Устойчивый мозг. Как сохранить мозг продуктивным в любом возрасте

Дальнейший сценарий вам уже знаком: недостаток насыщенной кислородом крови приводит к дегенеративным изменениям клеток мозга, из-за чего отек усиливается и появляются бета-амилоидные бляшки и нейрофибриллярные клубки. Недавние исследования показали, что чаще всего гематоэнцефалический барьер нарушается в гиппокампе и проникающие в этом месте токсичные вещества из сосудов приводят к ухудшению памяти и других когнитивных функций [5].

Метаболические расстройства

Еще один серьезный фактор риска развития деменции представляет широкая категория метаболических расстройств. По современным оценкам, примерно у 35 % взрослого населения США и 50 % тех, кто старше 60 лет, наблюдается так называемый метаболический синдром – сочетание различных симптомов, таких как ожирение, повышенное давление, инсулинорезистентность, диабет второго типа или плохой липидный профиль (слишком много «плохого» холестерина, слишком мало «хорошего» холестерина) [6]. Анализируя данные с 2005 года, исследователи обнаружили корреляцию между диабетом и риском развития болезни Альцгеймера, особенно если диабет не лечится и у человека постоянно повышен уровень сахара в крови [7].

Некоторые даже стали называть болезнь Альцгеймера «диабет третьего типа», потому что при этом заболевании часто наблюдаются проблемы с инсулином, как это происходит при диабете первого и второго типов.

Инсулин – это гормон, с помощью которого глюкоза проникает в клетки, чтобы они могли получать из нее необходимую для жизни энергию. Без инсулина они не смогут усваивать глюкозу. При диабете первого типа, являющемся аутоиммунным заболеванием, организм человека не может самостоятельно вырабатывать инсулин, поскольку его иммунная система уничтожает вырабатывающие его специализированные клетки поджелудочной железы. Из-за этого больным приходится самостоятельно регулярно вводить в организм инсулин. Диабет второго типа характеризуется хронически повышенным уровнем сахара в крови, который вызывает настолько резкие скачки инсулина, что клетки теряют к нему чувствительность. Представьте, что кто-то в комнате слишком громко включил музыку и вам ничего не осталось, кроме как закрыть уши руками, – примерно так же поступают клетки в присутствии слишком большого количества инсулина. Они «отключают» рецепторы, к которым обычно привязываются молекулы инсулина, чтобы проникнуть внутрь. Таким образом, человек с диабетом второго типа может самостоятельно вырабатывать инсулин, однако клетки его организма не могут эффективно использовать гормон (такое состояние и называется инсулинорезистентностью), в результате чего уровень сахара в крови постоянно повышен. В отличие от диабета первого типа, который становится следствием сбоя в иммунной системе, развитие диабета второго типа является по большей части следствием неправильного питания – злоупотребления сахаром и простыми углеводами, вынуждающего поджелудочную железу вырабатывать слишком много инсулина. В последнее время ученые приходят к выводу, что болезнь Альцгеймера, возможно, является очередным побочным эффектом западного рациона питания с его повышенным содержанием сахара.

У больных диабетом второго типа риск развития болезни Альцгеймера повышается не менее чем вдвое по сравнению с остальными, а у людей с предиабетом или метаболическим синдромом может быть увеличен риск развития предеменции или легких когнитивных нарушений (ЛКН) [8]. Не все исследования подтверждают наличие этой связи, однако убедительных данных набирается все больше, что вынуждает ученых пересматривать свои взгляды на возможные механизмы развития заболеваний мозга. Судя по всему, путь от неправильного питания к болезни Альцгеймера не обязательно должен пролегать через диабет второго типа. Другими словами, новые исследования показывают, что у людей с высоким уровнем сахара в крови когнитивные способности снижаются сильнее, чем у людей с нормальным уровнем сахара. Особенно наглядно это продемонстрировало одно панельное исследование, в рамках которого более 10 лет велось наблюдение за группой из пяти тысяч человек [9]. В результате была обнаружена прямая связь между скоростью снижения когнитивных способностей и уровнем сахара в крови, независимо от наличия диабета. Чем выше был уровень сахара, тем быстрее происходил когнитивный спад.

