ученый спор о нейронах

[avva]

Беседа о том, чем могут питаться нейроны

http://stelazin.livejournal.com/95016.html?thread=5397800#t5397800

закончилась достаточно типично, хоть в данном случае и несколько неожиданно: "Мне надоело по сто раз доказывать, что дважды два четыре".

Comments

[spamsink.livejournal.com]

Тема облигатной аэробности нейронов, в отличие от тех же миоцитов, осталась нераскрыта.

[avva.livejournal.com]

Анаэробное дыхание дает очень мало АТФ по сравнению с аэробным: 2 молекулы АТФ из одной глюкозы в сравнении с ~35. Его можно сильно ускорить по сравнению с аэробным, но человеческий мозг не может увеличить производство АТФ анаэробным способом в десять, скажем, раз. Поэтому в отсутствие кислорода нейронам просто не хватает АТФ.

А мускулы во время интенсивного напряжения именно что могут производить АТФ анаэробно в 10 раз и даже более интенсивно (плюс они продолжают дышать аэробно - ведь к ним не прекращается доступ кислорода, просто аэробных АТФ не хватает для их активности). Как именно им это удается? Во-первых, в мышечных клетках более эффективные мембранные транспортные белки, которые вгоняют в клетку глюкозу, у них больше пропускная способность, чем в нейронах. Во-вторых, регуляция самого процесса гликолиза позволяет его резко ускорить (подробностей этого я не знаю). Результатом этого анаэробного гликолиза является, через пируват, лактат (молочная кислота), он накапливается, пока мы не отдышимся и не сможем его аэробно отдышать через цикл Кребса.

В очень интересной книге (есть на library.nu, если любопытно) The Brain Without Oxygen: Causes of Failure - Physiological and Molecular Mechanisms for Survival, Lutz, Nilsson & Prentice это объясняют (обзорно, потом еще в подробностях) так:

Under normoxic conditions more than 95% of the brain ATP is produced aerobically, whereby each mole of glucose is oxidized by 6 moles of O_2 to yield, theoretically, 36 moles of ATP [...] By contrast, anaerobic glycolysis - the breakdown of glucose to piruvate or lactate - only yields 2 moles of ATP per mole of glucose. Under normal (fully aerobic) conditions, lactate production accounts for only a negligible (<4%) amount of the glucose metabolized, thus most glucose consumed is fully oxidized. However, during anoxia, glycolysis is the only pathway by which ATP can be produced. Thus, to fully compensate for the loss of oxidative ATP production, the anoxic brain would have to increase its glycolitic rate more than 10 times. Very few brains, if any, can accomplish this.

В этой книге подробно рассказывается, как в виде очень редкого исключения некоторые виды позвоночных (напр. определенные североамериканские черепахи) могут жить дни и недели без кислорода. И действительно, у них в мозгах есть адаптации, позволяющие им намного лучше стимулировать анаэробный гликолиз, а также резко снижать энергетическую потребность нейронов на долгое время.

[rezoner.livejournal.com]

Откровенно говоря, Вашего собеседника можно понять.

[etonei.livejournal.com]

"он всё читал с равным вниманием; если бы ему подвернули химию, он и от нее бы не отказался"

Мы знакомы много лет, и все равно есть стойкое ощущение, что ты - интернет-проект :). КОГДА ты это читать-то успеваешь?!

[askold.livejournal.com]

я тоже шоке

[arpad.livejournal.com]

Ты там поосторожнее. Я не в теме но судя по стилю дискуссии ты можешь совершать стандартную ошибку непрофессионала - неправильные предположения по умолчанию приводящие к диалогу глухих.

Для меня - если разговор со мной заканчивают вот так - это red light. Может означать что я чего-то глубоко не понимаю.

[vodianoj.livejournal.com]

Мне кажется, что стиль автора всё таки наводит на подозрения о некоторой его недобросоветности в исследовании.

