L-серин – мощен невропротектор и надежда за лек срещу болестта, която погуби Стивън Хокинг

Ако сте гледали „Теорията на всичко“ - биографичният филм за гениалния теоретичен физик Стивън Хокинг, вероятно сте проследили симптомите на коварната болест, която поразява един от най-големите умове на нашето време. Става дума за амиотрофичната латерална склероза (АЛС) или болестта на Лу Гериг –  неврологично заболяване, характеризиращо се с прогресивна дегенерация на моторните неврони (клетки в гръбначни и главния мозък), като това води до парализа и смърт. АЛС е описана за първи път през 1869 г., но едва през 1939 г. Лу Гериг насочва вниманието на сънародниците си и световната общност към заболяването. Болестта сложи край на кариерата на популярния бейзболист и все още се свързва с името му.

АЛС е особено мъчително за страдащия заболяване, което води до атрофия на мускулите и мозъкът изгубва напълно способността си да ги контролира. Един от симптомите са мускулните спазми. За разлика от болестта на Алцхаймер, тази болест невинаги уврежда разума на болния. Знаете, че дори Стивън Хокинг, прикован на инвалидна количка, продължаваше да работи. Трябва да се отбележи, че случаите на АЛС (като при Стивън Хокинг), които са успели да оцелеят повече от 50 години от първата диагноза, са много редки. Подобен е и случаят с един от гениалните китаристи на XX век – Джейсън Бекер, който заболява от тази болест едва когато е на 19 години. Бекер развива способността си да комуникира посредством уникална система от знаци (измислена от баща му), подавани чрез движения на очите.

Засега науката още не е открила лекарство срещу амиотрофичната латерална склероза, а по-скоро се търсят начини за облекчаване на тежкото състояние на заболелите. Смъртта настъпва от инфекции на дихателните пътища или дихателна недостатъчност на мускулите. Обикновено засяга хора на възраст от 40 до 60 години и средната преживяемост от откриването на първите признаци на АЛС до смъртта е от три до пет години.

Пробиви в тази посока обаче не липсват и аминокиселината L- серин се свързва с един от тях. Добрите новини не свършват дотук, тъй като гореспоменатото откритие може да бъде полезно и при други дегенеративни мозъчни заболявания, включително Паркинсон и Алцхаймер.

Пробив за L-серин

Откритието, което може да има положителен ефект върху дегенеративните мозъчни заболявания, не идва от добре известен университет, голяма фармацевтична компания или правителствена лаборатория. Автор на това откритие е етноботаникът Пол Кокс. Етноботаниката изучава използването на растения в ритуали и диета от местните народи. В края на 90-те Кокс, който получава докторска степен от Харвард, се интересува от мистерия, която озадачава изследователите от десетилетия. Той се опитва да разбере защо местните жители на Гуам (един от марианските острови в Тихия океан, владение на САЩ) са над сто пъти по-склонни да развият симптоми, често свързани с дегенеративни мозъчни заболявания като АЛС, Алцхаймер и Паркинсон: неясен говор, парализа на лицето, загуба на двигателни умения, неподвижност и деменция. Отговорът е открит през 2002 г., когато ученият предполага, че коренните жители на острова от племето чаморо се отравят всеки път, когато ядат любимия си деликатес: прилеп, сварен в мляко…

През 2002 г. Кокс и Оливър Сакс, покойният невролог и автор на книги като The Awakening (по която е направен филм със същото име с Робин Уилямс) и The Man Who Mistook His Wife for a Hat, публикуват статия в списание Neurology, очертаващо теорията, че токсичното съединение бета-метиламино-L-аланин (BMAA), което причинява дегенерация на мозъка, е открито в големи количества в месото и червата на прилепите. Проучвания, включващи други популации по света, предимно в Съединените щати и Франция, също показват, че повишените нива на BMAA в хранителни източници, различни от прилепите, също са свързани с развитието на АЛС.

Общото за всички тези случаи е отравяне с BMAA - съединение, присъстващо в цианобактериите, най-старият вид живи организми на земята. А прилепите в Гуам се хранят със семената на саговата палма. Необичайната коренова система на това растение гъмжи от цианобактерии. В други части на света необичайни пикове в честотата на АЛС са причинени от цианобактерии от други източници. Цианобактериите често се наричат ​​синьо-зелени водорасли. Съществуват в океани, езера, езера, дори локви, под дюните на пустините от Кувейт до Аризона. Често цианобактериите просто са пълни с BMAA. И местните жители чаморо в крайна сметка са получавали свръхвисоки дози от токсин, с който всички се сблъскваме през цялото време. 

Как L-серинът противодейства на BMAA токсичността

Разрушаващото мозъка действие на BMAA се основава на промяна на формата на мозъчните протеини чрез заместване на L-серин. Просто казано, BMAA и неговата по-токсична форма, нитрозо-бета-метиламино-L-аланин, изтласкват аминокиселината L-серин от мозъчните клетки, а заместването на BMAA с L-серин в протеините, произведени от мозъчните клетки, води до нестандартен оформен протеин. Резултатът е дегенерация на протеини и токсичност за мозъчните клетки. Протеините не се „нагъват“ правилно. Неправилно „нагънати“ протеини са тези с различна от нормалната форма и това води до невротоксичност и дегенерация. Установено е, че 25% от хората над 85 години имат голям брой такива увредени протеини и развиват невродегенеративни заболявания.

