих выживание, но и на «халтурку» в виде сознательной деятельности, сильно продвинувшей животных в эффективности их труда.