По семейным обстоятельствам Чжун Буфань, молодой человек из маленького городка, бежит из дома, чтобы попытаться добраться до Пекина. По дороге он пересекается с Жэнь Цзицином, стариком, страдающим болезнью Альцгеймера, который принимает его за своего сына.

Премьера 1 января 2026 года

Одна из особенностей болезни Альцгеймера – повышенный уровень бета-амилоидов или клубки тау-белков. Казалось бы, можно снизить или вовсе «зачистить» мозг от провокаторов и станет лучше! Вот только когда вводили лекарство, симптомы заболевания резко прогрессировали. Все дело в том, что болезнь Альцгеймера растет корнями в генетику и клеточный метаболизм. И впервые в истории, человечество вплотную приблизилось к первопричине болезни Альцгеймера.

Генетика и болезнь Альцгеймера

Новое исследование описывает, как вариант гена APOE4 нарушает энергетический баланс мозга, блокируя способность нейронов сжигать жир в качестве топлива при низком уровне глюкозы. Это открытие предлагает новые, эффективные способы предотвращения или замедления болезни Альцгеймера. Более того, буквально на прошлой неделе этот же ген освещался в исследовании, продемонстрировавшем пользу кето-диеты при болезни Альцгеймера.

Суть в том, что каждый человек наследует две копии гена APOE, по одной от каждого родителя. Этот ген имеет несколько версий, или аллелей: APOE2, APOE3 и APOE4. Из них, именно APOE3 считается наиболее распространённым и относительно нейтральным, а вот APOE4 значительно повышает риск развития болезни Альцгеймера по мере старения.

Учёные годами знали об этой связи, но не знали о механизме, лежащем в её основе. Новое исследование, совместно проведённое Университетом Орхуса (Дания) и Центром Макса Дельбрюка (Германия), выявило механизм, посредством которого APOE4 вызывает повреждение мозга.

Способность использовать глюкозу снижается в стареющем мозге, что вынуждает нервные клетки использовать альтернативные источники энергии. APOE4, по-видимому, блокирует использование нервными клетками липидов в качестве альтернативного источника энергии при снижении поступления глюкозы.

Автор-корреспондент Томас Уиллноу, профессор кафедры биомедицины.

Болезнь Альцгеймера и метаболизм мозга

Глюкоза — основной источник энергии для мозга, помогающий нейронам коммуницировать, восстанавливаться и поддерживать нормальную работоспособность. Но в отличие от других органов, мозг не может запасать много глюкозы, поэтому напрямую зависит от постоянного поступления глюкозы из кровотока и тонко настроенной системы, преобразующей глюкозу в полезную энергию внутри клеток. С возрастом эта система становится менее эффективной. Усвоение глюкозы и её метаболизм постепенно снижаются, что приводит к незначительному дефициту энергии, который может ухудшить память и когнитивные способности.

Здесь стоит сделать ремарку. Про метаболизм мозга, работу митохондрий, важность энергобаланса и, конечно же, про способы поддержать все это вместе, делал перевод в двух частях: первая и вторая. В основе – лекция профессора нейробиологии и офтальмологии Стэнфордской школы медицины, доктора Эндрю Губермана.

При болезни Альцгеймера упомянутый энергетический кризис усугубляется: нейроны теряют способность эффективно использовать глюкозу даже при нормальном уровне сахара в крови. Исследования с помощью нейровизуализации неизменно демонстрируют снижение метаболизма глюкозы в областях, ответственных за обучение и память, что позволяет предположить, что этот «энергетический дефицит» может быть одним из самых ранних и разрушительных проявлений болезни.

Понимание причин и следственных связей

Чтобы разобраться в причинах этого спада, исследователи использовали как мозговую ткань человека, речь про выращенные в лаборатории органоиды мозга, и генетически модифицированных мышей. Ученые сравнили клетки, несущие ген APOE3 (нормальную версию), и клетки, несущие ген APOE4 (версию высокого риска). Они изучили, как эти версии влияют на переработку жиров в клетках мозга – поддержка липидного обмена, на функцию нейронов и глиальных клеток, особенно астроцитов и микроглии, и на накопление тау-белков и бета-амилоида – двух характерных белков, которые скапливаются в мозге при болезни Альцгеймера.

Было обнаружено, что APOE4 вызывает накопление токсичных липидов. В норме APOE способствует транспортировке холестерина и других жиров по мозгу. Однако APOE4 нарушает транспорт липидов, что приводит к накоплению жира внутри нейронов. Это накопление создает нагрузку на нейроны, делая их более уязвимыми к повреждениям. Переизбыток жира в астроцитах и микроглии активирует воспалительные процессы. Хроническое воспаление мозга способствует гибели нейронов и усугубляет рост того же бета-амилоида и тау-белков.

APOE4 также нарушает работу лизосом – механизма утилизации отходов в мозге. В результате токсичные белки и повреждённые жиры не выводятся эффективно, что ускоряет дегенерацию. Структурный анализ показал, что изменённая форма APOE4 делает его склонным к аномальному прилипанию к клеточным мембранам и липидам. Эта структурная нестабильность становится причиной нарушений энергообмена мозга.