В основе «диабета третьего типа» лежит явление, когда нейроны мозга оказываются неспособны реагировать на инсулин, в результате не могут поглощать глюкозу, что в конечном счете приводит к их голоданию и смерти. Ряд исследователей полагает, что дефицит инсулина или потеря чувствительности к нему (резистентность) являются главной причиной когнитивных нарушений, наблюдаемых при болезни Альцгеймера, и могут способствовать формированию амилоидных бляшек.

Исследование, проведенное в 2017 году доктором Гоцзюнь Бу, нейробиологом и профессором медицины клиники Майо, помогло найти еще одно доказательство в пользу гипотезы «диабета третьего типа». Ученому удалось продемонстрировать, что вариант гена болезни Альцгеймера, известный как APOE4, отвечает за нарушение реакций с участием инсулина в мозге [10]. APOE4 встречается примерно у 20 % населения в целом и более чем в половине случаев болезни Альцгеймера. В исследовании доктора Бу у мышей с геном APOE4 наблюдалось снижение чувствительности клеток к инсулину, особенно в старости.

Вся эта информация подтверждает связь между генетикой, неправильным питанием и риском когнитивного спада. Любопытно, что рост заболеваемости диабетом второго типа происходит параллельно не только с распространением ожирения, но и с увеличением случаев болезни Альцгеймера и других видов деменции. Запомните этот момент, потому что он поможет вам понять некоторые стратегии, которые будут изложены позже в этой книге.

Мне также следует добавить пару комментариев по поводу избыточного веса, поскольку всем известно о наличии связи между ним и вероятностью заболеть диабетом. Если риск развития болезни Альцгеймера увеличивается при наличии метаболического синдрома, то было бы логично ожидать, что он также будет расти и с нездоровым увеличением веса, имеющим негативные последствия для обмена веществ. Что ж, наука теперь это подтверждает.

Было доказано, что избыточный вес в области живота представляет для мозга особый вред.

В одном исследовании, которое привлекло большое внимание СМИ, приняли участие более шести тысяч человек в возрасте от 40 до 45 лет. Им измеряли окружность талии в период с 1964 по 1973 год [11]. Несколько десятилетий спустя участников снова обследовали – уже на предмет развития деменции, чтобы определить ее связь с обхватом их талии в начале исследования. Корреляция между риском развития деменции и размером живота спустя 27 лет оказалась поразительной: у людей с самым большим количеством брюшного жира риск развития деменции оказался по меньшей мере в три раза выше, чем у людей с самой маленькой талией. Все указывает на то, что поддержание здорового веса может помочь предотвратить когнитивное угасание.

Токсичные вещества

Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, какие химические вещества могут привести к патологиям мозга. Я имею в виду не хорошо известные нейротоксины с доказанным вредом для мозга, такие как свинец, столбнячный токсин (выделяемый бактериями) и ртуть. Я говорю про воздействие веществ, с которыми мы невольно сталкиваемся в повседневной жизни и которые могут наносить вред постепенно, накапливаясь в организме с течением времени, к примеру некоторые пестициды, инсектициды, вещества в составе пластика, пищевые добавки и различные химические вещества в хозяйственных товарах. Долгое время алюминий считался причиной болезни Альцгеймера, из-за чего многие люди выбрасывали свои алюминиевые кастрюли и сковородки. Хотя вред этого металла для мозга и неоспорим, установить прямую связь между ним и болезнью Альцгеймера не так просто. На данный момент теория о том, что алюминий вызывает развитие деменции, была по большей части опровергнута, однако существует и множество других нейротоксинов, вызывающих беспокойство, так что мы ждем каких-то ответов от дальнейших исследований.

* * *

Летом 2019 года я отправился в Джексон Хоул, штат Вайоминг, чтобы провести время с Полом Аланом Коксом, этноботаником, изучающим взаимодействие коренных народов с окружающей средой, в частности с растениями. Работа привела его на остров Гуам, где он изучал коренной народ чаморро, у представителей которого нейродегенеративные заболевания, включая болезнь Альцгеймера, развиваются в 100 раз чаще, чем у всех остальных людей. Озадаченный, Кокс взялся за работу и созвал междисциплинарный консорциум ученых с целью исследовать причину такой злополучной закономерности. То, что им удалось обнаружить, однажды может помочь всему миру. В рационе чаморро в качестве деликатеса присутствует летучая лисица, из-за которой люди непреднамеренно и отравляют себя БМАА, содержащимся в ее мясе нейротоксином, который вырабатывают сине-зеленые водоросли (цианобактерии).

