Долгое время считалось, что гематоэнцефалический барьер может пропустить только глюкозу, поэтому, в отличие от своих собратьев в мышцах, или, например, в печени, митохондрии в мозге проживают «сладкую жизнь» и добывают энергию только из глюкозы. Запасы глюкозы в организме не так велики, - около 5 г свободной глюкозы в крови да около 100 г в гликогена в печени. Свободная глюкоза всегда поддерживается на постоянном уровне, с другими органами могут «расшариваться» только запасы печени. Их хватает на несколько часов работы, поэтому печень должна быстро и ловко переключаться с расщепления глюкозы на ее синтез. И все равно зависимость митохондрий такого важного органа как мозг от всего лишь одного субстрата кажется несколько сомнительной. Считается, что ГЭБ непроницаем для жирных кислот, однако, у гипоталамуса, например, широкий доступ и к карнитину, и к длинноцепочечным ЖК. 

Пища для ума

Данные говорят, что митохондрии мозга могут окислять смесь субстратов, - жирные кислоты, лактат, пируват, а также отработавшие нейромедиаторы (глутамат и ГАМК). При этом на долю жирных кислот приходится около 20 %. Первостепенная роль тут принадлежит астроцитам нейроглии. Без них, откровенно говоря, функции нейронов не зашли бы дальше червей. Астроциты содержат всего около 5 % митохондрий мозга, но они и разные субстраты расщепят, и гликоген запасут, и нейроны лактатом обеспечат. До 60 % глюкозы астроциты превращают в лактат, которым «кормят» нейроны. Кроме лактата нейроны, впрочем, могут «кушать» и кетоновые тела. Сами же митохондрии нейронов выполняют различные функции, в зависимости от их расположения. 85 % расположено на терминалях нервных отростков, и там их роль заключается больше в гомеостазе кальция, а не в добывании энергии. Изолированные митохондрии нейронов не содержат эндогенных субстратов («пустые»), тогда как митохондрии из печени или сердца еще несколько минут могут окислять свой внутренний субстрат, а потом уже – субстрат среды.

ЖК важны для работы мозга, при чем, не только для создания энергии. Окисление ЖК в астроцитах обеспечивает часть углеродного скелета для синтеза нейромедиаторов, они могут оказывать противовоспалительное и нейропротективное действие. Считается, что нейропротективных эффект кетоновых тел связан с усилением биогенеза митохондрий.


Итак роль различных ЖК для мозга:

1.    MCFA (жирные кислоты с 6-12 атомами углерода).

Могут преодолевать ГЭБ через транспортер MCT1, находятся в кокосовом масле и козьем молоке, в гепатоцитах могут быстро превращаться в кетоны даже без кетогенной диеты

- Нейропротективное действие;

- Влияют на когнитивные функции и синаптическую стабильность;

- Модифицируют митохондриальный электрохимический градиент;

- Модулируют метаболизм астроцитов.

2.    SCFA (жирные кислоты с 2-5 атомами углерода)

Являются продуктом жизнедеятельности кишечной микробиоты, могут проникать через ГЭБ

- Центральная роль в регуляции аппетита;
- Антивоспалительный эффект;
- Влияют на память и процесс обучения;
- Стимулируют симпатическую н.с.
- Влияют на нейродегенеративные заболевания.
3.    ПНЖК (полиненасыщенные ж.к.)

- поддержание текучести мембран;
- синаптогенез;
- нейрогенез и нейровоспаление;
- нейрональная дифференцировка.

 

Так что же мозгу лучше, глюкоза или кетоны? По всей видимости, лучше всего, - переключение с одного вида на другой. В нашей эволюционной истории выжил тот, кто приспособился к периодам голода, сохранив способность трезво рассуждать и принимать решения. Показано, что оптимизация работы мозга происходит при intermittent metabolic switching, когда кетоз, вызванный голодом и физической активностью (ну или кетогенной диетой), перемежается с периодами отдыха (еда, отдых, сон), когда ключевым субстратом снова становится глюкоза. Для того, чтобы «переключиться» с запасов гликогена необходимо либо 10-14 часов голода, либо 1 час бега через 4 часа после последней еды.

nihms958771f3.jpg

Разнообразие – вот что делает наш мозг сильнее, а настроение лучше

 Литература

Mattson, Mark P., et al. "Intermittent metabolic switching, neuroplasticity and brain health." Nature Reviews Neuroscience19.2 (2018): 63.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5913738/

Romano, Adele, et al. "Fats for thoughts: An update on brain fatty acid metabolism." The international journal of biochemistry & cell biology 84 (2017): 40-45.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1357272516304058

Romano, Adele, et al. "Fats for thoughts: An update on brain fatty acid metabolism." The international journal of biochemistry & cell biology 84 (2017): 40-45.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1357272516304058


Поддержка проекта

Если вы верите в силу митохондрий, поддержите проект MitoSpace финансово
или другими возможными способами

Поддержать проект