Немецкие и голландские ученые впервые открыли альтернативный источник питания для мозга. Ведь ранее считалось, что мозг работает исключительно на глюкозе. С помощью спектрального анализа ученые обнаружили, что мозг получает из поступающей к нему крови не только глюкозу, но и лактат — молочную кислоту, повышение содержания которой наблюдается при несоответствии поступления кислорода в ткань и энергетических затрат, то есть при активной мышечной работе. Таким образом, энергетические «отходы», поставляемые мышцами, используются мозгом как энергетическая подпитка.
Исследование нейрофизиологов показало, что мозг, так же как и мышцы, в ситуации, когда организм работает на пределе своих возможностей и уровень сахара в крови снижается до критической величины, начинает питаться лактатом, а не глюкозой. Это открытие объяснило, почему мозг в состоянии работать на прежнем уровне, даже когда другие ткани и органы начинают потреблять в несколько раз больше глюкозы и кислорода, чем обычно. Мозг просто переходит на другой механизм поддержания собственной жизнедеятельности в условиях, когда работающие мышцы особенно остро нуждаются в глюкозе.
Доказательство подобной теории ученые получили в ходе эксперимента с использованием метода спектрального анализа крови, взятой у испытуемых после физической нагрузки. Врачи сравнили химический состав крови «на входе», которая только должна была поступить в мозг и снабдить его необходимыми питательными веществами, и крови «на выходе», уже поучаствовавшей в процессе мозгового кровообращения. Оказалось, что «отработанная» кровь содержала гораздо меньше лактата, чем кровь, только направляющаяся к мозгу. Дальнейшее исследование показало, что мозг не хранил поступивший лактат, а использовал его в качестве питания для своих клеток. Таким образом, мозг оставлял глюкозу мышцам, нуждающимся в этом доступном топливе.
«Дело в том, что молочная кислота является конечным продуктом метаболизма глюкозы в условиях резкой нехватки кислорода. Причем процесс превращения глюкозы в молочную кислоту может быть повернут вспять и из молочной кислоты синтезируется глюкоза, — рассказал кандидат медицинских наук, доцент кафедры биохимии РГМУ Николай Адрианов. — Так, когда организм работает в привычном режиме, глюкоза распадается на две молекулы пировиноградной кислоты; когда же мышцы начинают потреблять очень много энергии, кислорода не хватает и молекулы пировиноградной кислоты распадаются до молекул молочной кислоты. Последние поступают в печень, где из них конструируются новые молекулы глюкозы, которые из печени поступают в кровь и используются в качестве питания для мозга. И если даже в несколько раз повысить в крови концентрацию лактата, но при этом понизить уровень глюкозы до недопустимых пределов, человек все равно впадет в кому. Количественная компенсация в этом случае никогда не перерастет в качественную. Так что лактат является просто строительным материалом для глюкозы, а не полноценной ее заменой».
Возможность использования сразу нескольких источников питания для мозга объясняется учеными эволюцией. К примеру, во время бегства от хищника или охоты организм животного должен аккумулировать все силы и энергетические ресурсы для того, чтобы обеспечить работу мышц в усиленном режиме. Одновременно с этим животное нуждается в оперативной работе мозга, в быстроте реакции и внимании. Поэтому, чтобы мышцы не отбирали у мозга единственный источник питания, организм переводит нейроны на запасной способ питания.
«Организм любого живого существа работает так, что абсолютный приоритет при распределении питания и энергии закреплен за мозгом, — рассказал биофизик, эксперт Института биологии старения Игорь Артюхов. — Причем, даже если наряду с глюкозой мозг способен утилизировать лактат, это объясняется не столько возможным дефицитом глюкозы, вызванным усиленной работой мышц, сколько нехваткой кислорода, которая также сопровождает чрезмерные нагрузки».
В организме человека избыток молочной кислоты используется как источник углерода и энергии в скелетных мышцах, легких, сердце и головном мозге. Причем исследователи настаивают, что для мозга, сердца и легких лактат служит превосходным субстратом и нередко утилизируется даже прежде глюкозы, так как скорость поглощения и окисления молочной кислоты в два-десять раз выше по сравнению с глюкозой. Поэтому, как только молочная кислота появляется в крови, 90% используется как источник питания для головного мозга.
По словам немецких и голландских ученых, их открытие станет не только важнейшим этапом в исследовании работы мозга, но и первым шагом на пути создания несинтетического допинга для мозга, который будет повышать его работоспособность гораздо лучше, чем любые энергетики.
