Способы улучшения умственной деятельности

Нельзя не отметить также, что при инсулинорезистентности сахар в крови обычно повышен, а он, как известно, прилипает к любым белкам, в том числе к бета-амилоидам. Гликированные амилоидные белки становятся еще более липкими, плохо растворяются, и их намного сложнее вывести и смыть48. В работе49 показано, что чем более выражена инсулинорезистентность, тем больше бляшек накапливается в головном мозге и тем больше возникают различные когнитивные нарушения. Выявлено, что даже при незначительном уровне инсулинорезистентности происходит увеличение отложения амилоидных белков. Инсулинорезистентность ассоциируется с снижением декларативной памяти, сосредоточенности и исполнительных функций50. В результате экспериментов, проведенных в медицинском университете Южной Каролины, было выявлено, что при более высоком уровне инсулина у участников их показатели когнитивных способностей были заметно ниже по сравнению с теми, у кого уровень инсулина был ниже51. Как показывает статистика, инсулинорезистентность свойственна примерно 80% пациентов с болезнью Альцгеймера, а диабет второго типа в 2—4 раза увеличивает риск возникновения болезни Альцгеймера. Из всего вышесказанного вытекает, что длительно повышенный уровень инсулина в любом случае не способствует (скорее мешает) нормальной работе мозга и является основой для невротических расстройств, которые возникнут через несколько лет.

Как определить наличие инсулинорезистентности и, соответственно, узнать насколько хорошо функционирует мозг? Обычно для этого используют показатель HOMA-IR. Для оценки HOMA-IR необходимо умножить уровень глюкозы натощак на уровень инсулина натощак и разделить на 405. Идеально, если полученная величина будет меньше единицы, но при значении больше 2,75 можно с большой вероятностью предполагать наличие инсулинорезистентности и снижение когнитивных навыков, как в настоящем, так и в будущем.

Можно ли по анализу крови предсказать возникновение болезни Альцгеймера? Последние разработки позволяют положительно ответить на этот вопрос. Специалисты выявили один из белков IRS-1, участвующий в инсулиновых сигнальных процессах, являющийся высокочувствительным маркером уменьшения чувствительности к инсулину в головном мозге. Выяснилось, что при болезни Альцгеймера увеличен уровень неактивной формы данного белка, что сигнализирует о недостаточной работе инсулиновых сигналов в мозге. В итоге оказалось, что увеличенный уровень неактивной формы белка IRS-1 со 100-процентной точностью предсказывает возникновение болезни Альцгеймера52, причем еще за 10 лет до появления первых симптомов. Следовательно, одним из путей профилактики болезни Альцгеймера является восстановление чувствительности мозга к инсулину. Для этого необходимо снизить в рационе питания количество концентрированных углеводов, особенно таких, как выпечка, переработанные продукты, сладкие напитки. Хотя даже низкогликемические цельнозерновые продукты, например бурый рис, все равно достаточно быстро повышают уровень сахара, а значит и инсулина, а широко разрекламированный цельнозерновой пшеничный хлеб имеет и гликемический индекс и гликемическую нагрузку выше, чем столовый сахар. Какие еще факторы снижают чувствительность к инсулину? Такими факторами являются: недосыпание, воспаление, действие токсичных промышленных химикатов, хронический стресс. Существуют исследования, в которых показано, что даже после одной недоспанной ночи на следующий день снижается чувствительность к инсулину и де-факто получается кратковременный преддиабет у практически здоровых людей еще до того, как они начнут употреблять углеводы. Что касается воспаления, то оно часто возникает при употреблении полиненасыщенных жирных кислот, которые, как указывалось выше, достаточно легко окисляются. Еще одна распространенная причина воспаления – употребления продуктов питания, содержащих глютен, а он, как известно, содержится не только в любом хлебе, но и в тортах, макаронах, пицце, пиве и во многих других продуктах, придавая им вязкую текстуру, приятную для языка. Как показали исследования53 глютен вызывает воспаление, которое снижает чувствительность к инсулину и вызывает предрасположенность к лишнему весу. После обнаружения того, что находящийся в глютене белок глиадин вызывает проницаемость стенок кишечника у всех людей, что усиливает синтез медиаторов воспаления, все меньше остается сомнений в необходимости исключения из рациона питания продуктов, содержащих глютен.

