НЕ нервная система. Наладьте связь между мозгом и телом для коррекции различных заболеваний - Юрий Акимов
Глава 5
Гипоксия и митохондриальная дисфункция
Гипоксия – хроническая или острая кислородная недостаточность, к которой нервная система очень уязвима. В контексте этой книги речь пойдет больше о хроническом состоянии.
В условиях гипоксии формируется митохондриальная дисфункция, которая приводит к энергодефициту, что нарушает образование АТФ в клетке, только на разных уровнях. Также дефицит кислорода может формироваться на других уровнях: анемия, нарушения работы легких и сердца, сосудистой эндотелиальной дисфункции, что также будет способствовать снижению энергообразования.
Есть внешний акт дыхания, который мы можем непосредственно наблюдать в носовых ходах, легких, диафрагме и межреберных мышцах, но это только транспорт. Сам процесс дыхания происходит в клетке, а именно в митохондриях, и он нужен для образования энергии в виде АТФ.
Рис. 10. Строение митохондрии
Митохондрия – наиболее значимая органелла в цитоплазме клетки, ее энергетическая станция. Считается, что когда-то, миллионы лет назад, это была самостоятельная бактерия, которая со временем стала частью клеток эукариотов. Из этих клеток возникли царства растений, грибов и животных. Случилось такое объединение по причине взаимовыгодности, которое называется термином симбиоз. Он проявляется в данном случае в том, что клетка поставляет для митохондрии все необходимое для выживания, а митохондрия делится энергией АТФ с клеткой, а также дает уникальную возможность – получать энергию из молекул жира, в то время как сама клетка способна только к бескислородному расщеплению глюкозы (анаэробный гликолиз).
Некоторые факты о митохондриях
Они сплошь состоят из мембран и представляют из себя их удвоение (дупликатура), которое пронизывает митохондрию. На внутренней мембране происходят все энергетически значимые процессы. Митохондрии имеют собственную ДНК, которая передается только с матерью, так как сперматозоиды практически лишены цитоплазмы и митохондриальной ДНК.
Содержание митохондрий в разных тканях тела человека сильно разнится. Наибольшее их число там, где затрачивается максимальное количество энергии, а это мышцы и нервная система, печень и сердце, поэтому данные ткани наиболее чувствительны к кислородному голоданию.
Распад одной молекулы жира дает 131 молекулу АТФ, но обязательно при участии кислорода, без него митохондрия не работает.
При отсутствии жира митохондрии способны к расщеплению глюкозы (аэробный гликолиз) с образованием 36 молекул АТФ, что менее выгодно энергетически по сравнению с жиром.
В отсутствие кислорода, даже при наличии жира, ни клетка, ни митохондрия не могут его утилизировать. Самостоятельно клетка способна к анаэробному гликолизу – это две молекулы АТФ, что крайне неэффективно, но значимо в экстремальных ситуациях. Однако организм может поддерживать такой метаболизм очень короткое время с образованием большого количества лактата и снижением рН. Это и происходит в момент так называемой анаэробной нагрузки, например, когда человек поднимает максимальный вес в зале, митохондрии просто не успевают работать.
Процесс окисления жирных кислот в митохондрии можно представить так: ЖИР + КИСЛОРОД + L—КАРНИТИН = ЭНЕРГИЯ
Митохондриальная дисфункция связана с большим количеством факторов и сама по себе становится причиной метаболического синдрома, ожирения, диабета второго типа, онкологии и нейродегенеративных процессов. К ним относятся многие хронические неврологические заболевания, такие как аутизм, деменции, болезни Альцгеймера и Паркинсона, энцефалопатии, нейродегенерации.
Процесс образования энергии в митохондриях
Первая стадия – это образование универсальной молекулы ацетил-коэнзима А, который синтезируется с участием глюкозы и жира. Метаболизм белка тоже может идти по этому пути, но в норме он не является источником энергии – только в крайних случаях.
Вторая стадия – цикл Кребса на внутренней мембране митохондрий.
Третья стадия – передача электрона в дыхательной транспортной цепи митохондрий во внутренней мембране для создания высокоэнергетической связи молекулы АТФ.
Схема 10. Цикл Кребса
Эта схема преобразований универсальна, но для корректной ее реализации требуется множество дополнительных условий. Кофакторов (витамины, микроэлементы) и кислорода должно быть достаточно (иначе высоки шансы возникновения патологий: анемии, сосудистой дисфункции, дыхательной недостаточности). Мембраны митохондрий должны быть стабильны: высокий уровень воспаления и оксидативного стресса дестабилизирует их структуру; в идеале необходимы оптимальная pH-среда, достаточное количество воды, скорость реакций и уровень нагрузки на митохондрии; отсутствие тяжелых металлов (и присутствие нормальных микроэлементов, которые их вытесняют).
Отклонения в этих показателях нарушают процесс образования энергии, что обозначается как митохондриальная дисфункция.
Для работы цикла Кребса и митохондрий необходима почти вся группа витаминов В, аскорбат, микроэлементы – магний, цинк, железо, медь. Тяжелые металлы выступают антиподами для нормальных микроэлементов, они занимают их место при дефиците, таким образом блокируют цикл Кребса на разных этапах превращений. Ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, алюминий вызывают митохондриальную дисфункцию, дефицит энергии через замещение того или иного нормального элемента лежит в основе патогенетического действия.
Дыхательная цепь переноса электронов – это процесс переноса электрона в дыхательной цепи митохондрий, он является следующим этапом после цикла Кребса. Химические реакции энергоемкие, иногда процесс выходит из-под контроля с образованием свободных радикалов, которые называют оксидативным стрессом. Но в норме свободные радикалы нужны в небольшом количестве для клеточного сигналинга, противовирусного и противоопухолевого действия.
Дыхательная цепь состоит из нескольких ферментных комплексов, которые работают при участии активных форм витаминов В2 и В3 – ФАДН и НАДН соответственно, а также при участии коэнзима Q10 в форме убихинола.
Диагностика митохондриальной дисфункции
Признаки дисфункции митохондрий можно оценить по внешним симптомам в виде тахикардии, слабости, утомляемости, снижения мотивации, работоспособности, частым простудным и вирусным заболеваниям. Кроме того, эти нарушения присутствуют при масштабных проблемах, например, аутоиммунной патологии, метаболическом синдроме, нейродегенеративных процессах.
Лактат – молочная кислота, которая образуется в организме в результате анаэробного (бескислородного) расщепления глюкозы (гликолиза), является универсальным маркером митохондриальной дисфункции и гипоксии, метаболического синдрома. Выделяют следующие причины его повышения:
– окислительный стресс и дефицит энергообразования в митохондриях;
– гипоксия – недостаточное поступление кислорода или его доставки к тканям (анемия);
– гиподинамия или экстремальные нагрузки;
– метаболический синдром и сахарный диабет второго типа;
– в некоторых случаях лактат рассматривается как предиктор онкологии;
– низкая рН различных сред организма;
– дефицит цинка, так как лактатдегидрогеназа, участвующая в превращениях лактата – это цинксодержащий фермент (металлопротеиназа).
Оксидативный стресс
Это дисбаланс между системой свободных радикалов (окисление) и антиоксидантов (восстановление) в сторону преобладания процессов окисления. Свободные радикалы при избытке ведут себя агрессивно по отношению к мембранам клеток, митохондрий и ДНК, но в нормальном состоянии они присутствуют в небольшом количестве и проявляют агрессию для защиты от онкоклеток, бактерий и вирусов.
Свободные радикалы в организме в основном представляют собой активные формы кислорода – перекись водорода и супероксид. Мишенью
