Для снижения уровня глутамата в мозге важно обратить внимание на образ жизни и diet. Увеличение потребления продуктов, богатых антиоксидантами, таких как ягоды, зеленые листовые овощи и орехи, способствует улучшению нейротрофической среды. Также полезно уменьшить стресс, поскольку хроническое напряжение может способствовать повышению уровня глутамата.
Кроме того, изучение методов расслабления, таких как медитация и йога, может иметь положительное влияние на мозговую химию и помочь в регулировании уровня глутамата. Добавление в рацион таких веществ, как магний и омега-3 жирные кислоты, также может поддержать баланс нейротрансмиттеров.
Способы снижения уровня глутамата в мозге
Необратимые деменции, связанные с атрофическими изменениями в центральной нервной системе, представляют собой сложную медицинскую задачу.
Эти формы деменции дают богатый материал для исследований и обсуждений в медицинской среде. Фундаментальные научные открытия могут как активно способствовать, так и замедлять прогресс клинической медицины.
Одним из примеров такого замедления является чрезмерное внимание к бета-амилоиду как главной цели разработки новых лекарств на фоне болезни Альцгеймера. Миллиарды долларов и десятилетия усилий, затраченных на предотвращение накопления бета-амилоида в центральной нервной системе, не принесли ощутимых результатов. Лекарства, основанные на этом подходе, по-прежнему отсутствуют. Я называю это ситуацией с бета-амилоидом разочарованием.
С момента обнаружения нового коронавируса до начала вакцинации прошло около года. В то время как многие виды деменции были известны на протяжении века, эффективные препараты для их лечения появились относительно недавно. Это указывает на степень сложности проблемы деменции и функционирования головного мозга как в норме, так и при наличии заболеваний.
В процессе проведения фундаментальных исследований можно выявить различные уровни проблемы и различные проявления аналогичного патологического процесса. Например, ишемия, которая вызывает клеточную гибель в сердце, является отдельной проблемой. Она может приводить к нарушениям сердечного ритма, которые корректируются средствами, не воздействующими на саму ишемию.
Таким образом, для успешного вмешательства в патологические процессы порой достаточно воздействовать на вторичные явления, а не на первичные. Это может рассматриваться как ограничение, как симптоматический подход. Но что, если у нас нет возможности повлиять на основной процесс и изменить его курс? Мы не сможем восстановить мертвые клетки сердечной мышцы, поэтому имеет смысл сосредоточиться на других факторах, связанных с последствиями этой смерти. Я не отвергаю вторичную профилактику ишемии, но использование амиодарона кажется более разумным, чем оплакивание потерянных клеток проводящей системы сердца.
Этот подход также применим к заболеваниям центральной нервной системы, которые анализируют психиатры и неврологи. Мы можем выделить как минимум два уровня: клеточный и нейромедиаторный. На клеточном уровне происходят атрофические изменения и клеточная гибель, вызванные аутоиммунными нарушениями (первичный процесс).
Нейромедиаторный уровень отражает сбой в нейромедиаторном обмене, возникший из-за первичного процесса (вторичный процесс), причем вторичный процесс может быть следствием первичного. Ярким примером является дефицит ацетилхолина при болезни Альцгеймера и деменции с тельцами Леви. Другой вариант – нейромедиаторные расстройства, которые развиваются как ответ на первичный процесс и представляют собой попытку мозга компенсировать дефицит функций. Например, нейромедиаторные изменения при шизофрении могут вызывать галлюцинации.
При фронтотемпоральной дегенерации наблюдаются сложные процессы, приводящие к избирательной гибели нервных клеток, участвующих в нейронных сетях лобных и височных долей. На сегодняшнем уровне знаний медицина не располагает методами воздействия на эти процессы.
Тем не менее, благодаря нейровизуализации, использованию модельных организмов и исследованиям, проведенным после смерти, мы выяснили, что при поведенческом варианте фронтотемпоральной дегенерации в нижней лобной извилине правого полушария наблюдается дефицит ГАМК и глутамата. В частности, дефицит этих нейромедиаторов связан с импульсивным поведением у таких пациентов. Таким образом, выявленные нарушения в нейромедиаторной системе открывают новые перспективы для разработки потенциальных лекарств. Например, ингибиторы обратного захвата ГАМК, такие как тиагабин, могут оказаться полезными для коррекции нарушений поведения при фронтотемпоральной дегенерации.