Используя модели трансгенных мышей и модели клеток человеческого мозга, полученные из стволовых клеток, мы обнаружили, что путь, позволяющий нервным клеткам сжигать липиды для производства энергии, не работает с APOE4, поскольку этот вариант APOE блокирует рецептор на нервных клетках, необходимый для поглощения липидов.

Анна Греда, доцент лаборатории Уиллноу в Орхусском университете и соавтор исследования.

Зоны роста и критика исследования

Ученые признают ограничения исследования. Главное из них в том, что большинство моделей были лабораторными, поэтому результаты могут не отражать всю сложность работы человеческого мозга. И хотя животные модели приблизительно отражают прогрессирование заболеваний у человека, они не воспроизводят его в точности. Кроме того, эффекты APOE4 могут различаться в зависимости от пола и этнической принадлежности, что в данном исследовании не изучалось подробно.

Тем не менее, результаты исследования предлагают терапевтические решения. Понимание того, что токсичность APOE4 обусловлена нарушением липидного обмена и воспалительными процессами, открывает новые возможности для воздействия лекарственных препаратов, в частности, на метаболизм липидов и лизосомальную репарацию.

Наше исследование показывает, что мозг в значительной степени зависит от способности переключаться с глюкозы на липиды по мере старения. Похоже, что у носителей гена APOE4 эта способность может быть нарушена, что повышает риск истощения нервных клеток и их гибели в процессе старения.

Соавтор исследования, Джемила Гомес, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Уиллноу.

Некоторые лаборатории уже тестируют «стабилизаторы APOE4», которые могли бы сделать его более похожим на APOE3. Поскольку действие гена упирается в липидный обмен, то рацион питания и контроль уровня холестерина могут частично влиять на прогрессирование заболевания у носителей APOE4, хоть это направление еще не изучалось.

Традиционно, больше материалов про мозг, психику и сознание читайте в сообществе Neural Hack. Пограничный край инноваций, за которыми виден свет дивного нового мира.

В 1995 году американский художник Уильям Утермохлен (William Utermohlen) узнав, что у него болезнь Альцгеймера, решил запечатлеть постепенный распад своей личности через живопись, рисуя себя на разных этапах болезни.

В период с 1996 по 2000 год Уильям создал серию автопортретов, ставших уникальным документом его внутренней битвы с неизлечимой болезнью.

Его работы стали отчетливым отражением ужаса и безысходности, с каждым новым портретом показывая, как постепенно меняется не просто его лицо, а как стирается его личность.

Несмотря на прогрессирующее разрушение, Уильям продолжал создавать картины — каждый раз, когда у него оставались силы хоть немного поднять кисть, карандаш или пастель. Его жена отмечала, что в этих автопортретах видна попытка понять происходящие перемены, а также страх и отчаяние художника.

Последние работы были написаны в 2000 году, в тот год, Уильям перестал существовать как личность. Хотя сам он прожил еще семь лет.

Уильям Утермолен умер в 2007 г. в возрасте 74 лет, оставив после себя огромную коллекцию авторских картин. Но, безусловно, серия его автопортретов, датированных 1996–2000 годами, стали "яркой" страницей его творчества.

За последние два года подход к лечению психических и нейродегенеративных заболеваний кардинально изменился. Сама болезнь стала рассматриваться не как «сбой какого-то одного факторов», а как комплексное расстройство. И подходы к лечению становятся такими же комплексными. А их первичная цель находится далеко за пределами мозга.  В случае с болезнью Альцгеймера, кето-диета работает сразу по нескольким направлениям. И вот каким именно.

Генетика, болезнь Альцгеймера и кето-диета

Новое исследование показывает, что кетогенная диета с высоким содержанием жиров и низким содержанием углеводов может защитить мозг от ранних изменений, характерных для болезни Альцгеймера, у людей с генетическим риском. Такая диета восстанавливает баланс кишечных бактерий и энергетический обмен веществ мозга.

У носителей варианта гена APOE4 наблюдается самый высокий генетический риск развития болезни Альцгеймера (БА), болезни, которую пока что можно только замедлить, но не остановить. Также, еще задолго до появления первых симптомов, у носителей APOE4 нарушается метаболизм глюкозы в мозге, меняется состав микробиома кишечника и прослеживается повышенный уровень окислительного стресса, той самой «ржавчины» клеток.

Ученые из Университета Миссури (MU), сосредоточились вокруг иной гипотезы. Может ли кетогенная диета, которая переключает источник питания организма с глюкозы на кетоны, улучшить метаболизм мозга и здоровье кишечника у молодых мышей с APOE4, которые напрямую относятся к «группе риска». Также, это не первый случай, когда кето-диету связывают с улучшением работы мозга. В частности, этот же вид диеты положительно коррелирует с состоянием человека при биполярном расстройстве.

