Mózg na prawdziwym kwasie

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Ludzki mózg często podlega zmianom kwasowości, która od czasu do czasu gwałtownie wzrasta. Jedną z głównych przyczyn takiego krótkotrwałego wzrostu jest gazowy dwutlenek węgla, który jest stale uwalniany na skutek rozkładu w mózgu cukru w celu wytworzenia energii. Jednak ogólny układ chemiczny w zdrowym ludzkim mózgu pozostaje zasadniczo obojętny, ponieważ procesy takie, jak oddychanie – podczas którego pozbywamy się dwutlenku węgla – pozwalają utrzymać status quo. W efekcie krótkotrwałe wahania między środowiskiem kwasowym i zasadowym zwykle nie są nawet zauważane.

Jednak coraz liczniejsze badania sugerują, że w przypadku niektórych osób nawet niewielkie zaburzenia tej równowagi mogą wiązać się ze stanami lękowymi i innymi problemami psychicznymi. Najnowsze badania dostarczają kolejnych dowodów na rzeczywiste istnienie takich powiązań – i sugerują, że może to również dotyczyć schizofrenii i choroby dwubiegunowej.

Już wcześniej istniały pewne wskazówki dotyczące zależności między kwasowością a tymi chorobami. Badania, w których pośmiertnie mierzono bezpośrednio pH – wskaźnik kwasowości lub zasadowości – dziesiątków ludzkich mózgów wykazały niższe pH (większą kwasowość) u pacjentów dotkniętych schizofrenią i chorobą dwubiegunową. W ciągu ostatnich dziesięcioleci w wielu badaniach stwierdzono, że kiedy osoby dotknięte zaburzeniami lękowymi są eksponowane na powietrze o większej zawartości dwutlenku węgla – który w organizmie reaguje z wodą, tworząc kwas węglowy – są one w większym stopniu narażone na wystąpienie ataku paniki niż osoby zdrowe. Inne badania wykazały, że mózgi osób dotkniętych zaburzeniami lękowymi produkują więcej kwasu mlekowego – kwasowego źródła paliwa – który jest stale wytwarzany i zużywany w energożernym mózgu.

Jednak naukowcy wciąż zastanawiali się, czy ma to rzeczywiście związek z chorobą, czy też wynika z innych czynników, takich jak przyjmowanie leków przeciwpsychotycznych albo kondycja fizyczna człowieka bezpośrednio przed śmiercią. Na przykład, „jeśli ktoś umiera powoli, przez dłuższy czas może mieć niski poziom tlenu, co może zmieniać metabolizm”, tłumaczy William Regenold, psychiatra i profesor z University of Maryland. Jego zdaniem w takiej sytuacji organizm i mózg w większym stopniu uzależniają wytwarzanie energii od szlaków, które nie wymagają tlenu. Może to prowadzić do wyższego niż fizjologiczny poziomu kwasu mlekowego, który z kolei obniża pH.

Pod wpływem takich pytań Tsuyoshi Miyakawa, neurobiolog z Fujita Health University w Japonii, przeszukał wraz ze współpracownikami 10 zestawów danych z badań post mortem mózgów ponad 400 pacjentów dotkniętych schizofrenią albo chorobą dwubiegunową. Celem było przeanalizowanie wszystkich głównych teorii dotyczących zależności pomiędzy kwasowością a chorobami.

Naukowcy sprawdzali przede wszystkim potencjalne czynniki zakłócające, takie jak przyjmowanie leków przeciwpsychotycznych i wiek w chwili śmierci. Zgodnie z tym, co podejrzewali, pH mózgu u osób ze schizofrenią i chorobą dwubiegunową było znacząco niższe niż u osób zdrowych. Zespół badał także pięć modeli mysich – gryzonie z mutacjami w genach związanych z tymi chorobami – uzyskując podobne wyniki: poziom pH w mózgach 24 myszy, które nie otrzymywały leków, był znacząco niższy, a poziom kwasu mlekowego wyższy niż w grupie kontrolnej, którą stanowiły zwierzęta zdrowe. Co więcej, naukowcy uśmiercali wszystkie myszy w ten sam sposób, co sugeruje, że różnic pH nie można wyjaśniać jedynie czasem umierania.

Opisane wyniki, opublikowane tej jesieni (2017) w czasopiśmie „Neuropsychopharmacology”, stanowią łącznie najbardziej przekonujący dotąd dowód na to, że rzeczywiście istnieje związek pomiędzy kwasowością mózgu a zaburzeniami psychicznymi, mówi Miyakawa. Regenold, który nie brał udziału w tym nowym badaniu, to potwierdza. „Jeśli połączymy wszystkie te zestawy danych i stwierdzimy silną znamienność statystyczną, staje się bardziej przekonujące, że niższe pH wiąże się z tymi chorobami – mówi. – Myślę, że w tym badaniu nowatorskie jest to, że wyodrębniono niższe pH i stwierdzono, że ten parametr sam w sobie może stanowić element patofizjologii tych chorób, niezależnie od przyczyny”.

Jednak John Wemmie, neurobiolog z University of Iowa, twierdzi, że chociaż wyniki badań post mortem są intrygujące, trudno jednak stwierdzić, czy wiążą się ze zmianami pH w żyjącym mózgu. Zauważa, że przyżyciowe badania obrazowe osób dotkniętych chorobą dwubiegunową, schizofrenią i zaburzeniami lękowymi dostarczają zdecydowanie bardziej bezpośrednich dowodów, przemawiających za hipotezą o kwasowości. Z użyciem spektroskopii rezonansu magnetycznego – metody, która pozwala na wykrywanie zmian biochemicznych w mózgu – naukowcy w powtarzalny sposób obserwują w mózgach tych osób podwyższony poziom kwasu mlekowego.

Jednak nawet jeśli coraz bardziej oczywisty staje się fakt, że kwasowość mózgu może być kluczową cechą w przebiegu schizofrenii i choroby dwubiegunowej, wciąż pozostaje otwarte pytanie, czy jest to przyczyna, czy skutek. Miyakawa uważa, że jednym z wyjaśnień zwiększonej kwasowości jest podwyższona aktywność neuronalna w mózgach osób dotkniętych tymi zaburzeniami. Zgodnie z inną popularną teorią większa kwasowość może wynikać z nieprawidłowości w mitochondriach, które są elektrowniami dla komórek, mówi Regenold. Te dwie hipotezy niekoniecznie muszą wzajemnie się wykluczać.

Kolejne ważne pytanie, jak mówi Miyakawa, to czy niskie pH w mózgu może prowadzić do zaburzeń poznawczych lub behawioralnych, związanych z tymi chorobami. Są pewne sugestie, że tak właśnie jest. „Wiemy, że receptory aktywowane przez kwas mają duży wpływ na zachowanie zwierząt – mówi Wemmie. – Sugeruje to możliwość zmian pH mózgu w stanie czuwania i funkcjonowania mózgu, z których ludzie nie zdają sobie do końca sprawy”.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.