准备。瞄准。发射: 作为治疗目标的线粒体

越来越多的证据表明,代谢因素在精神障碍的多种症状中扮演着重要角色,这为治疗开辟了全新的途径。针对线粒体功能的治疗有望大大提高目前治疗精神疾病的效果,甚至完全取代这些治疗方法。它还提供了一种从一开始就预防精神疾病的可能方法。

 

例如,已知有几种日常经历会全面阻碍线粒体功能;随着时间的推移,它们的影响会逐渐增加。其中最主要的就是睡眠质量差和数量不足。保持良好的睡眠是更新线粒体及其能量生成能力的广泛策略。

 

不良饮食习惯是另一个对线粒体造成损害的生活方式因素。毕竟,线粒体必须利用我们提供给它们的营养物质。社会心理压力是直接影响线粒体生物活性的另一种日常经历。培养丰富的应对技能,采用久经考验的减压措施,如表达性写作和冥想,可以减轻痛苦经历对大脑和身体的影响。

 

除了限制破坏线粒体功能的因素外,还可以采取一些措施来提高线粒体的整体健康水平。健康、富含农产品的饮食就是其中之一。此外,现有的天然和合成化合物–姜黄中天然存在的一种多酚姜黄素–也能刺激线粒体吞噬,从而清除受损和老化的线粒体,保持线粒体的新陈代谢能力。体育锻炼是另一种容易获得的刺激线粒体吞噬的策略;它能激活线粒体质量控制。

 

科学家们越来越有可能在新陈代谢所涉及的许多化学相互作用中检测出非常具体的功能失常,包括由于遗传原因造成的功能失常。并开发出针对性极强的解决方法。虽然这些措施尚未普遍应用于日常的临床精神病学,但它们已经在路上了。

睡眠与新陈代谢

正如所有生物一样,线粒体也需要睡眠。研究人员发现,睡眠具有 “线粒体修复 “的作用。白天线粒体的高速活动会产生氧化压力。心理压力–包括我们因睡眠不足而承受的压力–会加重氧化压力。抗氧化防御功能受到影响。脂质过氧化增加,破坏细胞膜,为疾病埋下隐患。

 

睡眠是抵御氧化应激的必要条件,在睡眠过程中,线粒体会重塑形状,重新平衡自身,从而纠正氧化应激。研究表明,睡眠不足会削弱线粒体的生物能,降低产生 ATP 的能力。

线粒体不仅需要睡眠,它们似乎还是我们睡眠的原因。研究表明,线粒体对调节睡眠-觉醒周期的昼夜节律至关重要。虽然高浓度的活性氧(ROS)具有破坏性,但适度的活性氧(ROS)可作为信号分子;研究人员现在认为,线粒体 ROS 的积累特别能促进睡眠。对线粒体的当代研究表明,我们为什么要睡觉这个永恒之谜的答案就是减轻大脑中的氧化压力,恢复线粒体的功能能力。

Source: Mikhail Nilov/Pexels

健康饮食

我们所吃的食物为线粒体提供了燃烧能量的燃料,以及这一过程所必需的一系列生物活性成分。饮食中富含水果和蔬菜,而水果和蔬菜又恰好富含纤维(这在标准的美国饮食中是出了名的缺乏),这对线粒体有着广泛的影响: 它不仅提供碳水化合物,还能在线粒体中分解成葡萄糖。除其他许多营养素外,它还提供稳定的抗氧化剂供应,以抵御氧化压力。

 

已知能保护线粒体免受氧化损伤的营养素包括

– 抗氧化剂-大量存在于水果和蔬菜中,它们直接中和反应氧,限制氧化压力。

– 奥米加-3 脂肪酸-它们能保持线粒体膜的流动性,提高产生 ATP 的效率,抑制氧化损伤。

– B 族维生素-线粒体中许多化学反应的信号分子和辅助因子,它们能调节和维持线粒体活动的效率。

– 镁–矿物质能提高 ATP 的生成效率,减少活性氧的生成,从而抑制氧化应激。

生酮饮食

生酮饮食并不新鲜。一百年来,人们一直用它来减少婴儿和儿童癫痫患者的脑部发作频率。低碳水化合物、少量蛋白质和高脂肪的生酮饮食迫使线粒体燃烧脂肪作为燃料,而不是葡萄糖。肝脏分解脂肪,并以酮体的形式将其送入循环系统。

 

为大脑提供酮体而不是葡萄糖作为燃料,可提高产生 ATP 的效率。能量供应的增加会影响神经递质的水平,从而抑制导致癫痫发作的神经元过度兴奋。它还能调节控制神经元发射能力的钙离子。研究表明,生酮饮食能改善线粒体代谢、神经递质功能、氧化应激和炎症,同时还能提高神经网络的稳定性和认知功能。