[avva.livejournal.com]

Твое предупреждение весьма уместно, но я да это понимаю, и всю дорогу делаю бешеную на это поправку. Т.е. я заново нашел и очень внимательно прочитал *несколько* разных описаний в источниках (включая специально именно учебники, чтобы избежать проблемы контекста, предполагаемого в продвинутых статьях) перед тем, как делать какое-то утверждение.

На данный момент я склоняюсь к мысли, что беседовал не с знатоком биохимии мозга, а с человеком, который в *лучшем* случае "плавает" в ней (но очень хорошо умеет симулировать стиль знатока - об этом я уже писал). Он не знает вещей, которые написаны в любом начальном учебнике биохимии (и да, я специально посмотрел в несколько разных, чтобы проверить этот факт и перепроверить себя), и реально говорит чепуху, описывая энергетический метаболизм нейрона.

Конечно, все еще может быть, что верно то, что ты говоришь, несмотря на мои усилия проверить именно этот вариант. Может быть, что я дико не понимаю контекст и очевидные в данной области предположения, и что все, что он говорит, верно итд. Но после того, как я это тщательно проверил, насколько смог, голословные утверждения в этом духе (как есть тут в комментах) меня не убедят. Если это действительно так, человек, понимающий в биохимии, может это показать с помощью аргумента.

Чайницкий взгляд.

[sam-spb.livejournal.com]

Цинга - 1941 год. Дед всю жизнь ходил с вставными челюстями. Вывезли из блокадного Колпино (пригород Ленинграда) и на Север, в учебку подплавсостава. А настоем хвои(как я думаю) поначалу не умели отпаивать.

Гипогликемия - вещь оч. знакомая, хотя больше интересует её предупреждение. Врагу не пожелаешь пропустить пункт питания на лыжном марафоне(если конечно не готовился бегать без кормежки) Но ИМХО это общее состояние мозга, когда организм переходит с глюкозного питания на расщепление жиров. Свет-то мигает, у некоторых очень сильно. ;)

А применительно к диетам , я бы сказал, что вопрос количества еды - привычка с детства, а вот количество и качество физ. активности - личный выбор каждого.

[mopexod.livejournal.com]

Там народ внизу помягче выразился, чем я.

Тебе никогда не приходилось беседовать о программировании с начинающим сисадмином, который начитался "все языки программирования за 21 день", журнала "Byte" и статей про "как сделать красивые окошки на бейсике", найденных гуглом?

[avva.livejournal.com]

Скажи, ты разбираешься в этой теме, или нет?

[dimrub.livejournal.com]

Я регулярно беседую на интервью с людьми об их проектах, включая проекты в областях, в которых я ни черта не смыслю. Минимального ума и здравого смысла часто хватает, чтобы заставить "специалиста" задуматься. Как вариант, вместо того, чтобы думать, специалист может начать напирать на свой авторитет. Зрелище неприглядное.

[vodianoj.livejournal.com]

Ага, хочется прдложить вместо этого один раз докозать, что дважды двести - четырето :-)

Но вообще чувака можно понять - он толкает речь, а не ведёт дискуссию. Он спустился с гор и пошёл просвящать массы, и тут вдруг какой-то представитель массы говорит, что мол и знания каки-то не очень хорошие, и мол надо бы вернуться ещё в горы назад на пару лет. Другие, вот принимают и только нахваливают и ещё просят, а этому вот надо обязательно праздник испортить.

[the-netwalker.livejournal.com]

"в интернете опять кто-то не прав".

Начинаешь понимать, что диалог:
- ололо ты казел!
- пшел нахер дибил!

значительнее конструктивнее в плане сбережения времени, чем долгие ученые споры с кропотливым подбором ссылок и цитированием. Результат-то одинаковый, никакой.
:)

[avva.livejournal.com]

Я лично от этого разговора получил *огромную* для себя пользу - т.е. не от самого разговора, ясно, а от материала, который нашел, чтобы проверить свои утверждения и утверждения собеседника. Это жутко интересно, помимо прочего. Правда, и времени потратил немало, это да.