Теперь остановимся еще на одной проблеме, связанной с повышенным уровнем инсулина. Когда оценивают гликемический индекс каждого продукта питания, предполагается, что он употребляется отдельно от других продуктов, но дело в том, что последствия от, например, хлеба, съеденного отдельно, будут совсем не такими, как от хлеба с маслом и сыром. Известно, что если употреблять углеводы вместе с жирами, то подъем уровня глюкозы будет незначительным, но инсулина будет синтезироваться больше, т. е. жиры замедляют поступление глюкозы в кровь, но продлевают длительность повышения как сахара, так и инсулина, которого выделяется в этом случае больше для аналогичного объема углеводов54. Есть даже исследования, в которых показано, что в отсутствии жира организм легко справляется с углеводами путем непродолжительного повышения инсулина, но после употребления углеводов с жирами, например картофеля со сливочным маслом, инсулин может держаться на высоком уровне до нескольких часов, поэтому, по всей видимости, нецелесообразно употреблять жир с блюдом, богатым углеводами. Вообще довольно сложно определить, что наносит организму больше вреда – сам сахар или сочетания сахара с жиром.

Теперь несколько слов по поводу еще одной широко известной рекомендации: «Можно есть все, но умеренно». Специалисты Техасского университета решили проверить этот тезис и выяснили, что есть все в умеренном количестве не является стратегией здорового питания. Они показали, что употребление даже изредка не полезных для организма продуктов все равно наносит ему вред, провоцируя возникновение каких-либо деструктивных процессов.

Итак, несмотря на то, что каждый организм по-разному усваивает углеводы и контролирует инсулин, уже собрано достаточно данных, показывающих, что длительно сохраняющийся повышенный уровень инсулина в крови нарушает когнитивное здоровье. Ко всему прочему он еще блокирует возможность использования в качестве дополнительного источника энергии для головного мозга жир, после его переработки в специальные вещества – кетоны.

3. Воспаление

Основную роль в производительности митохондрий играет воспаление. Мы уже упоминали о деструктивной роли хронического воспаления. Здесь остановимся на этой проблеме несколько подробнее в свете его влияния на мыслительную деятельность. Важно понимать, что хроническое воспаление затрагивает не отдельные участки, а охватывает все тело на длительный срок. Причем воспаление по-разному проявляется в разных частях тела, именно поэтому сложно поверить, что такие воспалительные проявления, как шелушения кожи и забывчивость, могут вызываться одними и теми же причинами. Одним из первых или даже первым от хронического воспаления страдает мозг, который чувствителен к воспалению, в какой бы части организма оно ни происходило. Как только возникает какой-либо источник воспаления, неважно где – в кишечнике, в сердце или в мизинце правой руки, – сразу начинают производиться цитокины, оказывающие негативное влияние на мозг. Воспаление убивает нейроны клеток, приводя к потере памяти и другим когнитивным проблемам. Наиболее чувствительна к воспалению префронтальная кора мозга, и именно поэтому старение, при котором в мозге значительно больше воспалительных агентов, чем в молодом организме, связывают с ухудшением функций мышления и забывчивостью. Установлена корреляция между «непатологическим» воспалением в стареющем мозге и ослаблением мыслительных способностей55. В стареющем мозге выявляют значительно больше воспалительных агентов, чем в молодом. Для него характерна повышенная реакция на стресс и инфекции и он в большей степени подвержен воспалению56. Правда, другое исследование показало, что в любом возрасте воспаление нарушает производительность мозга57, т. е. любое воспаление сразу приводило к угнетению мыслительной деятельности. Степень воспаления в теле определяет способность мозга запоминать, учиться, думать, вспоминать, соображать, но хуже всего, что это, как правило, не осознается. Если удается справиться с воспалением, то возникает более четкое мышление, становится легче сосредотачиваться и концентрироваться, легче и быстрее вспоминать необходимую информацию.