Позже оказалось, что не только представители чаморро – мы все подвержены воздействию БМАА, что может быть значительным фактором риска развития болезни Альцгеймера. Под воздействием нейротоксина БМАА амилоиды и тау-белок неправильно складываются и слепляются в бляшки и клубки. В связи с этим Кокс, а также все больше других ученых считают, что бляшки и клубки являются не причиной болезни Альцгеймера, а ее следствием. Это очень важная идея, но еще большее значение имеет то, что Кокс вместе с коллегами продолжают поиски простых методов лечения болезни Альцгеймера.

Им удалось обнаружить, что при замене одного из фрагментов амилоидов и тау-белков аминокислотой под называнием L-серин прекращается их аномальное поведение – по сути, развитие болезни Альцгеймера останавливается. Пока что Кокс с коллегами продемонстрировали это только на обезьянах, однако в Дартмутском колледже в Нью-Гемпшире уже проводятся испытания на людях. Самое приятное, что L-серин^[16] находится в свободном доступе (в виде добавок, обычно капсул), почти не имеет побочных эффектов и стоит всего несколько долларов.

Кокс подчеркивает, что L-серин ни в коем случае нельзя считать лекарством, поскольку он не поможет исправить уже произошедший когнитивный спад. Вместе с тем следует помнить, что развитие болезни Альцгеймера в мозге, как правило, начинается задолго до появления первых симптомов. Простейшее лечение на этой ранней стадии могло бы предотвратить ухудшения в будущем.

Эта любопытнейшая работа еще больше опровергает бета-амилоидную гипотезу, предоставляя новые доказательства того, что амилоидные бляшки могут быть симптомом болезни, а не ее причиной.

Инфекции

Могут ли ранее перенесенные инфекции создать благодатную почву для развития болезни Альцгеймера десятилетия спустя? Уже давно известно, что болезни, вызванные различными патогенами, – болезнь Лайма, герпес, вирус Зика, сифилис, бешенство и даже пародонтит – могут иметь неврологические последствия [12]. Среди ученых набирает популярность гипотеза о том, что тяжелые формы нейродегенеративного спада могут быть следствием реакции организма на упомянутые заболевания [13]. Эта тема остается предметом жарких споров, поскольку мы не знаем, какую именно роль в развитии болезни играют микроорганизмы: являются ли они ее причиной, следствием или просто катализатором развития. Как бы то ни было, эта теория достаточно убедительна, чтобы привлечь внимание ведущих ученых.

В 2016 году группа исследователей из Гарварда под руководством покойного доктора Роберта Д. Мойра выдвинула предположение, что инфекции, в том числе и легкие, почти не вызывающие симптомов, активируют иммунную систему мозга, в результате деятельности которой и остаются патологические структуры, характерные для болезни Альцгеймера [14]. Теория заключается в следующем: вирус, бактерия или грибок проникают через нарушенный гематоэнцефалический барьер (который с возрастом теряет свою эффективность), тем самым приводя в действие защитную систему мозга. Для борьбы с патогенами мозг производит бета-амилоиды, чтобы их липкие нити остановили чужеродные организмы. На самом деле бета-амилоид – это антимикробный пептид, белок, создаваемый иммунной системой в качестве физической ловушки для микробов. После того как дело сделано, амилоидные паутины остаются на месте – это и есть те самые бляшки, что мы наблюдаем в мозге людей с болезнью Альцгеймера.