Уровень глутамата в мозге как индикатор адаптации к стрессу у пациентов с депрессией
У пациентов с большим депрессивным расстройством фиксируется снижение метаболизма глутамата в медиальной префронтальной коре при остром стрессе.
Хронический стресс рассматривается как один из главных факторов риска депрессии, ставшей новой эпидемией XXI века. По данным Всемирной организации здравоохранения, во всем мире данное расстройство затрагивает около 264 миллионов человек, в России – 8 миллионов. Несмотря на то что последние исследования подтверждают существование прямой связи между хроническим стрессом и риском развития депрессивных состояний, биологические механизмы этой связи остаются предметом активного изучения.
Эксперименты на животных указывают на влияние глутамата, как главного возбуждающего нейромедиатора центральной нервной системы, на регуляцию стрессового ответа. Исследования показывают, что острое стрессовое воздействие вызывает снижение уровня глутамата и уменьшение количества дендритных ветвлений в нейронах медиальной префронтальной коры, которая отвечает за моделирование будущих событий, интроспективное мышление и реакцию на стресс.
Связь между метаболизмом глутамата в медиальной префронтальной коре и адаптивной реакцией на острый стресс подтвердили ученые в работе, опубликованной в журнале Nature Communications. В рамках исследования участвовали как пациенты с большим депрессивным расстройством (БДР), так и здоровые испытуемые без психических заболеваний в анамнезе (всего 88 человек). Изменения уровня глутамата в медиальной префронтальной коре оценивали с помощью магнитно-резонансной спектроскопии.
Во время МР-сканирования участникам необходимо было выполнить задание на оценку эффективности обучения. Здоровые испытуемые были случайным образом разбиты на три группы.
Острый стресс имитировался при помощи задания Maastricht Acute стресс Task (MAST), где участники первой группы должны были последовательно вычитать 17 из 2043, периодически (каждые 30-90 секунд) погружая руку в холодную воду (температура 1–8 °C). Второй группе предстояло выполнить задание MAST без стрессоров: они просто считали вслух от 1, время от времени опуская руку в воду комфортной температуры (26–36 °C). Третья группа и пациенты с БДР устанавливали лишь основное задание. Чтобы количественно оценить силу стрессового воздействия, дополнительно определяли уровень кортизола в слюне, а участникам было предложено субъективно оценить уровень стресса и свое настроение.
В группе здоровых испытуемых сила стресса продемонстрировала обратную зависимость от уровня глутамата в медиальной префронтальной коре: при низком стрессе наблюдался рост нейронной активности, опосредованной глутаматом, тогда как высокий стресс приводил к снижению концентрации этого нейромедиатора в мозге.
Как отмечает ведущий автор исследования, Джессика Купер, изменение уровня глутамата в медиальной префронтальной коре может служить биологическим маркером эффективности адаптивного ответа на острые стрессовые ситуации; отсутствие данных изменений сигнализирует о нарушениях в регуляции адаптивных реакций.
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК)
Гамма-аминомасляная кислота – достаточно важный тормозящий нейромедиатор, отвечающий за успокоение. Кофеин действует как стимулятор, поскольку подавляет выделение ГАМК, тогда как множество седативных средств, снотворных и транквилизаторов действуют, способствуя высвобождению этого нейромедиатора.
ГАМК выполняет важные функции в зрении и контроле двигательной активности. Существуют медикаменты, повышающие уровень ГАМК в мозге, которые помогают при судорогах (например, при эпилепсии) и треморе (при болезни Хантингтона).
ГАМК Влияет на уровень других нейромедиаторов, таких как норэпинефрин, дофамин и серотонин.
Пониженный уровень ГАМК может быть причиной тревожности, импульсивного поведения, неспособности справляться со стрессом, неусидчивости и раздражительности.
Дофамин
Этот нейромедиатор играет множество ключевых ролей в мозге, которые зависят от его расположения. В лобной коре дофамин регулирует информационные потоки в другие области мозга, участвуя в таких функциях, как внимание, память, решение задач и движение.
