В рамките на глобално научно изследване учени откриват връзка между проблемите с метаболизма в мозъка и редица невропсихиатрични и невродегенеративни разстройства - от аутизъм до болестта на Алцхаймер и др.
Въпреки разнообразните си симптоми, всички тези състояния - както и депресията, епилепсията, шизофренията, интелектуалните затруднения и биполярното разстройство - включват известна степен на когнитивно увреждане и често имат общи генетични или метаболитни характеристики, което подсказва за обща биологична основа.
Широкообхватното сътрудничество на международния консорциум International Brain pH Project Consortium, в което участват 131 учени от 105 лаборатории в седем държави, идентифицира промените в киселинността на мозъка и нивата на лактат при животни като ключови признаци на тази метаболитна дисфункция.
"По-рано демонстрирахме, че такива промени се наблюдават често при пет мишки с шизофрения, биполярно разстройство и аутизъм", пише екипът в публикувания си документ.
"Въпреки това все още има ограничени изследвания на въпросното явление в животински модели, което поставя под въпрос неговата общовалидност в други животински модели на заболявания."
Техните открития могат да доведат до нови начини за диагностициране и лечение на тези сложни разстройства, които засягат голяма част от световното население.
"Това изследване би могло да бъде стъпка към идентифицирането на общи терапевтични цели при различни невропсихиатрични разстройства", казва молекулярният и клетъчен физиолог Масаюки Мацушита от Университета Рюкю в Япония.
Промените в лактата могат да повлияят на преноса на информация в невроните, като нарушат функционалния баланс между възбудните и инхибиторните мозъчни мрежи. Повишаването на нивата на лактат в мозъка може да доведе до понижаване на рН, което според данните е друга обща характеристика при повечето от изследваните тук нарушения.
Като изследва проби от цели мозъци на множество животински модели, включително мишки, плъхове и пилета, някои от които модифицирани генетично, за да имитират различни невропсихиатрични и невродегенеративни заболявания, екипът открива последователни промени в мозъчното рН и нивата на лактат.
"Това е първото и най-мащабно систематично проучване, оценяващо мозъчното рН и нивата на лактат при различни животински модели за невропсихиатрични и невродегенеративни заболявания", казва първият автор Хидео Хагихара, медицински учен в Университета за здраве Фуджита в Япония.
Забележително е, че при около 30 % от изследваните 2294 животни от 109 различни модела се наблюдават значителни промени в рН и нивата на лактата. Това означава, че тези смущения са често срещани при много невропсихиатрични състояния.
Животните с депресия, предизвикана от стрес, диабет или колит - всички от които водят до по-висок риск от депресия – се отличават с последователен модел на понижено мозъчно pH и повишени нива на лактат.
Това предполага, че различни генетични фактори или фактори на околната среда, които могат да предизвикат тези различия, като например възпаление, могат да повлияят на мозъчния метаболизъм и да допринесат за развитието на невропсихиатрични състояния.
При моделите на аутизъм се наблюдават различни реакции, като при някои от тях се забелязва повишаване на рН и намаляване на нивата на лактат, докато при други - обратен модел. Това подсказва, че сред индивидите с разстройства от аутистичния спектър може да има различни подгрупи метаболитни дисфункции.
При поведенческите тестове екипът забелязва силна връзка между високите нива на лактат и влошеното представяне на работната памет, което според тях показва, че метаболитните дисфункции могат пряко да повлияят на когнитивните способности при различни невропсихиатрични разстройства.
Митохондриалната дисфункция е свързана с няколко невропсихиатрични разстройства, при които често се наблюдава дефицит на работната памет като общ симптом. Митохондриалната дисфункция в невроните може да доведе до по-малка консумация на лактат за производство на енергия, а натрупването да наруши функциите на учене и памет.
Но производството на лактат е необходимо и за формирането на паметта, така че намалените му нива също могат да допринесат за дисфункцията.
Като цяло резултатите показват, че промените в рН на мозъка и нивата на лактат, дори и промените да имат някаква полза, могат да служат като биологични маркери за невропсихиатрични разстройства, които са съпроводени с когнитивни нарушения.
„Бъдещите проучвания ще се съсредоточат върху откриването на стратегии за лечение, които са ефективни при различни животински модели с промени в рН на мозъка", казва Миякава.
"Това би могло да допринесе значително за разработването на персонализирани лечения за подгрупи пациенти, характеризиращи се със специфични промени в енергийния метаболизъм на мозъка."
Изследването е публикувано в eLife.
Източник: Science Alert