Эта область нуждается в дальнейших исследованиях, потому что не у каждого, кто столкнулся с инфекцией мозга, развивается болезнь Альцгеймера и не каждый случай деменции можно объяснить перенесенной инфекцией. Возможно, у некоторых людей мозг от рождения лучше приспособлен к устранению этих скоплений бета-амилоидов после того, как они расправились с микробами, в то время как у других мозг может быть более уязвимым. Доктор Рудольф Танзи, директор исследовательского отдела генетики и старения в Институте нейродегенеративных заболеваний при центральной больнице Массачусетса, возглавляет проект «Микробиом мозга», целью которого является изучение дружественных и болезнетворных бактерий, которые могут обитать в мозге. Когда я разговаривал с доктором Танзи, который также считается первооткрывателем генов болезни Альцгеймера в 1980-х и 1990-х годах, он пояснил мне связь между определенными инфекциями и болезнью Альцгеймера. С его идеями и экспериментами вы можете ознакомиться далее.

«Альцгеймер в чашке» доктора Руди Танзи

Начиная с 2014 года ученые достигли значительного прогресса в изучении патологических изменений в мозге, происходящих при болезни Альцгеймера, благодаря исследовательскому проекту Руди Танзи «Альцгеймер в чашке» – впервые в мире смоделированной в чашке Петри болезни Альцгеймера. Под руководством Танзи ученые вырастили мини-органоиды человеческого мозга – скопления клеток мозга, – после чего ввели в получившиеся «мини-мозги» гены болезни Альцгеймера и стали наблюдать, что будет дальше. Они увидели, как происходило формирование пресловутых бляшек и клубков, которые приводили к нейровоспалению, а в итоге и к смерти значительной части нейронов. Танзи провел пугающую, но меткую аналогию: «Амилоидные бляшки можно сравнить со спичками, нейрофибриллярные клубки – с костром, а нейровоспаление – с лесным пожаром», – сказал он мне. Ученый полагает, что иммунная система мозга пытается потушить пожар, направляя в его очаг большое количество воспалительных клеток. Это нейровоспаление в итоге приводит к гибели гораздо большего числа нервных клеток – до 100 раз больше, – создавая условия для развития деменции в будущем.

По словам доктора Танзи, описанная последовательность событий помогает объяснить неудачи в клинических исследованиях: мы пытаемся воздействовать на амилоиды, когда уже поздно. Лучший способ предотвратить лесной пожар – это задуть спичку. Ключ к успеху – на корню остановить образование амилоидов, задолго до появления первых симптомов.

Так как же погасить спичку? Исследования доктора Танзи показали, что амилоиды быстро формируются вокруг вирусов, например герпеса, а также бактерий и грибков, например дрожжевых. «В течение 24 часов образуется бляшка, окружающая собой вирус. Такие структуры называются внеклеточными ловушками, и они являются частью нашей иммунной системы. Требуется время, чтобы антитела начали эффективно сражаться с инфекцией, и, пока этого не произошло, в дело вступают самые примитивные механизмы иммунной системы». Таким образом, иммунитет, помогающий нам противостоять инфекциям, сам может создавать благоприятные условия для развития болезни Альцгеймера в будущем.

Это не значит, что образование бляшек возможно только в присутствии микробов – к этому могут привести и другие «ингредиенты», и генетика, безусловно, также играет в этом процессе определенную роль, повышая вероятность формирования бляшек у некоторых людей. С другой стороны, присутствие тех или иных микроорганизмов в мозге вовсе не обязательно приводит к болезни Альцгеймера. Между тем стоит отметить, что с возрастом наша вирусная и бактериальная нагрузка значительно возрастает. Некоторые микроорганизмы (такие как вирус простого герпеса первого типа, вызывающий так называемую простуду на губах) могут «впадать в спячку», снова заявляя о себе через какое-то время. Когда это происходит, вокруг вируса сразу же начинают формироваться бляшки, чтобы защитить от его воздействия нейроны. Танзи полагает, что для защиты мозга необходимо небольшое количество бета-амилоида, однако в какой-то момент эта защитная функция может начать создавать больше проблем, чем решать. Но что же насчет людей, у которых, несмотря на большое количество бляшек в мозге, деменция так никогда и не развивается? Танзи говорит, что у них «устойчивый мозг» – в этой книге вы узнаете, как можно такого добиться. Самое главное – не допустить слишком бурной реакции мозга, которая может привести к нейровоспалению. Я расскажу, как можно способствовать и этому.