 

生酮饮食还会影响微生物群,改变细菌种类的组成,从而提高大脑中 GABA 的水平。也许最重要的是,生酮饮食还能刺激有丝分裂和线粒体的生物生成,从而增加细胞中健康线粒体的数量。

禁食

禁食会饿死线粒体。在没有燃料输入的情况下,身体会将脂肪储存作为能量来源–这正是脂肪储存的目的。禁食能重置能量生产机制,改善氧化代谢,抑制 ROS 的产生,限制氧化应激,刺激线粒体吞噬和生物生成。它还能恢复胰岛素受体的敏感性,而胰岛素受体的作用就是让葡萄糖进入细胞。在酮体的作用下,大脑获得了比葡萄糖更有效的燃料来源,能量的增加提高了认知能力。禁食还能缓解抑郁症状,甚至促使重度抑郁症患者的病情完全缓解。

虽然断食在生物学上可以使人恢复活力,但很难长期坚持。过去几十年来,研究人员一直在寻找模仿断食效果的方法。所谓的 “模拟断食疗法”,就是在不同时间间隔内进行周期性饥饿,以加强大脑的新陈代谢。

一些模拟禁食疗法将食物摄入限制在每天 8、10 或 12 小时;另一些则将禁食日与正常进食日交替进行。研究表明,这种饮食能重振葡萄糖代谢和信号通路,激活线粒体内务,改善认知功能,即使是轻度痴呆症患者也不例外。目前正在研究模拟禁食疗法,以预防和治疗老年痴呆症。

营养保健品

许多从食物中提取的化合物对组织的药理作用超出了其营养价值。这类物质通常被称为营养保健品。许多此类物质参与能量产生的化学过程,适当供应这些物质可预防和治疗线粒体功能失调。许多此类化合物都是从食物中提取的,并作为营养补充剂提供。一些研究表明,它们可以有效治疗抑郁症,如重度抑郁症和躁狂症。这些物质的使用和效果仍在研究之中。

 

这些物质包括

NAC或N-乙酰半胱氨酸–一种抗氧化剂。

辅酶 Q10–另一种抗氧化剂。

左旋肉碱–一种氨基酸衍生物,是产生能量的重要辅助因子。

S-AME,或 S-腺苷蛋氨酸–线粒体中许多酶的辅助因子,包括调节 DNA 和 RNA 转录。

体育活动

体育锻炼对维持人体大多数器官的健康至关重要,是保护线粒体健康的一种强有力的非药物策略。研究表明,运动能调节线粒体的质量控制机制,通过这种机制,受损的线粒体得以修复、回收或消除(线粒体吞噬),运动还能刺激新线粒体的合成(生物生成)。这两个过程对于满足脑细胞的能量需求和维持大脑功能都很重要。体育锻炼还会影响线粒体的形状,促进线粒体的融合过程,从而提高线粒体的能量制造能力。

许多专家认为,经常进行中等强度的体育锻炼是维持线粒体功能的最有效的非药物方法。它对大脑健康的重要性不亚于对心脏的重要性。

社会联系

人类是与生俱来的社会动物。这意味着我们生物学和心理学的方方面面都与社会交往相适应。如果没有社会交往,我们的身心就会受到伤害。个体之间社交能力和社会地位的差异实际上反映在大脑特定区域和回路中线粒体形态和功能能力的变化上。

社交行为既影响线粒体的功能和动态,也受其调节。例如,线粒体似乎与焦虑症、抑郁症和自闭症等疾病中社交能力下降有关,部分原因是线粒体控制了特定神经递质回路中神经元的能量供应。在自闭症中,线粒体过度活跃影响了 GABA 的水平。

研究人员知道,早年的生活压力会持久地改变线粒体,对其活动和功能的许多方面进行重新编程,包括能量供应和神经递质释放,这对社交行为至关重要。成年后的社会压力和其他压力也会对线粒体产生多重影响,如活性氧的产生增加,为多种生理损伤(包括脂质代谢的改变)奠定基础。

我们从食物中摄取的许多营养素都是线粒体正常活动所必需的。通过对动物进行营养干预来提高线粒体功能的各个方面,对动物的社交能力产生了积极的影响,不仅减轻了压力引起的社交障碍,还减轻了焦虑行为和绝望情绪。

通过药物和营养手段以人类的线粒体功能为目标,可能是一种很有前途的方法,可用于治疗各种损害人类健康的社交功能障碍。

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