Периодическое вдыхание больших доз углекислого газа, по-видимому, выводит из мозга белки амилоид и тау, которые связаны с болезнью Альцгеймера, за счет стимуляции глимфатической системы.
Автор: Карисса Вонг
Небольшое исследование показало, что периодическое вдыхание высоких концентраций углекислого газа в течение получаса выводит из мозга белки, связанные с болезнью Альцгеймера. Воздействие газа меняет характер сужения и расширения кровеносных сосудов в мозге во время бодрствования, имитируя активность, которая происходит во время глубокого сна. Это, в свою очередь, активизирует глимфатическую систему, которая удаляет накопившиеся продукты обмена веществ, которые могут нанести вред.
Исследование 2025 года предполагает, что такой же подход может помочь при болезни Паркинсона, выводя из организма белок альфа-синуклеин. «Если у вас есть какое-либо заболевание, вызванное или усугубляемое накоплением отходов, это может быть полезно», — говорит Сефира Райман из Университета Нью-Мексико в Альбукерке. Ни у одного из участников не возникло побочных эффектов. Однако необходимо оценить долгосрочные последствия. «Несмотря на то, что углекислый газ изучается как потенциальное терапевтическое средство, людям не следует пытаться вдыхать его в домашних условиях, — говорит Райман. — В ходе исследований участники получают тщательно контролируемые дозы под постоянным медицинским наблюдением с использованием специального оборудования, которое обеспечивает безопасность на протяжении всей процедуры. Вдыхание более высоких концентраций углекислого газа вне этих контролируемых условий может быть опасным, а в некоторых случаях и смертельным».
Глимфатическая система мозга, отвечающая за выведение отходов жизнедеятельности, состоит из сети каналов, окружающих кровеносные сосуды и собирающих отработанную жидкость, выделяемую клетками мозга. Она наиболее активна во время глубокого сна, когда медленные волны мозга заставляют кровеносные сосуды расширяться и сужаться примерно раз в 30 секунд. «Это расширение и сужение сосудов по сути служит насосом, который выводит отходы из мозга», — говорит Райман, представивший результаты исследования на прошлой неделе на Международной конференции Ассоциации Альцгеймера в Лондоне.
Чтобы имитировать эту перекачку крови, пока человек бодрствует, Райман и ее коллеги воспользовались тем фактом, что при повышенном уровне углекислого газа в крови кровеносные сосуды временно расширяются, поскольку организм пытается избавиться от газа и снабдить ткани большим количеством кислорода.
Команда исследователей набрала 12 человек, у восьми из которых не было признаков когнитивных нарушений и наблюдался нормальный уровень тау-белка — белка, который при болезни Альцгеймера может неправильно сворачиваться и образовывать клубки. У четырех других участников был повышен уровень одной из форм тау-белка в крови, что указывает на его высокий уровень в мозге, а у троих наблюдались легкие когнитивные нарушения.
Всем участникам провели сканирование мозга, пока они носили маску, которая попеременно подавала воздух, содержащий около 0,05 % углекислого газа — столько же, сколько мы вдыхаем при каждом вдохе, — и воздух с 5 % углекислого газа. Это переключение происходило каждые 35 секунд в течение получаса. Исследователи обнаружили, что периодическое воздействие высоких концентраций углекислого газа заставляет кровеносные сосуды мозга сокращаться, как это происходит во время глубокого сна, стимулируя глимфатическую систему.
Команда также взяла образцы крови до и после получасового сеанса. Через 15 минут уровень бета-амилоида — белка, который присутствует в мозге всех людей, но при болезни Альцгеймера образует скопления, — повысился в крови всех участников. «Это говорит о том, что данный нейродегенеративный маркер лучше выводится из мозга», — говорит Райман.
Вмешательство также способствовало выведению тау-белка, но только у тех, у кого наблюдались признаки снижения когнитивных функций. По словам Раймана, это может быть связано с тем, что в мозге этой группы изначально было больше тау-белка. Однако примерно через час после окончания вмешательства показатели выведения амилоида и тау-белка вернулись к исходному уровню. По словам Винсента Тэя из больницы общего профиля Чанги в Сингапуре, необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, влияет ли это на риск развития болезни Альцгеймера или ее прогрессирование в долгосрочной перспективе, а также как часто нужно будет проводить такие процедуры.
«Несмотря на то, что это действительно интересная работа, важно понимать, что предстоит сделать еще очень многое, чтобы понять, принесет ли это какую-либо клиническую пользу. А пока людям нужно быть очень осторожными — мы не можем рекомендовать вам пробовать это дома, потому что изменение того, что вы вдыхаете, может быть опасным», — говорит Ник Фокс из Университетского колледжа Лондона.
Но если этот подход окажется эффективным, он может помочь людям с целым рядом нейродегенеративных заболеваний, считает Джефф Илифф из Вашингтонского университета в Сиэтле. «Интересно, что стимуляция этих [глимфатических] механизмов выведения не связана конкретно с амилоидом, но может помочь вывести амилоид, тау-белок, альфа-синуклеин и воспалительные молекулы. Так что можно предположить, что этот подход может оказывать гораздо более широкое воздействие на мозг и иметь гораздо более широкое применение, выходящее за рамки болезни Альцгеймера», — говорит он.
По словам Райман, исследователи также могли бы рассмотреть возможность проведения терапии с помощью портативного устройства в домашних условиях. По ее словам, это может быть предпочтительнее существующих способов стимуляции глимфатической системы, которые обычно предполагают использование лекарств.