Липиды мозга определяют локализацию и функцию белков в клеточной мембране нейронов. Липиды могут также действовать как нейротрансмиттеры или другие сигнальные молекулы. На липидный состав мозга могут влиять питание, факторы окружающей среды и степень активности поведения. Накопленные исследователями данные свидетельствуют о важнейшей роли мембранообразующих и сигнализирующих липидов в мозге в этиопатогенезе депрессии, биполярного аффективного расстройства, шизофрении и наркомании. Создается впечатление, что липиды представляют собой потенциальные цели для профилактики и терапии при психических расстройствах, цели, которые можно достичь путем целенаправленного введения пищевых добавок или фармакологических манипуляций с ферментами, регулирующими липиды.
Как и в периферических органах, функция мозга зависит от питания. Со временем даже небольшие изменения в питании могут по-разному влиять на микроструктуру и деятельность мозга. Основным классом молекул, которые в основном определяют функцию клеток в мозге, являются липиды. Липиды и / или их предшественники, полученные из пищи, поглощаются организмом и используются для поддержания общей функции клеток. В частности, целостность клеточных мембран и передача сигналов через мембраны зависят от гомеостаза липидов в мозге.
Исследования, опубликованные в последние годы, позволили по-новому взглянуть на то, как липидный гомеостаз, особенно фосфолипиды, сфинголипиды и эндоканнабиноидные липиды, влияет на психические функции. Представляет интерес оценка влияния пищевых манипуляций на липиды головного мозга с помощью неврологических, психиатрических или офтальмологических исследований. У людей посмертное исследование позволяет проводить прямой анализ липидов и связанных с ними ферментов в мозге. отдельные липиды могут быть определены в ограниченной степени с помощью магнитно-резонансной (МР) спектроскопии in vivo. Фактически, маркер для нейральных клеток-предшественников гиппокампа, который, скорее всего, состоит из смеси насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, был описан с помощью МР-спектроскопии in vivo. Этот маркер обнаруживается в большом количестве в гиппокампе и в коре и уменьшается с возрастом. Анализ липидов головного мозга и связанных с ними ферментов в спинномозговой жидкости (CSF) также можно использовать в качестве косвенной оценки липидного статуса головного мозга.
Мозговые липиды подвержены природным и физиологических факторов , таких как возраст, пол, ритм "сон - бодрстовование" , но также находятся под влиянием болезненных процессов , таких как деменция, ВИЧ, болезнь Хантингтона, болезнь Альцгеймера (БА) шизофрении и др. Небольшие молекулы, такие как лекарства, которые проникают через гематоэнцефалический барьер, могут изменять метаболизм липидов в мозге. К ним относятся функциональные ингибиторы кислой сфингомиелиназы , препараты, индуцирующие фосфолипидоз , ингибиторы синтазы жирных кислот или ингибиторы редуктазы 3-гидрокси-3-метилглутарил-кофермент A. Другим способом манипулирования липидами мозга является внутривенное или внутрицистернальное введение ферментов, метаболизирующих липиды (фермент-заместительная терапия), которое используется главным образом для лечения заболеваний, связанных с накоплением липидов. Потребление с пищей определенных жирных кислот, в частности n-3 полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), также изменяет уровни определенных липидов в мозге и может влиять на функцию мозга, измеряемую косвенными параметрами. Взятые все вместе методы, влияющие на липиды мозга с помощью лекарств, фермент-заместительной терапией, генной терапией или диетическими манипуляциями могут быть эффективными при лечении психических и невурологических расстройств.
Жирные кислоты и фосфолипиды
Полиненасыщенные жирные кислоты ( PUFA) - это жирные кислоты, содержащие множественные двойные связи. Длинноцепочечные PUFA длиной более 20 атомов углерода получены из двух независимых и незаменимых в питании жирных кислот (EFA), α-линоленовой кислоты (18: 3n-3) и линолевой кислоты (18: 2n-6). Обозначение n-3 или n-6 (или омега- 3 или омега-6) указывает на наличие двойной связи у третьей или шестой углеродной связи, соответственно, у метильного конца углеводородной цепи. Млекопитающие не могут вводить двойную связь в положении n-3 или n-6 цепи жирных кислот и, следовательно, должны получать из рациона α-линоленовую кислоту и линолевую кислоту. Однако, млекопитающие могут удлинять EFA до биологически важных n-3 и n-6 PUFA, таких как эйкозапентаеновая кислота (EPA; 20: 5n-3), докозагексаеновая кислота (DHA; 22: 6n-3) и арахидоновая кислота (20: 4n-6).