Травмы головы

Многократные удары по голове могут привести к серьезным последствиям. Доктор Гэри Смолл, директор-основатель Клиники памяти Калифорнийского университета, профессор психиатрии и директор Центра старения Калифорнийского университета, а также эксперт Международного совета по здоровью мозга, был тем самым врачом, который диагностировал ХТЭ Тони Дорсетту. Группа доктора Смолла одной из первых смогла связать множественные сотрясения мозга с формированием клубков тау-белка. Дорсетт, многие годы страдавший депрессией и проблемами с памятью, обратился в Калифорнийский университет в поисках ответов. Он хотел узнать, существует ли связь между сотрясениями мозга, которые он перенес в 1970-х и 1980-х годах, и теми ужасными симптомами, с которыми он столкнулся позже в своей жизни. После того как Дорсетту диагностировали ХТЭ, этот диагноз был поставлен и десяткам других бывших футболистов, в результате против Национальной футбольной лиги были поданы судебные иски. Гэри Смолл уже несколько десятилетий является первопроходцем в области медицины мозга, и мне выпала возможность поговорить с ним по поводу его исследований и выводов, которые он сделал на их основе. Во второй части этой книги вы подробнее узнаете о рекомендуемых им методах поддержания здоровья мозга.

Проблемы иммунной системы и хроническое воспаление

Я уже рассказал о предполагаемой роли иммунной системы в нейродегенеративных процессах и последствиях воспаления. Стоит обратить внимание еще на несколько особенностей, поскольку связанное с процессом старения воспаление лежит в основе практически всех дегенеративных заболеваний, начиная от тех, что увеличивают риск развития деменции, таких как диабет и сосудистые болезни, и заканчивая теми, что непосредственно связаны с мозгом, такие как депрессия и болезнь Альцгеймера. На протяжении десятилетий ученые спорили о том, какую роль воспаление играет в болезнях мозга, и многочисленные новые исследования позволяют предположить, что оно не просто способствует развитию патологических процессов, а изначально их запускает. Так, одно из новых исследований в Университете Джонса Хопкинса, опубликованное в 2019 году, показало, что хроническое воспаление в среднем возрасте связано со снижением когнитивных способностей и развитием болезни Альцгеймера многие годы спустя [15].

* * *

Спору нет, воспаление – это часть защитной системы организма, которая позволяет ему противостоять патогенам и травмам. Только вот когда эта система постоянно выделяет химические вещества, поддерживающие воспаление, это становится серьезной проблемой. Хотя исследования, проведенные в прошлом, и показали, что у людей, в течение двух и более лет принимавших нестероидные противовоспалительные препараты вроде ибупрофена, может снижаться риск развития болезни Альцгеймера и Паркинсона, последующие клинические испытания этого не подтвердили. При этом у таких лекарств есть свои побочные эффекты, и их прием сопряжен с определенным риском [16]. В то же время другие исследования показали повышенный уровень цитокинов в мозге людей, страдающих различными дегенеративными заболеваниями мозга. Цитокинами называют вещества, выделяемые клетками организма, которые, помимо прочего, помогают регулировать воспалительный процесс. Таким образом, хроническое воспаление, по всей видимости, играет важную роль в дегенеративных процессах в мозге. Современные технологии визуализации наконец-то позволили нам разглядеть клетки, которые активно участвуют в производстве воспалительных цитокинов в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера.

Воспаление в мозге также может быть напрямую связано с амилоидными бляшками и тау-клубками, что в очередной раз демонстрирует, насколько связанными между собой могут быть некоторые из упомянутых вероятных причин болезни Альцгеймера. Специализированные клетки мозга, называемые глиальными, как я уже говорил ранее, иногда распознают эти белки как чужеродный материал и выделяют воспалительные молекулы, чтобы от них избавиться. Глиальные клетки^[17] – это уникальные иммунные клетки мозга, по своей функции похожие на макрофаги – подвид лейкоцитов, которые очищают организм от чужеродных и токсичных материалов. Возникающее в результате активности глиальных клеток воспаление еще больше нарушает нормальную работу нейронов, тем самым усугубляя болезнь. Между тем стоит повториться, что точный механизм причинно-следственной связи остается загадкой. Мы не можем со стопроцентной уверенностью утверждать, что воспаление является прямой причиной болезни Альцгеймера, хотя, по всей видимости, оно и играет важнейшую роль в ее развитии.