Связь воспаления с заболеваниями мозга осознать непросто, и об этой связи мало известно широкой публике. Невыявленное воспаление мешает остроте восприятия информации, концентрации внимания еще до того момента, когда начинает ощущаться боль или дискомфорт. Одна из причин, по которой сложно предположить, что воспаление участвует во многих мозговых нарушениях, заключается в том, что в отличие от других органов тела в мозге отсутствуют болевые рецепторы, и воспаление не ощущается. От степени воспаления мозга зависит каждодневное самочувствие. Воспаленный мозг может стать причиной нерациональной злости, излишней пристрастией к еде, отвлекать от любой деятельности, привести к снижению памяти. Воспаление может нарушить процесс выработки энергии в клетках, так как при воспалении иммунная система продуцирует воспалительные белки-цитокины, вызывающие окислительный стресс в клетках и в митохондриях, которые будут неспособны выработать энергию в требуемом объеме.

В основе многих нейродегенеративных заболеваний, ассоциированных со старением, лежит воспаление. При болезни Альцгеймера воспаление стимулирует гибель нейронов, что приводит к потере памяти и другим проблемам, связанным с восприятием58. Наиболее чувствительна к воспалению префронтальная кора, что связывают с снижением функций мышления и забывчивостью. К сожалению, этими симптомами часто пренебрегают, считая их побочными эффектами старения, хотя на самом деле необходимо просто нейтрализовать воспаление. Вообще, воспаление снижает продуктивность мозга в любом возрасте, особенно способность концентрироваться, запоминать и учиться59. Когда мышам вкалывали вещества, провоцирующие воспаление, это вызывало у них ярко выраженное нарушение когнитивных функций, особенно в части обучения и памяти, причем, что интересно, не отмечалось разницы, вводились ли эти вещества непосредственно в мозг или в другую часть тела – любое воспаление сразу вызывало угнетение мыслительной деятельности60. Вообще, при невозможности сосредоточиться, вспомнить что-либо важное, недостаточной сообразительности, по всей видимости, виновато именно воспаление.

Что может вызывать воспаление? Воспаление вызывает абсолютно все, что раздражает тело, в том числе психологический и физический стресс. Воспаление может быть обусловлено недостаточностью сна, воздействием токсинов из окружающей среды, употреблением продуктов питания, раздражающих пищеварительную систему. Тело, чтобы защитить себя, воспаляется и начинает запускать множество воспалительных белков – цитокинов – в кровь, которые, достигая мозга, вызывают воспаление и в нем. От степени воспаления мозга зависит и память, и способность концентрировать внимание, и даже общее самочувствие.

Достаточно часто воспаление вызывают некоторые виды пищи, например обжаренное в масле или на углях мясо. Обжаренное что-либо на углях или в масле часто содержит химические вещества, вызывающие воспаление и повреждающее митохондрии. Известно, что одни люди более чувствительны к определенной пище, чем другие, и для них она будет более вредна и вызывать большую воспалительную реакцию, что обусловлено особенностью их митохондриального и ядерного ДНК. Не только ДНК, но и микробы в пищеварительной системе определяют чувствительность организма к конкретным продуктам. Установлено, что в кишечнике людей, у которых установлено хроническое воспаление, в избытке находятся бактерии из семейства Firmicutes. Если этих бактерий слишком много и они значительно превышают бактерии другого класса – Bacteroides, то с большой вероятностью возникнет сильное воспаление. Вообще, чем меньше разновидность пищеварительных бактерий и чем больше паразитов в организме, тем более высокий риск возникновения болезни Альцгеймера. Почему это происходит? Дело в том, что ранее считалось, что мозг абсолютно защищен гематоэнцефалическим барьером, не позволяющим попадать в него частицам из кровяного русла. Но недавно выяснилось, что именно бактерии способствуют сохранению целостности этого барьера, производя короткоцепочечную жирную кислоту бутират, осуществляющую поддерживающую непроницаемость барьера роль61. Стимулировать пищеварительные бактерии вырабатывать больше бутирата можно, употребляя, например, масло из молока коров травяного откорма или употребляя больше продуктов, содержащих клетчатку. Но если бутират не производится в требуемом объеме, то в мозг могут попасть частицы, которых там быть не должно, что вызовет воспалительную реакцию, так как иммунная система начинает атаковать эти частицы. Специалисты Медицинской школы при Вирджинском университете недавно опубликовали сенсационное открытие: существуют особые лимфатические узлы, о которых раньше не было известно, посредством которых иммунная система и мозг связаны напрямую62. Эти узлы были не замечены ранее, так как они расположены вблизи крупного кровяного сосуда в пазухах носа, т. е. в той области, которую трудно увидеть на обычных медицинских снимках.