Однако самая известная его функция – быть медиатором удовольствия. Когда вы съедаете кусочек шоколада, в определенной области вашего мозга выделяется дофамин, что побуждает вас взять еще один кусочек. Дофамин также играет важную роль в формировании зависимостей (алкогольной, наркотической, игромании). Зависимости часто возникают на фоне низкого уровня дофамина.
Снижение дофамина может проявляться в уменьшении мотивации, трудностях с сосредоточением на задачах и запоминанием информации.
Нарушения производства дофамина могут привести к болезни Паркинсона, которая проявляется в снижении способности к произвольным движениям, треморе, онемении мышц и другим симптомам.
С высоким уровнем этого нейромедиатора, известным как «дофаминовый шторм», могут возникать галлюцинации, возбуждение, мания и психозы, требующие немедленного вмешательства врача.
Причины умственной усталости
Избыток глутамата мешает нормальной работе мозга
Высокий уровень глутамата, возникающий в результате умственного напряжения, может препятствовать правильному функционированию мозга.
Уст fatigue можно добиться не только от физической работы, но и от умственной нагрузки — это происходит не только от тяжелых раздумий, но и от простого умственного напряжения. Многие замечают, что к вечеру соображать становится сложнее, чем утром, иногда даже трудно вспомнить, что было на завтрак, не говоря уже о планах на следующий день.
Некоторые специалисты связывают это с тем, что мозг активно расходует энергию, и действительно, занятия, требующие значительных умственных усилий, отнимают больше ресурсов, чем более простые задачи. Таким образом, наряду с когнитивной усталостью, можно говорить о том, что она связана с износом нейронов, который можно компенсировать с помощью пищи, например, через глюкозу. Однако, несмотря на логичность энергетической модели, до сих пор не удалось провести экспериментальные исследования, подтверждающие это предположение, так как умственное переутомление не всегда обусловлено только энергозатратами.
Группа исследователей из парижского Института мозга, больницы Питье-Сальпетриер и Сорбонны в своем исследовании, опубликованном в Current Biology, предполагает, что виновником могут быть нейромедиаторы, в частности глутамат. Глутамат, или глутаминовая кислота, задействован в различных нейронных сетях, включая те, которые отвечают за память и обучение. И хотя он необходим, его избыточное количество может нанести вред нейронам, приводя к их гипервозбуждению и последующей гибели. В ходе своих экспериментов ученые применяли магнитную резонансную спектроскопию, которая использует радиоволны и магнитные поля для анализа концентрации и распространения глутамата в мозге.
В исследовании приняли участие тридцать девять волонтёров, которым предлагали выполнять задания, способствующие утомлению мозга. В одном эксперименте на экране быстро сменялись цифры и буквы, и испытуемым нужно было мгновенно определять цвет или регистрировать, была ли буква строчной или прописной. В другом задании участники сравнивали текущую цифру с той, что была показана ранее, что требовало удерживания информации в уме. В группе контроля участники выполняли упрощённые версии заданий.
Эксперимент длился шесть часов и состоял из двух десятиминутных перерывов на еду. В процессе исследователи периодически проводили тесты на умственную усталость, предлагая волонтёрам выбрать: получить некоторую сумму денег сразу или дождаться больших денег через несколько месяцев. Утром многие выбирали более выгодный долгосрочный вариант, но к вечеру большинство предпочитали получить деньги сразу, что свидетельствовало о потере способности к анализу и сравнению выгод. Это наблюдение было характерно для обеих групп, но среди тех, кто выполнял сложные задания, выбор краткосрочной выгоды происходил на 10% чаще, а уровень глутамата в боковой префронтальной коре повышался на 8%. Эта область мозга отвечает за планирование, и рост уровня глутамата совпадал с ухудшением планирования и проявлением импульсивного поведения.
На данный момент существуют препараты, действующие на глутаматные рецепторы, и предполагается, что они могут быть полезны для лечения различных психоневрологических заболеваний, таких как депрессия, шизофрения и эпилепсия. Возможно, использование одного из таких средств в эксперименте показало бы более четкую связь между уровнем глутамата и умственным утомлением — если бы у человека с повышенным содержанием глутамата, получившего противодействующее препарату средство, опять появилась склонность к более взвешенному денежному выбору.