Длинноцепочечные ПНЖК, как и другие жирные кислоты, являются компонентами фосфолипидов, которые образуют мембраны всех клеток, включая нейроны. Внутри мембранного липидного бислоя фосфолипиды, которые содержат PUFA, преимущественно локализуются вокруг мембранных белков. Таким образом, изменение состава PUFA синаптических мембран изменяет микроокружение и, следовательно, структуру и функцию мембраносвязанных белков, таких как рецепторы и ионные каналы и, таким образом, влияет на функцию нейронов. Свободные жирные кислоты модулируют экспрессию генов на уровне транскрипции посредством активации факторов транскрипции (например, PPAR, LXR и RXR) , а также могут метаболизироваться в меж- и внутриклеточные сигнальные вещества, такие как в качестве простагландинов, тромбоксанов, резолвинов, марезинов и протеинов.
В моделях на животных наиболее распространенным методом манипулирования относительными количествами n-3 и n-6 PUFA в фосфолипидах головного мозга, а также концентрациями свободных жирных кислот является изменение содержания n-3 и n-6 PUFA: то есть - диета. Диета с низким содержанием α-линоленовой кислоты (ALA; 18: 3n-3), предшественника незаменимых жирных кислот DHA, приводит к снижению концентрации DHA в фосфолипидах мозга, сопровождающемуся повышенным включением n-6-PUFA докозапентаеновой кислоты с 22 атомами углерода. (DPA; 22: 5n-6). Повышенные уровни арахидоновой кислоты (AA; 20: 4n-6) также корректируются после лечения диетами с дефицитом n-3 PUFA. Альтернативно, диеты с высоким содержанием DHA увеличивают содержание фосфолипида DHA в мозге.
Продолжительность лечения, необходимая для значительного изменения фосфолипидного состава мозга, зависит от стадии развития животного. Например, поскольку DHA накапливается в головном мозге в основном в поздние пренатальные и ранние постнатальные периоды диетические манипуляции с беременной и кормящей матерью или новорожденным могут легко изменить жирнокислотный состав фосфолипидов мозга. Напротив, после накопления DHA в головном мозге состав фосфолипидов головного мозга имеет тенденцию оставаться достаточно постоянным. Соответственно, кормление взрослых самцов крыс рационом с дефицитом n-3 PUFA в течение 7 месяцев не снижало содержание DHA в мозге. Однако, исследования на взрослых самках крыс и взрослых самцах мышей показали, что диеты с низким содержанием n-3 PUFA могут снижать процентное содержание DHA в мозге взрослого, но очень медленно. Это согласуется со скоростью оборота жирных кислот в этой ткани, которая, как правило, медленная и продолжает уменьшаться в условиях низкой доступности n-3 PUFA. Менее распространенным подходом к манипуляции с фосфолипидом мозга и композицией свободного PUFA является использование трансгенных животных, таких как мышь fat-1,которая экспрессирует C. elegans fat-1 , фермент, способный метаболизировать n-6 PUFA в n-3 PUFA. Используя этот подход, кормление рационом с дефицитом n-3 PUFA жира-1 и контрольных мышей привело к получению животных с адекватными n-3 PUFA и без них. Когда диета содержит неадекватные n-3 ПНЖК, диета и физиологический статус взаимодействуют для быстрого снижения уровня DHA в мозге.
Сфинголипиды
Клеточные мембраны млекопитающих в основном состоят из сфинголипидов, холестерина и (глицеро) фосфолипидов. В 1972 году Зингер и Николсон предложили модель жидкостной мозаики клеточной мембраны, основанную на биофизических экспериментах по измерению температуры плавления липидов в биологических мембранах. Эта модель предсказывает, что липиды присутствуют в мембране в жидкой неупорядоченной фазе со свободным движением белков в липидном бислое.
Добавить комментарий