Результаты любопытного эксперимента, направленного на выявление популяции пищеварительных бактерий, влияющих на интенсивность воспаления, приведены в работе63. Бактерии мышей с хроническим воспалением и ожирением пересадили в пищеварительную систему худых мышей, которые стали потреблять на 10% больше пищи и приобрели инсулинорезистентность. Когда же пересадили пищеварительные бактерии худых мышей, мышам с ожирением, те стали стройнее. Пока не удалось выяснить, определенные бактерии вызывают ожирение или ожирение провоцирует выработку этих бактерий, зато удалось определить определенный тип пищеварительных бактерий, которые провоцируют инсулинорезистентность и воспаление64.

Сегодня уже доказана связь между употребляемой едой и продуктивностью головного мозга. После употребления чего-либо, провоцирующего воспалительную реакцию, особенно при повышенной реакции организма к этой пище, эффективность митохондрий снижается и это негативно отражается на когнитивных функциях. Когда воспалительный процесс заканчивается, митохондрии восстанавливаются и когнитивные возможности возрастают.

Воспалительный процесс могут вызывать различные гормональные нарушения, причем некоторые гормоны могут как провоцировать воспалительный процесс, так и оказывать противовоспалительное действие, например эстроген. Тестостерон является противовоспалительным гормоном, а прогестерон, содержащийся в мозге и у мужчин и у женщин, не только оказывает регулирующее воспалительный процесс действие, но и необходим для нормального развития нейронов, помогая в том числе предотвращать потерю нейронов. Его часто используют для лечения черепно-мозговых травм. В случаях сотрясения мозга недельный прием прогестерона оказывал заметное улучшение в когнитивных функциях. Существует еще один крайне важный и малоизвестный гормон, оказывающий мощный противовоспалительный эффект. Это вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП), который производится в гипофизе, гипоталамусе, поджелудочной железе и в пищеварительной системе.

ВИП не только защищает от воспаления, но и улучшает функции мозга и сон. Он влияет на процесс обучения, регулирует память, иммунитет и реакцию на стресс65. Получается, что ВИП критически важен для эффективной работы мозга. Отмечено, что в период стресса, как физического, так и психологического, в организме образуется меньшее количество ВИП, чем обычно, что приводит к усилению воспалительного процесса. ВИП снижается не только при воздействии стресса, но и например при воздействии токсичной плесени, нередко встречающейся в употребляемой пище. В экспериментах на мышах было показано, что если они подвергались воздействию плесени, у них уменьшался уровень ВИП66. Когда уровень ВИПа снижается, увеличивается как содержание сахара, так и инсулина в крови, что запускает воспаление и снижает выработку ВИП, как раз необходимого для защиты от воспаления.

