Powstające komórki na czerwono, neurony na zielono. Komórki w kolorze różowym to nowe neurony, które należy zintegrować z siecią neuronową. Źródło:© UNIL-CHUV-Carron / Toni
Neurologowie z Synapsy zidentyfikowali jeden z mechanizmów kryjących się za antydepresyjnym działaniem mleczanu, cząsteczki wytwarzanej przez organizm podczas ćwiczeń. Jego kluczowe cechy – mleczan, NADH i neurogeneza – utorują drogę nowym możliwościom leczenia.
Depresja jest główną przyczyną niepełnosprawności na całym świecie. Neurolodzy z Synapsy – Szwajcarskiego Narodowego Centrum Kompetencji w Badaniach nad Chorobami Psychicznymi – z siedzibą w Szpitalu Uniwersyteckim w Lozannie (CHUV) i Uniwersytecie w Lozannie (UNIL) wykazali niedawno, że mleczan, cząsteczka wytwarzana przez organizm podczas ćwiczeń, ma działanie przeciwdepresyjne w myszy. Mleczan jest najbardziej znany z kluczowej roli, jaką odgrywa w odżywianiu neuronów w mózgu. Jednak może również przeciwdziałać hamowaniu przeżycia i proliferacji nowych neuronów, co jest stratą obserwowaną u pacjentów cierpiących na depresję i zestresowanych zwierząt. Ponadto zespół badawczy wskazał NADH jako istotny składnik mechanizmu:jest to cząsteczka o właściwościach przeciwutleniających, która pochodzi z metabolizmu mleczanu. Odkrycia, opublikowane w czasopiśmie naukowym Molecular Psychiatry, pozwalają lepiej zrozumieć mechanizmy fizjologiczne leżące u podstaw aktywności fizycznej, co powinno prowadzić do poprawy sposobu leczenia depresji w przyszłości.
WHO uznaje depresję – która dotyka prawie 264 miliony ludzi – za główną przyczynę niepełnosprawności na całym świecie. Dla osób cierpiących na tę chorobę dostępne są zabiegi oparte na lekach przeciwdepresyjnych i psychoterapii. Jednak, jak zauważa Jean-Luc Martin, starszy wykładowca i badacz w Centrum Neuronauki Psychiatrycznej (CNP) i UNIL, członek Synapsy i współkierownik badania wraz z profesorem Pierrem Magistretti:„Około 30% osób z depresją nie reagują na leki przeciwdepresyjne”. Jednocześnie antydepresyjne skutki aktywności fizycznej są znane od wielu lat, mimo że społeczność naukowa miała problemy z poznaniem zaangażowanych mechanizmów molekularnych.
Ćwiczenia i mleczan:zjednoczeni przeciwko depresji
Podczas wcześniejszych badań laboratorium kierowane przez dr Martina skupiło się na mleczanach – cząsteczce wytwarzanej podczas ćwiczeń fizycznych – próbując wyjaśnić korzyści płynące ze sportu. Naukowcy zaobserwowali antydepresyjne działanie mleczanu podawanego myszom w dawkach porównywalnych do tych występujących podczas aktywności fizycznej. Jak kontynuuje neurobiolog z Vaud:„Mleczan zmniejsza w szczególności anhedonię, jeden z głównych objawów depresji, który wiąże się z utratą zainteresowania lub przyjemności wszystkimi czynnościami, które przed depresją były uważane za przyjemne”.
Narodziny nowych neuronów
Zespół CNP chciał zagłębić się i zrozumieć, w jaki sposób mleczan działa na mózg, przeciwdziałając depresji. Skupili się na neurogenezie dorosłych w hipokampie, regionie mózgu, który odgrywa rolę w pamięci i depresji. „Neurogeneza dorosłych to termin używany do wytwarzania nowych neuronów w wieku dorosłym z komórek macierzystych mózgu” – wskazuje dr Martin. „Jego głównym celem jest zastąpienie neuronów i wiadomo, że jest osłabiony u pacjentów z depresją, gdy przyczynia się do zmniejszenia objętości hipokampu obserwowanego u niektórych osób”. Z pomocą swoich kolegów naukowców, dr Martin był w stanie wykazać, że mleczan przywraca neurogenezę i zmniejsza zachowania depresyjne u myszy. I odwrotnie, bez neurogenezy mleczan traci swoją moc przeciwdepresyjną, co wskazuje, że są one ściśle powiązane.
Kluczowe trio
Ale to nie mówi nam nic o mechanizmie, za pomocą którego mleczan reguluje neurogenezę. W związku z tym naukowcy zbadali jego metabolizm:innymi słowy, wszystkie komórkowe reakcje chemiczne z nim związane. Mleczan pochodzi w dużej mierze z rozkładu glukozy z pożywienia, a następnie jest utleniany do pirogronianu. Anthony Carrard, biolog z CNP i główny badacz badania, wyjaśnia:„Logicznie testowaliśmy pirogronian pod kątem neurogenezy, bez powodzenia. Powiedzieliśmy więc sobie, że odpowiedź należy znaleźć w konwersji mleczanu do pirogronianu”.
Podczas konwersji mleczanu do pirogronianu komórki wytwarzają cząsteczkę o potencjale antyoksydacyjnym, znaną jako NADH. Jak kontynuuje dr Carrard:„To NADH i jego właściwości przeciwutleniające chronią neurogenezę podczas epizodu depresyjnego – lub przynajmniej podczas modelowania niektórych z tych objawów u zwierząt”. Podsumowując, badacz dodaje:„Ten mechanizm może wyjaśnić związek między sportem a depresją, rozumiejąc, że nadal potrzebne są dalsze eksperymenty, aby to wykazać. Co ważne, oferuje potencjalne cele do opracowania przyszłych terapii. Aby to zrobić, najpierw zidentyfikujemy białka, na które działa czynnik NADH”.
Odniesienie:„Rola neurogenezy hipokampa dorosłych w antydepresyjnym działaniu mleczanu” Anthony Carrard, Frédéric Cassé, Charline Carron, Sophie Burlet-Godinot, Nicolas Toni, Pierre J. Magistretti i Jean-Luc Martin, 14 maja 2021, Psychiatria molekularna .
DOI:10.1038/s41380-021-01122-0