[dimrub.livejournal.com]

Здорово, что ты эту тему затронул. Скажи, а ты читал что-то биохимическое с азов? Если да, что порекомендуешь почитать на эту тему?

[avva.livejournal.com]

Еще нет; я к этому подходил больше со стороны диет, и читал суммарные изложения биохимии питания в серьезных диетических источниках, но не более того. Но теперь намереваюсь. Биохимия, оказывается, потрясающе интересная штука.

Я, однако, опасаюсь, что перед биохимией надо бы читать про органическую химию, а перед ней - про неорганическую, и это все меня пугает. Я забыл даже почти все, что учил в средней школе.

with all due respect

[afuchs.livejournal.com]

Я совершенно ничего не понимаю в этой теме.
Я хочу вам рассказать о моём впечатлении о вашей дискуссии человека, который не в теме (тем более, что речь о стелазине началась именно в этой перспективе).

Я вижу человека, который тоном специалиста веш/щает какие-то непонятные мне вещи - идёт поток информации, основанной на каких-то его соображениях. Он, возможно, заблуждается или переоценивает свои знания и опыт, а возможно, просто ошибается, как любой учёный или специалист. (А может, он шарлатан, я не могу сказать).

В его поле деятельности появляется дилетант, прочитавший несколько статей, и ещё несколько статей во время дискуссии, подбирая материал для подтверждения своих мнений. Он спорит с ним со своих (возможно, ошибочных) позиций. Дилетант настаивает с пылом дилетанта (where angels fear to tread... no offense intended), подыскивая подходящий материал в море информации, совершенно ему незнакомом. Может ли дилетант правильно сформулировать свою null hypothesis, чтобы потом её подтвердить в споре? Имеет ли смысл этот спор вообще, если у одного штанген-циркуль, а другой выламывает доски из забора? Наверно, нет.
Какова будет реакция среднего учёного, даже глупого специалиста? Он скажет: используйте ту информацию, которой вы, как вам кажется, располагаете, в ваших практических целях; о теории с вами спорить невозможно.

Т.е. вы уж извините, но вы (ваш герой в дискуссии, то бишь) выглядите, независимо от правоты ваших источников, не очень солидно в данном аспекте.

Я помню, как читал много лет назад статьи по лингвистике, например, и очень хорошо понимал, что там написано - не дурак был, вроде, с высшим образованием, инженер. Через несколько лет, бывало, мне попадались те же самые статьи, и я понимал, что то, что я тогда понимал, было, конечно, правильно, но совершенно ни к чему ни в каком разговоре о лингвистике. Я даже однажды написал длинный мейл в один список рассылки о прескриптивизме и соответствующих лингвистических учреждениях, и мне ответили что-то вроде "I don't know what to do with this diatribe". И у меня заняло несколько лет понять, почему мой мейл не вызвал тогда оживлённой дискуссии.
Это, конечно, не к делу, вы уж извините.

Вам здесь часто пишут: вы не владеете и т.д., не нужно лезть. Вы упрямо отвечаете: а вы разбираетесь в данной теме? только о ней хочу говорить, по делу. Мне кажется вполне нормальным, что по делу специалисты здесь говорить не будут. И их позиция не обозначает, что в данной конкретной ситуации вы (ваши информанты) не правы по существу.

При этом, в большой части случаев ваши слова звучат убедительно, как слова человека, не просто почитавшего, но местами проступает тон, показывающий, что вы ведёте спор от имени Истины и Цивилизованного Общества. Подобный тон мне встречался, например, в пропаганде партии зелёных, направленной против генной инженерии.

Но это мои впечатления, человека, не разбирающегося в данной теме совершенно. Если вам интересно.