Еще одно вещество, хоть формально и не являющееся гормоном, оказывает существенное влияние на процесс воспаления, в том числе в мозге, а также регулирует процессы роста клеток, их сохранения и гибели (аутофагии). Это так называемая мишень рапамицина или mTOR. При повышении уровня mTOR повышается интенсивность воспалительного процесса и вероятность возникновения онкопатологии и нейродегенеративных заболеваний. Однако если уровень mTOR понижен, могут возникнуть проблемы с выработкой требуемой энергии митохондриями. Нельзя также не учитывать, что mTOR способствует улучшению памяти. Следовательно, необходимо поддерживать здоровый баланс уровня данного белка. При ограничении потребления калорий или при использовании диеты, имитирующей голодание, происходит подавление mTOR, что, в свою очередь, приводит к увеличению числа клеток, способствующих нейтрализации воспаления67.

В настоящее время уже выявлена четкая связь между воспалением и дисфункцией митохондрий68. Недостаточная митохондриальная функция приводит к выработке молекул, стимулирующих воспаление, а они еще в большей степени ослабляют митохондриальную функцию. Вообще, большинство дегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, связаны с ослаблением митохондриальной функции. Снижение выработки энергии митохондриями закладывает основу развития хронических заболеваний и уменьшения производительности мозга.

Возникновение воспаления могут провоцировать так называемые эйкозаноиды. Они могут вызывать иммунный ответ после употребления продукта, который организм воспринимает как токсическое вещество. Эйкозаноиды производятся из незаменимых жирных кислот омега-3 и омега-6. Эйкозаноиды, выработанные из омега-3 – противовоспалительные, а выработанные из омега-6 – воспалительные. Важно, чтобы производилось оба типа эйкозаноидов, так как в организме должна оставаться возможность воспаляться при наличии травмы, поэтому какое-то количество омега-6 и воспалительных эйкозаноидов должно присутствовать. Однако за последние годы употребление жирных кислот омега-6 значительно увеличилось, и с учетом того, что именно они являются строительным материалом для воспалительных эйкозаноидов, не вызывает удивления, что наблюдается стабильный рост когнитивных нарушений, обусловленных воспалением. Кстати, не только повысилось употребление жирных кислот омега-6, но и одновременно увеличилось потребление сахара, это повышает производство инсулина, инициирующего выработку воспалительных цитокинов.

Дисфункция митохондрий и воспаление непосредственно связаны друг с другом. Сниженная митохондриальная функция приводит к тому, что организм синтезирует молекулы, провоцирующие воспаление, а они еще больше ослабляют митохондриальную функцию. Понятно, что любое уменьшение выработки энергии митохондриями сейчас закладывает основу уменьшения продуктивности мозга и развития хронических заболеваний в будущем. Значит, все, что предупреждает и ослабляет течение хронических заболеваний, будет способствовать повышению производительности мозга.

4. Снижение выработки энергии

Энергию вырабатывают определенные объекты – митохондрии, находящиеся внутри клеток. Как правило, в клетке находится от одной до двух тысяч митохондрий. В клетках мозга, сетчатки и сердца содержится около десяти тысяч митохондрий, так как этим органам требуется больше всего энергии. Митохондрии живут около десяти дней, а потом происходит их утилизация, которая называется митоптоз. В результате экспериментов выяснено, что только 1% клеток имеет неработающие митохондрии, и этот процент сохраняется даже у довольно пожилых людей. Правда с возрастом количество митохондрий в клетках снижается, и они стареют. Стареющие митохондрии транслируют сигналы о своем состоянии в ядро клетки, что приводит к эпигенетическим изменениям. Старение и связанное с ним снижение выработки энергии митохондриями приводят к старению клеток, тканей и органов. Когда митохондрии работают эффективно, вырабатывая достаточное количество энергии, умственные способности и ясность мышления возрастают, память улучшается, способность к длительной концентрации увеличивается. Хотя принято считать, что мы получаем гены от отца и от матери в равном количестве, на самом деле от матери мы их получаем больше, так как митохондрии передаются исключительно от матери, а они также имеют свою ДНК, в которой закодирован определенный генетический материал. Так что генетически мы ближе матерям. Остается только удивляться, откуда это было известно древним евреям еще до открытия и митохондрий и ДНК, когда они стали определять национальность ребенка по национальности матери. Для справки: митохондрии были обнаружены примерно 100 лет назад.