Голяма част от първоначалните изследвания са направени от учени, работещи в Cox Brain Chemistry Laboratories в Джаксън Хоул, Уайоминг.

Възможно действие на BMAA при болестта на Алцхаймер

BMAA в мозъка също може да доведе до образуването на бета-карбонатен токсин. Това съединение може да се свърже с невротрансмитерни рецептори на мембраните на мозъчните клетки, включително рецептори, наречени NMDA (N-метил-D-аспартат). Този процес от своя страна може да доведе до смърт на мозъчни клетки поради редица причини, поради което клетките стават по-податливи на увреждане.

Експериментални изследвания на BMAA и L-серин

В предклинични проучвания мозъчните клетки, изложени на BMAA, също са били изложени на L-серин. Това предотвратява образуването на неправилно нагънати или разгънати протеини. В допълнение, L-серин предотвратява увеличеното производство на ензим, който причинява BMAA-индуцирана смърт на мозъчни клетки.

Проучване от 2016 г. на учен от университета в Маями дава ясна представа за значителната роля на L-серин в защитата на мозъка. Маймуни, които носят ген, свързан с повишен риск от развитие на Алцхаймер при хората, са хранени с банани с високо съдържание на BMAA, L-серин или комбинация от тези вещества. Както плаките, така и заплетените плетеници от влакна, характерни за болестта на Алцхаймер, са открити в мозъците на маймуни, на които е даван BMAA, но маймуните, които също са получавали L-серин, имат 80-90% по-малко такива плетеници в мозъчната тъкан.

Клинични изпитвания с използване на L-серин при АЛС

Предклиничните проучвания на L-серин при АЛС се оказват толкова обещаващи, че L-серинът сега се използва в изпитвания върху хора, за да се определи колко полезен може да бъде при това изтощително заболяване. Първото проучване, клинично изпитване фаза 1, беше проведено, за да се определи безопасността на дози от 0,5, 2,5, 7,5 и 15 g, приемани два пъти дневно. Пациентите, лекувани с L-серин, са сравнени с групата на плацебо и в пет други клинични изпитвания. Първичният резултат показа, че L-серинът е безопасен при всички дози. Проучването също така сравнява променения спад във функционалността, измерен чрез прегледаната скала за функционална оценка на АЛС (ALSFRS-R), с групата на плацебо. Резултатите на фона на приема на L-серин в доза от 15 g са  невероятни! Тази доза радикално намалила спада във функционалността с 85%. В момента се провежда клинично изпитване от Фаза 2 в Медицински център Дартмут-Хичкок.

Жителите на Огими

Остров Окинава е известен с дълголетието и доброто здраве на своите жители. Отдалеченото село Огими в северната част на острова с население от 4000 души се смята за прототип на „селото на дълголетието“. Според Световната здравна организация това малко селце е дом на най-много столетници на глава от населението. Вероятно много фактори допринасят за здравето и дълголетието на обитателите. Тези фактори включват не само диета и упражнения, но и факта, че това е дълбоко взаимосвързана общност с тесни семейни връзки, в която преобладава матриархален начин на живот. Интересен факт: диетата на жителите на Огими е богата на L-серин: като правило, консумираното количество е три до четири пъти по-високо от типичната диета на американците.

L-серин срещу фосфатидилсерин

В мозъка серинът се свързва с мастни киселини и глицерол, за да образува фосфатидилсерин, който се превръща в основния фосфолипид в мозъка. Фосфатидилсеринът (PS) е ключов фактор при определяне на целостта и течливостта на клетъчните мембрани. Обикновено мозъкът може да произвежда достатъчни количества фосфатидилсерин, но има доказателства, че дефицитът на PS при по-възрастните хора може да бъде свързан с депресия и/или свързано с възрастта умствено увреждане. Добри резултати са получени в многобройни двойно-слепи проучвания с добавяне на PS. По-специално, тези проучвания показват, че PS подобрява умствената функция, настроението и поведението при възрастни хора, включително тези с ранен стадий на болестта на Алцхаймер и болестта на Паркинсон. За разлика от типичните антидепресанти, фосфатидилсеринът не засяга серотонина и други невротрансмитери, което предполага различен механизъм на действие, като намаляване на секрецията на хормона на стреса кортизол. Типичната доза на PS е 300 mg на ден, но въз основа на резултатите, отбелязани по-горе, добавянето само на L-серин може да осигури по-благоприятни резултати.

Като обобщение: L -серинът е аминокиселина, която се синтезира естествено в човешкия организъм  и играе важна роля в производството на протеини, ДНК и клетъчни мембрани от тялото. Приет като хранителна добавка, той стимулира синтеза на важни аминокиселини и невротрансмитери, включително l-триптофан, l-цистин и серотонин, важни за мозъка, кожата и мускулите. L–серинът е надеждата на учените в търсенето на лекарство срещу депресия, деменция, болест на  Алцхаймер, Паркинсон, амиотрофична латерална склероза.