Re: with all due respect

[affidavid.livejournal.com]

Великолепное описание дискуссии, не убавить, ни прибавить. Маленькое дополнение: врачи изучают не классическую биохимию, а медицинскую биохимию. Это довольно разные дисциплины, поскольку медицинская биохимия горадо более узкая наука, и многие фундаментальные вещи просто игнорирует, как не имеющие немедленной практической ценности.

рекомендация

[(Anonymous)]

когда человек всегда позиционирует себя как знающий больше вас, картина проясняется через пару-тройку вежливо сформулированных наводящих вопросов.

Как правило в таких случаях выясняется, что человек придерживается весьма альтернативной точки зрения по данному вопросу, и разговор становится бессмысленным.

Re: рекомендация

[avva.livejournal.com]

Проблема в том, что тут трудно с альтернативной точкой зрения - это элементарный материал из учебников биохимии. Альтернативной точки зрения "нейрон может питаться ТОЛЬКО глюкозой" не существует с конца 60-х. Ее реально не существует.

[yelya.livejournal.com]

Посмотрите вот эту статью: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2857668/
С первого взгляда на предмет становится очевидным, что нейроны, безусловно, имеют способность использовать кетонные тела в качестве питания - это к Вашему спору со стелазиным. Но вот вопрос о последствиях (кратковреэнных и долговременных) такого питания пока остается открытым - мне кажется, что в этом, по большей части, и состоит суть вашего спора. Довольно давно известно, что переход нейронов на питание кетоновыми телами связан со всевозможными патологическими процессами, но из этого, конечно, нельзя сделать обратный вывод о том, что питание кетоновыми телами само по себе способно спровоцировать патологические процессы (то есть, установить причинно-следственную связь). Посмотрите последнюю главу статьи, там как раз описывается токсичность кетоновой диеты, хотя не похоже, что этот вопрос хорошо изучен.

[avva.livejournal.com]

Спасибо, обязательно почитаю. Я еще хотел поблагодарить вас за рекомендацию учебника Stryer'а, в котором обнаружилось подробное обсуждение метаболических изменений при голоде, целиком подтверждающее все, что я говорил до сих пор. Сомневаюсь, что это что-то изменить в реакции собеседников, но тем не менее. Длинная цитата здесь: http://avva.livejournal.com/2393475.html?thread=82677379#t82677379

[jozhin.livejournal.com]

Несколько странно все это.
Вроде бы вопрос о том, питается ли мозг только глюкозой, или может использовать и кетоновые тела, имеет простой ответ:
1. "да" - ссылка
2. "нет" - ссылка
3. "нет научного консенсуса" - ссылки
3. "только в очень экзотических случаях" - ссылка
4. "не знаю" - легитимно
5. "вам этого не понять, я специалист" - шарлатанство.
Это не квантовая механика в двух словах.
К чему здесь разговоры о безграничном научном авторитете врача, решительно неясно.
Вряд ли, кстати, судя по манере вести дискуссию речь о враче-исследователе, подобные манеры на раз истребляются на научных семинарах. Например, на семинарах по физике бывают гости, электронщики к примеру. Вопросы могут быть самой разной степени дикости, отвечать на них, тем не менее, принято. Работал с врачaми, все нормально они могут объяснить, если надо и если сами понимают, конечно.
Кстати о биохимии - медики, за редким исключением, не химики (а заодно не физики и не математики). В том же журнале была забавная перебранка о том, является ли фенотропил вариантом амфетаминов. Там, правда, в итоге аргументация свелась не к "два плюс два равно двадцать два", а к "с наркоманами, способными ночью формулу кокаина написать, не общаемся".
Вобщем, впечатление, что пишет автор выпукло и живо, спекулирует охотно, дискутирует ужасно, за руками стоит следить, всерьез воспринимать нельзя даже на собственном поле.

[avva.livejournal.com]

Вобщем, впечатление, что пишет автор выпукло и живо, спекулирует охотно, дискутирует ужасно, за руками стоит следить, всерьез воспринимать нельзя даже на собственном поле.