Когда мы едим углеводы, наш мозг преобразует глюкозу в необходимое себе топливо, но у носителей гена APOE4, особенно у женщин, возникают трудности с преобразованием глюкозы в чистую энергию для мозга, и это тянет за собой спад когнитивных функций в будущем. При переходе на кето-диету вырабатываются кетоны, которые используются в качестве альтернативного источника энергии. Это способно снизить риск развития болезни Альцгеймера, сохраняя здоровье клеток мозга.

Аспирантка университета Миссури Кира Иванич, ведущий автор исследования.

Наглядный эффект кето-диеты

Исследователи взяли 59 генетически модифицированных мышей мужского и женского пола, экспрессирующих или вариант человеческого гена APOE3 (нейтральный риск), или APOE4 (высокий риск). Мышей разделили на две группы, по типу рациона: обычное питание в контрольной группе, кето-диета в экспериментальной группе. Мышей держали на измененном рационе 16 недель, начиная с 12-недельного возраста.

Затем ученые использовали метод дробовой метагеномики для измерения изменений в составе и разнообразии микробиома кишечника. А также метод целевой метаболомики мозга для количественной оценки сотен метаболитов мозга, связанных с выработкой энергии, нейротрансмиттерами и окислительным балансом.

Статистические корреляции использовались для изучения связи между специфическими кишечными микробами и химическими изменениями в мозге. Используемая кето-диета включала 75% жиров, 8,6% белков и чуть более 3% углеводов.

Первые результаты кето-диеты

У самок мышей в группе высокого риска APOE4 на обычной диете снизилось бактериальное разнообразие микробиома кишечника – это ясный маркер плохого состояния кишечника. А через 16 недель кетогенной диеты разнообразие микробиома восстановилось.

Кето-диета коррелировала с ростом количества полезных бактерий Lactobacillus и уменьшением количества потенциально вредных, таких как Bacteroides intestinalis. Эти виды Lactobacillus были связаны с более высоким уровнем полезных метаболитов мозга, в то время как Bacteroides intestinalis был связан с более низким уровнем полезных метаболитов в мозге.

У всё тех же мышей APOE4 но в контрольной выборке наблюдалось снижение уровня ключевых метаболитов мозга, включая промежуточные продукты цикла трикарбоновых кислот, а они критически важны для митохондриальной энергизации. Природу психических заболеваний в тесной связке со здоровьем митохондрий разбирал в комплексном переводе лекций Эндрю Губермана: в этом и этом материалах.

Работа митохондрий клеток напрямую сказывается на производстве и чувствительности к нейромедиаторам, таким как глутамат, ГАМК и дофамин, а также к работе антиоксидантов. Кето-диета восстановила дефициты нейромедиаторов, особенно у самок мышей в группе APOE4, нормализовав большинство метаболитов в мозге до уровней, наблюдаемых в выборке APOE3.

Кето-диета полезна, но именно когда есть расстройство

Самки мышей в экспериментальной группе APOE4 дали наиболее выраженный положительный ответ на кето-диету. У самцов мышей и мышей APOE3 тоже наблюдались изменения микробиома кишечника, но это повлекло куда менее выраженное улучшение метаболизма мозга. Это указывает на гендерную специфичность метаболической уязвимости у носителей APOE4 и большую пользу таких вмешательств, как кето-диета, для самок.

Само собой, у исследования есть свои ограничения. Наиболее очевидное – исследование на мышах, поэтому результаты пока нельзя напрямую применить к людям. Концентрации метаболитов в мозге измерялись относительно, а не в абсолютных значениях. Исследование носило корреляционный характер, демонстрируя взаимосвязи, но не доказывая причинно-следственную связь между рационом питания, микробами и биохимией мозга. Кроме того, в исследовании не проверялись поведение и когнитивные функции, поэтому мы не знаем, приводят ли улучшения метаболизма к улучшению памяти или других функций.

Тем не менее, результаты подчеркивают влияние питания на здоровье и подчеркивают важность персонализированной медицины.

Вместо того, чтобы ожидать, что одно решение подойдет всем, возможно, лучше учитывать множество факторов, включая генотип, микробиом кишечника, пол и возраст. Поскольку симптомы болезни Альцгеймера, которые, как правило, необратимы после начала, обычно проявляются после 65 лет, о сохранении здоровья мозга следует думать задолго до этого, поэтому мы надеемся, что наше исследование сможет дать надежду многим людям благодаря раннему вмешательству.

Соавтор исследования Ай-Лин Линь, профессор медицинского факультета Университета Монреаля.

Что в итоге. Если вы здоровы, ваш мозг работает отлично, и вы довольны своим рационом, то бросаться с головой в кето-диету будет опрометчиво. Мягко говоря. А вот если есть предпосылки негативных маркеров, то стоит не столько искать волшебную таблетку, сколько пересмотреть комплексное отношение к жизни.

Про образ жизни, поведенческие паттерны, действующие вещества и многое другое, что служит во благо мозгу, психике и личной эффективности – читайте в материалах Neural Hack. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие статьи!