Новое исследование, проведенное учеными из Колумбийского университета, раскрывает то, как наши переживания и эмоции могут влиять на здоровье мозга. Исследование предоставляет доказательства того, что митохондрии – крошечные энергетические центры внутри клеток нашего мозга – могут играть в этой связи ключевую роль. У пожилых людей позитивный психосоциальный опыт, например, расширение круга общения или чувство цели, связан с более здоровыми митохондриями мозга. И наоборот, негативный опыт, включая социальную изоляция или депрессию, связан с менее устойчивой функцией митохондрий.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
“То, как разум формирует нашу биологию, потенциал для здоровья и риск заболеваний, является, пожалуй, самым большим пробелом в медицине”.
“Благодаря многолетним исследованиям и нашему личному опыту мы знаем, что то, как мы себя чувствуем, влияет на наше здоровье. Но научных данных об этом немного”, – говорит автор исследования Мартин Пикард, доцент и заведующий кафедрой энергетики и здоровья.
“Митохондрии – это энергетические и информационные процессоры каждой клетки. Они поддерживают нашу жизнь и здоровье, а также позволяют каждой клетке нашего тела и мозга взаимодействовать друг с другом и действовать как единое целое – поддерживать здоровье. Нам нужно раскрыть психобиологические связи того, что мы испытываем, с биологией энергии. Это основное направление митохондриальной психобиологии и этого исследования доктора Кэролайн Трампфф.”
Чтобы лучше понять роль митохондрий, исследователи использовали данные двух долгосрочных исследований, в которых приняли участие почти 450 пожилых людей в США. Эти участники предоставили подробную информацию о своем психосоциальном опыте за два десятилетия и согласились пожертвовать свой мозг для посмертного анализа.
Исследователи хотели количественно оценить как позитивный, так и негативный психосоциальный опыт. Они разработали индексы, которые объединяли различные психосоциальные факторы в общие позитивные и негативные оценки. Позитивные факторы включали более широкую социальную сеть, большую социальную активность, сильное чувство цели и общее благополучие.
К негативным факторам относились социальная изоляция, симптомы депрессии, плохое настроение и воспринимаемый стресс. Преобразовав эти отчеты в стандартизированные оценки, исследователи смогли систематически сравнивать психосоциальный опыт участников с биологическим состоянием митохондрий их мозга.
Для биологического анализа исследователи сосредоточились на дорсолатеральной префронтальной коре, отвечающей за исполнительные функции и эмоциональную регуляцию.
Они измерили обилие митохондриальных белков в этой области, используя сложные протеомные методы. Вместо анализа тысяч отдельных митохондриальных генов они сгруппировали родственные гены в семь категорий, или “митотипов”, которые отражают различные аспекты функционирования митохондрий. Этот инновационный подход позволил провести более понятный и статистически достоверный анализ состояния митохондрий.
Результаты исследования выявили четкую связь между психосоциальным опытом и обилием митохондриальных белков. Участники с более высокими позитивными психосоциальными показателями имели более высокий уровень митохондриальных белков, особенно тех, которые участвуют в окислительном фосфорилировании (OxPhos) – ключевом процессе производства клеточной энергии. Напротив, у тех, у кого были более высокие негативные психосоциальные показатели, уровень этих белков был ниже.
“Мы показываем, что состояние ума пожилых людей связано с биологией митохондрий их мозга, и это первый случай, когда субъективный психосоциальный опыт был связан с биологией мозга”, – объясняет Трампфф, занимающая должность доцента кафедры медицинской психологии.
“В нашей жизни мы подвержены воздействию позитивных и негативных психосоциальных факторов, некоторые из которых мы можем подпитывать и развивать”, – говорит Пикард. “Эти факторы, как мы теперь узнаем из исследования доктора Трампфф, связаны с биологией центров преобразования энергии в нашем мозге – митохондриями. Мы давно знаем, что такие вещи, как физические упражнения, голодание и низкоуглеводная диета, могут стимулировать митохондрии. Это исследование привносит субъективный опыт – то, что делает нас людьми, – в совокупность факторов, которые могут влиять на поток энергии в нашем мозге”.
Ключевым выводом исследования стало то, что на психосоциальный опыт приходится от 18 до 25% различий в количестве белков комплекса I.
Комплекс I является самым крупным и самым первым ферментом в пути окислительного фосфорилирования (OxPhos). Этот значительный процент указывает на то, что значительная часть различий в функционировании митохондрий у разных людей может быть обусловлена их психосоциальным опытом. Позитивные психосоциальные факторы были связаны с более высоким уровнем белков, участвующих в преобразовании энергии, в то время как негативные факторы были связаны с более низким уровнем этих белков.
Исследователи были удивлены силой эффекта. “Психобиологическая корреляция в 18-25% является поразительной по сравнению с другими подобными исследованиями”, – говорит Пикард.
Интересно, что полученные результаты также свидетельствуют о том, что глиальные клетки и нейроны могут реагировать на психосоциальный опыт или даже вносить в него свой вклад противоположными способами. Было обнаружено, что глиальные клетки, к которым относятся астроциты, микроглия и олигодендроциты, обладают более высокой экспрессией митохондриальных генов, связанной с позитивным психосоциальным опытом. Это означает, что у людей, которые сообщили о большем количестве позитивного опыта, глиальные клетки имели более активные митохондриальные функции.
Напротив, тот же позитивный опыт были связаны со снижением экспрессии митохондриальных генов в нейронах. Это расхождение указывает на то, что в то время как глиальные клетки могут усиливать выработку энергии и другие функции митохондрий в ответ на позитивный опыт, нейроны могут снижать эту активность.
Глиальные клетки играют вспомогательную роль в мозге, например, обеспечивая нейроны питательными веществами, поддерживая гомеостаз и участвуя в иммунных реакциях.
Их повышенная митохондриальная активность в ответ на позитивный опыт может усилить эти вспомогательные функции, что потенциально может привести к улучшению общего состояния мозга. С другой стороны, нейроны, которые в первую очередь отвечают за передачу информации по всему мозгу, могут снижать активность митохондрий, оптимизируя использование энергии или уменьшая окислительный стресс при благоприятных психосоциальных условиях.
Эти результаты были согласованы в различных подгруппах, включая представителей разного пола и когнитивного статуса, что указывает на широкую и устойчивую связь между психосоциальным опытом и здоровьем митохондрий. Но есть некоторые оговорки, которые следует учитывать. Одним из основных ограничений является использование посмертных образцов мозга.
“Очевидно, нам приходилось спрашивать людей, что они чувствовали перед смертью, и ждать их смерти, чтобы провести посмертный анализ их митохондрий”, – отмечает Пикард. “Таким образом, существует временной разрыв между психосоциальной оценкой и биологическими измерениями”.
Разработка неинвазивных методов оценки состояния митохондрий у живых людей могла бы значительно продвинуть эту область исследований. Такие методы позволили бы осуществлять непрерывный мониторинг функции митохондрий, что позволило бы на ранней стадии выявлять потенциальные проблемы и своевременно принимать меры. Исследователи уже изучают способы оценки состояния митохондрий в клинических условиях, которые могут произвести революцию в том, как мы контролируем и поддерживаем здоровье мозга.
“Наши долгосрочные цели – создать науку о здоровье и целительстве, которая объединит науку об энергии с человеческим энергетическим опытом”, – говорит Пикард.
“Это поможет нам привнести разум в медицину и создать более целостную систему, которая поможет каждому человеку достичь оптимального состояния здоровья”.
Помощь психолога