Каковы основные причины снижения уровня энергии? Их несколько, но основной является плохая регуляция сахара в крови, в том числе плохая усвояемость сахара организмом. Другая причина – неэффективная работа митохондрий. Когда митохондрии не производят требуемого количества энергии, возникает ощущение усталости, теряется ясность мысли, снижаются когнитивные возможности. О том, почему митохондрии не вырабатывают достаточного количества энергии и как сделать работу митохондрий более эффективной, будет сказано далее. И наконец, третьей основной причиной низкого уровня энергии является все то, что отнимает у мозга много энергии, перенаправляя ее в другие части тела, приводя к ощущению чувства усталости, или, другими словами, любые токсичные для мозга вещества.

Вернемся к работе митохондрий. Их основная функция – получение энергии из пищи, объединенной с кислородом, и производство аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Поскольку практически все клетки нашего организма не могут выжить без АТФ, следовательно выработка энергии внутри митохондрий является наиболее критически важной функцией организма, а если еще учесть, что эффективность умственной деятельности, являющаяся предметом исследования данной работы, зависит главным образом от достаточного количества энергии, вырабатываемой митохондриями, то следует несколько подробнее рассмотреть процесс производства энергии.

Когда энергетическая молекула АТФ разрушается внутри митохондрии, возникают два побочных продукта: аденозиндифосфат (АДФ) и фосфат (Ф). АТФ содержит три фосфатные связи, но как только две из них разрываются и возникают АДФ и Ф, происходит высвобождение энергии, которая и питает все органы и ткани организма. Но это еще не все. После завершения этого процесса происходит снова присоединение молекулы фосфата (Ф) к АДФ, воссоздавая АТФ, которая, вновь разлагаясь на АДФ и Ф, производит энергию. Это значительно более продуктивный способ производства энергии, чем создание каждой молекулы АТФ с нуля. Остается только восхищаться столь изящным способом производства энергии митохондриями, которые по существу являются своеобразными молекулярными двигателями, многократно использующими одни и те же молекулы для получения энергии.

В каждой клетке организма образуется примерно миллиард молекул АТФ и любая из них перерабатывается около трех раз в минуту. Цикл митохондриального АТФ способен производить примерно шестьсот молекул АТФ в секунду при максимальной нагрузке. Как уже приводилось ранее, клетки мозга, сердца и сетчатки глаз имеют на порядок больше митохондрий, чем остальные клетки, за исключением клеток яичников. Это обусловлено тем, что они первыми подвергаются риску при нехватке энергии. А когда энергии у нейронов мозга недостаточно, возникают когнитивные расстройства и страдает весь комплекс умственной деятельности. Причем следует обратить внимание, что поскольку мозг содержит значительно большее количество митохондрий, им требуется и большее количество кислорода для производства энергии из АТФ. Следовательно, если митохондрии в сердце не производят достаточной энергии для перекачивания крови, а именно с ней поступает кислород к органам тела, то мозг первым начнет страдать от недостатка энергии, вырабатываемой митохондриями сердечных клеток. Это лишний раз подтверждает взаимозависимость процессов, происходящих в организме.

Описывая причины снижения выработки энергии митохондриями, мы пропустили одну самую очевидную – старение. Известно, что в семьдесят лет у человека в среднем вырабатывается примерно вдвое меньше клеточной энергии по сравнению с тридцатипятилетним. В настоящее время это принято считать неизбежным. Это в среднем, а скорость снижения производства энергии каждого конкретного человека зависит от его генетики, образа жизни и тех мер, которые он будет принимать в дальнейшем. Вообще говоря, теоретически возможно сохранить эффективность митохондрий и в старости, для чего необходимо избежать ранней митохондриальной дисфункции (РМД), открытой немецким профессором Фрэнком Шелленбергом, который определил ее как ухудшение функции митохондрий у людей моложе 40 лет, причем по его оценкам примерно 46% людей имеют РМД.