Сахарный диабет (СД) — самое распространенное эндокринное заболевание, которое входит в десятку ведущих причин смерти в мире. Многим людям известно, что существуют диабет 1-го и 2-го типа. Но недавно ученые выделили еще одну форму болезни — диабет 3-го типа, который приводит к деменции и снижению когнитивных функций. Рассказываем, почему он возникает и можно ли его избежать.
Термин «сахарный диабет 3-го типа» ввели для описания взаимосвязи между диабетом 1 и 2 типа и болезнью Альцгеймера (БА). Ученые рассматривают диабет 3-го типа как метаболический синдром у диабетиков, который приводит к инсулинорезистентности клеток мозга и нарушению метаболизма глюкозы в центральной нервной системе (ЦНС). Все это становится причиной гибели нейронов, снижения когнитивных функций и развития БА.
Общемировая заболеваемость БА на 2010 год составляла более 35 млн человек. Эксперты прогнозируют, что к 2030 году она увеличится вдвое.
Болезнь Альцгеймера — многофакторное заболевание. К основным факторам риска относятся пожилой возраст и генетическая предрасположенность. Другие триггеры болезни — черепно-мозговые травмы, сосудистые заболевания, депрессия, женский пол.
Кроме того, ученые предполагают, что БА может быть новым диабетическим осложнением, что могло бы объяснить растущее число людей с альцгеймеровской деменцией. Сахарный диабет — эпидемия XXI века. Число диабетиков с каждым годом катастрофически увеличивается. По данным Международной федерации диабета, в 2019 году в мире было 463 млн диабетиков, а к 2030 году их число достигнет 643 млн.
Инсулин напрямую влияет на работу мозга через клеточные и молекулярные механизмы. Поэтому абсолютный или относительный недостаток этого гормона при СД 1 и СД 2 может увеличивать риск развития болезни Альцгеймера.
Существует ряд гипотез для возможного объяснения того, почему у диабетиков возникает диабет 3-го типа.
Гормон инсулин был открыт в 1921 году канадским физиологом Фредериком Бантингом. Его основная функция — регуляция углеводного обмена. До второй половины XX века ученые считали, что инсулин не способен проникать через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), который отделяет центральную нервную систему от общего кровотока.
Однако в 1967 году было доказано, что у собак при внутривенном введении инсулина его уровень повышается в спинномозговой жидкости. Через 10 лет сам гормон и инсулиновые рецепторы обнаружили в мозге крыс. Так возникло предположение, что инсулин все же способен проникать в ЦНС.
В 1983 году появились доказательства того, что концентрация инсулина в человеческом мозге значительно превышает его концентрацию в крови. При этом больше всего инсулина содержится в гипоталамусе.
На сегодняшний день науке известно, что существует транспортная система, доставляющая инсулин и его рецепторы в ЦНС. Работа этой системы нарушается при ожирении, старении, сахарном диабете и болезни Альцгеймера. Из этого можно сделать вывод, что и при СД, и при болезни Альцгеймера мозгу не хватает инсулина.
В человеческом мозге около 100 млрд нервных клеток, и каждая из них связана с множеством других. Процесс обмена информацией между ними занимает доли секунды. Синаптическая пластичность — это «привычка» определенной нервной клетки часто подталкивать к активности свою соседку. Если такая привычка есть у множества нервных клеток, то возникают нейросети — команды активных нейронов, способных обучаться, действовать последовательно, обрабатывать запросы и запоминать информацию. Именно так формируются наша память и другие когнитивные навыки.
Получается, что если инсулина в головном мозге мало, то нейроны перестают быть активными, нейросети не образуются, а когнитивные способности снижаются.
В основе болезни Альцгеймера лежит процесс нейродегенерации — разрушение и гибель нейронов. Взрослые нервные клетки не способны восстанавливаться, их разрушение остановить невозможно. В результате гибели клеток мозга происходит деградация личности и наступает слабоумие.
Нейродегенерация может запускаться в том случае, если нейронам не хватает энергии, основным источником которой является глюкоза. Мозг — лидер по потреблению глюкозы среди внутренних органов. Примерно 25% ежедневно поступающей в организм глюкозы расходуется мозгом.
Процесс попадания глюкозы в нейроны частично контролируется инсулином. При СД 2 возникает резистентность клеток, в том числе и нейронов, к воздействию инсулина. В итоге транспортировка глюкозы внутрь нейронов нарушается. Это повышает их чувствительность к токсинам, запускает процесс клеточной гибели, приводит к снижению умственных способностей и развитию БА.