Да, у меня в итоге складывается похожее впечатление.

[kapla55.livejournal.com]

Я не специалист в обсуждаемом вопросе, но по форме дискуссии впечаление что stelazin не прав. Если вопрос настолько фундаментален, что специалисту не хочется тратить время для объяснения "элементарщины", то всегда можно дать сылку на книгу или статью, где этот вопрос подробно рассмотрен. Тем более что stelazin ведет блог не узкоспециальный, а направленный на широкую аудиторию, а значит вполне нормально "снизойти".

[p-k-zombie.livejournal.com]

(если что - я по профессии физик, в биологии никогда профессионально не работавший, но изучавший биофизику по учебнику Волькенштейна и биохимию по Комову и Шведовой, плюс увлечение органической химией в далекой молодости).

Мне кажется, в дискуссии смешиваются два аспекта - биологический и медицинскй. На биологический вопрос о том, могут ли нейроны частично замещать глюкозу оксибутиратом, ацетоацетатом и прочим ацетоном ответ однозначный - да, могут; описаны конкретные условия когда так бывает (голодание, диабет первого типа). С этим, мне кажется, согласны все. Медицинский же вопрос состои в том, имеет ли это какое-либо практическое значение в диетологии. Как я понимаю, stelazin и staren уверены, что не имеет - и в этом я склонен им доверять - потому что описанная кластеризация статей в пользу обратного вокруг пары авторов - очень знакомое явление. Обычно это плохой признак.

[avva.livejournal.com]

Со Стелазиным мы вообще не обсуждали практическое значение. С ним у меня была только дискуссия о биологическом вопросе, в которой он писал, например, "По моему, это какое-то гонево. Вы без мозга останетесь через минуту" и "Кетоновые тела не вытесняют и не замещают гликолиз". И мне кажется, что этот вопрос можно считать закрытым.

Теперь о диетологии. Мне кажется, впечатление кластеризации статей несколько искусственное, и вызвано тем, что я много цитировал именно этих двух авторов, а это потому, что они мне под руку попадались, как отцы-основатели расследования роли кетонов в церебральном метаболизме. Но эти авторы вообще ведь исследовали главным образом чистое голодание, а не кетоническую диету.

Про кетоническую (или кетогенную, как ее там по-русски) диету есть огромное количество статей, особенно в последние годы, которые вроде бы никак не кластеризуются. Это вдобавок к тому, что она очень хорошо изучена исследователями эпилепсии, где применяется уже 80 лет (этот факт, понятно, ничего не говорит о ее пригодности к худению, но важен для разговора о ее возможных рисках и побочных эффектах). staren не в курсе всей этой литературы и была уверена, что данная диета релевантна только для эпилепсии. Но это просто не так, и вопрос легко проясняется - ссылками на примеры статей, поиском в Pubmed и просмотром названий статей, итп. Так что да, это имеет практическое значение.

P.S. В поддержку своих слов о переходе мозга в значительной степени на кетонное питание я цитировал главным образом статьи, где этот эффект демонстрируется на примере голодания. Можно попробовать возразить мне, что в случае кетогенной диеты, не похожей на голодание (собственно, часто она очень высококалорийна, хотя вес так не сбросишь), этот эффект не показан. Но на самом деле из описания того, как это происходит, видно, что все движется отсутствием или очень малой дозой углеводов в диете - определяющей характеристикой кетогенной диеты. Есть некоторые нюансы: например, на кетогенной диете едят белки, чтобы стараться поддерживать мышечную массу, но много их есть нельзя, потому что глюконеогенез сделает из них много глюкозы и мозг переключится обратно на нее. Поэтому тщательно следят за количеством белков. Но, учитывая эти нюансы, механизм замещения гликолиза кетоновым метаболизмом работает точно так же, просто не до такого предела, как при полном голодании. Это можно при желании подтвердить ссылками на разные статьи и книги уже конкретно про кетогенную диету.