Тем не менее, как отмечает портал Science, не все функции мозга одинаково ослабевают при умственном переутомлении. Например, несмотря на усталость, мы прекрасно различаем лица, а распознавание лиц — это задача, требующая значительных ресурсов. Поэтому, вероятно, глутамат — это не единственный фактор, влияющий на утомляемость мозга. На данный момент разумней оставаться на более осторожных формулировках: избыток глутамата воздействует на выполнение определенных когнитивных задач.
- Как простуда влияет на мыслительные процессы
- Противовоспалительные белки способствуют работе мозга
- Занятия спортом могут вызывать утомление мозга
- Ультрафиолетовые лучи способствуют улучшению когнитивных функций
Зачем необходимо принимать глутаминовую кислоту?
Глутаминовая кислота составляет около 25% общего объема аминокислот в человеческом организме. Ее необходимо получать в достаточно больших количествах, поэтому наш организм способен синтезировать ее самостоятельно, чтобы не зависеть от потребления пищи. Так зачем же принимать ее дополнительно?
- Глутаминовая кислота содержится в больших количествах в сердечной мышце, мозге и крови. Сердце и мозг имеют большую потребность в кислороде, а метаболические процессы в этих органах протекают с высокой скоростью. Глутаминовая кислота обеспечивает клеточное дыхание и активирует дыхательную цепь в митохондриях. Поэтому она нужна для выработки энергии в клетках, особенно в нейронах и сердечных клетках. В мозге глутамат связывает и устраняет токсины. Из глутаминовой кислоты образуются другие биологически активные вещества, участвующие в обмене белков, углеводов и жиров.
- Хотя наш организм может производить достаточное количество глутаминовой кислоты, также она поступает с пищей. Продукты как растительного, так и животного происхождения, содержащие белок, обычно обеспечивают необходимое количество глутаминовой кислоты. У здорового человека не должно возникать абсолютного дефицита этой аминокислоты, но бывают ситуации, при которых потребность в энергии и аминокислотах возрастает, и тогда обычного питания и синтеза может оказаться недостаточно.
- В головном мозге содержание глутаминовой кислоты в десятки раз превышает ее уровень в других органах, поэтому для поддержания умственной активности ее концентрация в нейронах должна оставаться стабильной. Под воздействием психологических нагрузок потребность в глутаминовой кислоте может увеличиваться: в таких случаях глутамат выступает в качестве медиатора защитного торможения.
- Повышенные физические нагрузки требуют значительного количества аминокислот, и поэтому спортсмены зачастую прибегают к спортивным добавкам. Глутаминовая кислота играет важную роль как строительный материал и источник энергии для мышечной ткани. Если она недостаточно усваивается с пищи и не синтезируется в требуемом объеме, то физическая активность может привести к утратам мышечной массы.
- При процессе похудения глутаминовая кислота способствует более эффективному использованию запасов углеводов и жира для получения энергии. Она активирует обмен веществ и помогает быстрее сбрасывать лишние килограммы, способствуя сжиганию жира без затрат на белки мышц. В периоды диеты метаболизм может меняться, так как организм испытывает стресс, поэтому в это время рекомендуется дополнительно принимать микроэлементы, включая глутаминовую кислоту.
- Во время беременности потребность в легко усвояемых аминокислотах увеличивается, особенно в случаях проявления токсикоза. Глутаминовая кислота способствует улучшению транспортировки питательных веществ к плоду, предотвращает его гипоксию, связывает токсины и улучшает общее состояние женщины. Ее применяют курсами перед беременностью, для профилактики осложнений, а также для оптимизации развития ребенка.
- Хронические заболевания, инфекции, а также необходимость приспособления к новым условиям создают повышенные потребности в глутаминовой кислоте. В сложных условиях способности к собственному синтезу и усвоению аминокислот могут снизиться. Приём препаратов глутаминовой кислоты поможет ускорить процесс выздоровления и адаптации, так как в таблетках содержатся готовые к использованию молекулы.