У людей с болезнью Альцгеймера нарушена транспортировка глюкозы в клетки тех областей мозга, которые непосредственно связаны с когнитивными функциями.
Гипергликемия, которая случается при сахарном диабете, создает идеальные условия для окислительного стресса. При окислительном стрессе снижается активность естественных антиоксидантов и образуются реактивные формы кислорода (свободные радикалы, пероксиды), разрушающие клетки и ткани мозга.
В одном из них приняло участие более тысячи людей с СД 1. Они прошли когнитивные тесты, в том числе нейропсихологический тест Халстеда-Рейтана по оценке состояния и функционирования мозга. В течение дальнейших 18 лет у испытуемых регулярно определяли гликированный гемоглобин (HbA1c) — биохимический показатель, отражающий средний уровень глюкозы в крови за предыдущие три месяца. Также в течение этого периода фиксировались эпизоды тяжелой гипогликемии.
Через 18 лет после начала исследования испытуемые вновь прошли когнитивные тесты. Результаты показали, что у людей с более низким гликированным гемоглобином умственные способности были развиты лучше. Например, у испытуемых с HbA1c > 8,8% показатели психомоторной эффективности были на 9% ниже, чем у людей с HbA1c < 7,4%. При этом частота тяжелых гипогликемий не была связана со снижением умственных способностей.
Один из диагностических признаков болезни Альцгеймера — атрофия (усыхание) головного мозга, при которой происходит гибель нейронов. При сахарном диабете тоже наблюдается уменьшение объема мозга. Американские ученые с помощью МРТ выяснили, что у людей с СД 1 плотность серого вещества ниже, чем у людей без диабета. Более низкая плотность серого вещества связана с высоким HbA1c, частыми гипогликемиями.
Серое вещество состоит из нейронов и является главным компонентом головного мозга. Соответственно, при снижении его плотности уменьшается и объем мозга.
Похожие результаты получены и у людей с СД 2. У них наблюдалась атрофия мозга с потерей объема серого, белого вещества и гиппокампа. Ученые установили, что уменьшение объема мозга вело к снижению умственных способностей. Другое исследование показало, что хроническая гипергликемия может быть основным триггером структурных изменений мозга при СД 2.
Один из ключевых факторов развития БА — накопление бета-амилоида в мозге. За 15 лет до первых симптомов заболевания из этого пептида в головном мозге образуются амилоидные бляшки — плотные отложения бета-амилоида внутри и снаружи нейронов. Внутри нервных клеток они постепенно увеличиваются в размере, образуя закрученные сплетения волокон. При болезни Альцгеймера их больше всего в височных долях.
Также при БА в мозге образуются нейрофибриллярные клубки — скопления белка в нейронах, которые постепенно разрастаются и разрушают нервные клетки.
Инсулинорезистентность при СД 2 повышает риск формирования амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков. Гипергликемия и окислительный стресс также вносят свою лепту в их образование.
На сегодняшний день нет доказанных способов, которые полностью бы предотвращали развитие болезни Альцгеймера. Однако если проанализировать результаты клинических исследований, то можно сделать вывод, что лучший способ профилактики болезни Альцгеймера у диабетиков — тщательный контроль сахаров и хорошая компенсация заболевания.
Физическая активность — эффективный способ сохранения когнитивных функций и профилактики БА. Физические упражнения ускоряют нейрохимические процессы в мозге, повышают чувствительность клеток к инсулину, способствует образованию новых нейронов.
Ученые из Эдинбургского университета провели лонгитюдное исследование с участием 460 человек. Сначала участники эксперимента прошли когнитивный тест в возрасте 11 лет. Затем в возрасте 79 лет они прошли аналогичное тестирование. Кроме того, были обследованы работа их легких и показатели физической подготовленности (скорость ходьбы, сила жима руки). Ученые обнаружили прямую связь между физическим состоянием и умственными способностями.
Ученые Университета Северной Каролины обследовали 90 здоровых пожилых женщин с геном, способствующим развитию БА. Дамы с более высокой физической подготовкой лучше справлялись со слуховыми, вербальными и счетными тестами.
Способствует профилактике болезни употребление некоторых продуктов:
Продуктов с высоким содержанием омега-3 жирных кислот, которые играют первостепенную роль в поддержании здоровья нервной системы и защищают мозг от старения. Много омега-3 жирных кислот содержится в жирных сортах рыбы, семенах льна, чиа, кунжуте, грецких орехах, фасоли, цветной капусте.