[am.livejournal.com]

Мне показалась, что причина недопонимания в том, что сначала он упоминал анаэробную и аэробную части гликолиза отдельно, а потом, когда речь шла о гликолизе в нейронах, имелась ввиду только аэробная часть (та, что что с участием окислителя НАД+, либо реакция окисления лактата в пируват). Вы, наверное, под аэробным окислением подразумевали цикл Кребса, в первую очередью Вероятно.

[stelazin.livejournal.com]

Окей, хорошо. Вынесу еще раз вопрос из треда.
1. Предположим, что головной мозг в условиях дефицита глюкозы переходит на кетоновые тела и лактат. Тогда как вы думаете, почему при падении сахара крови случается гипогликемическая кома? И почему при введении глюкозы пациент из этого состояния выходит, причем быстро? Почему мозг не переключается на лакатат или бета-гидроксибутират, как считаете?
2. Если ногу пережать жгутом, ткани проживут в районе 40 минут, плюс/минус. Если шею пережать жгутом, ткани проживут пару минут, а то и меньше. Оба эти утверждения неоднократно проверены на практике. Как вы полагаете, почему такое происходит?

[avva.livejournal.com]

1. Потому что их мало в крови. Не на что переходить. У мозга нет никакого способа сказать печени: пусти-ка мне в кровь немедленно в 20 раз больше кетоновых тел, чем ты обычно пускаешь. А у печени нет способа это сделать.

А во время голодания это происходит постепенно благодаря тому, что оксалоацетат участвует и в цикле Кребса, и в глюконеогенезе. Обычно в печени ацетил-КоА, который образуется при распаде жирных кислот, немедленно идет в цикл Кребса при помощи оксалоацетата; только малое количество идет на кетоновые тела. Но при голодании печень начинает гнать глюконеогенез все больше и больше, и он начинает расходовать имеющийся оксалоацетат. Ацетил-КоА не может войти в цикл Кребса, и синтезируется вместо этого в кетоновые тела в возрастающем количестве.

Если ввести глюкозу, то все нормально, есть энергия для мозга.

2. Без кислорода нет цикла Кребса, а без цикла Кребса нет АТФ для мозговых клеток. Нейроны не могут без энергии и им она нужна в огромном количестве. Но то, где вы говорили что-то странное в нашей беседе у вас - это что они получают ее из гликолиза. Они получают ее почти полностью из цикла Кребса (который можно считать частью аэробного гликолиза, конечно, но в любом случае это цикл Кребса). Из собственно гликолиза они получают лишь несколько процентов энергии мозга в виде двух АТФ и одной НАД-Н - мелочь в сравнении с 36 АТФ цикла Кребса. Они не могут, в отличие от миоцитов, увеличить этот анаэробный гликолиз в десятки раз и получить гору АТФ.

Давайте не пережигать жгутом, давайте поместим человека в газ без кислорода. Глюкоза у него есть, кислород кончается. Что делает мозг? Если, как вы писали, главное для нейронов - эти два АТФ и один НАД-Н, то он может спокойно продолжать их гнать, для этой реакции кислород не нужен. Но на самом деле у него немедленно начинается огромная энергетическая нехватка, и никакой гликолиз (анаэробный, без цикла Кребса) не помогает.

[Юрий Марущенко (from livejournal.com)]

Интересная была дискуссия, спасибо!
Кстати, касательно кетоза и питания мозга в частности, я недавно открыл для себя замечательную книгу:
The Ketogenic Diet: A Complete Guide for the Dieter and Practitioner. Автор: Lyle McDonald.
Более подробного и так хорошо написанного труда о кетозе я не встречал.
Копия книги доступна по ссылке: http://membres.multimania.fr/robody3/Ebooks/The_Ketogenic_Diet.pdf

[avva.livejournal.com]

Спасибо! Я с ней хорошо знаком, но другим копия может пригодиться.