Zgubne skutki picia wódki - co alkohol robi z mózgiem

Magda Krawentek

Zakład Biofizyki Obliczeniowej i Bioinformatyki

Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii

Uniwersytet Jagielloński

Streszczenie: Alkohol - kto go nie pije. Toast imieninowy, lampka szampana na sylwestra czy zimne piwo w upalny dzień :) Ale czy wiesz czym to może grozić? Nasz organizm traktuje eliminowanie alkoholu jak walkę z wrogiem a alkohol zachowuje się w tym procesie też jak podstępny przeciwnik. Najważniejszym dla niego celem to unieszkodliwić ośrodek dowodzenia - nasz mózg. Po pierwszym drinku znikają troski i jest nam miło i przyjemnie, ale po kolejnych pojawiają się trudności w chodzeniu, zamazany obraz, bełkotliwa mowa, zwolniony czas reakcji. Wszystkie te objawy są spowodowane zaburzeniem aktywności neuroprzekaźników takich jak GABA, glutaminian, serotonina i dopamina.

Alkohol jest spożywany przez ludzi praktycznie od zarania dziejów, pełniąc różne funkcje. Początkowo służył jako środek redukujący ból i zmęczenie. Później zaczęto go stosować w celu odprężenia, aż w końcu stał się środkiem ułatwiającym kontakty. Zapewne zaskakująca wydaje się informacja, że alkohol zabija więcej ludzi niż wszystkie inne używki (wyłączając nikotynę) razem wzięte. Wśród środków odurzających to nasz największy zabójca.

Alkohol kontra organizm

Etanol (C2H5OH) jest podstawowym składnikiem każdego trunku. W przewodzie pokarmowym alkohol przenika przez ściany żoładka i jelito cienkie do krwioobiegu. Niesiony z krwią dociera do licznych narządów i tkanek. Niewielka jego cześć opuszcza organizm w postaci, w jakiej do niego trafiła (około 2% jest wydalane z moczem, 2% z wydychanym powietrzem). Głównym organem rozkładającym alkohol w organizmie jest wątroba, choć czyni to bardzo wolno (potrzebuje około godziny na rozkład każdej jednostki napoju alkoholowego). Niewielka ilość alkoholu metabolizowana jest w żołądku przy udziale dehydrogenazy alkoholowej (ADH) i dehydrogenezy aldehydowej (ALDH).

Obróbka biochemiczna alkoholu etylowego w komórkach wątrobowych jest bardzo złożona. Przemiany metaboliczne zachodzą dwoma szlakami przy udziale trzech enzymów zlokalizowanych w różnych strukturach komórkowych.

Pierwszy szlak obejmuje dwa etapy:

·         Pierwszy, katalizowany przez dehydrogenazę alkoholową (ADH) przebiega w cytoplazmie

etanol + NAD+ ® aldehyd octowy + NADH + H+

·         Drugi, katalizowany przez dehydrogenazę aldehydową (ALDH) odbywa się w mitochondrium

aldehyd octowy + NAD+ + H2O ® octan + NADH + H+

Drugim szlakiem jest mikrosomalny system utleniający alkohol (MEOS – Microsomal Etanol-Oxidizing System) zlokalizowany w siateczce endoplazmatycznej .

Głównym produktem utleniania alkoholu jest aldehyd octowy. Wykazuje on 10-krotnie wyższą toksyczność niż etanol. Jest bardzo reaktywnym związkiem, tworzącym wiązania kowalencyjne z wieloma ważnymi grupami funkcyjnymi białek w wyniku, czego zostają uszkodzone podstawowe ich funkcje. Z utlenionego aldehydu octowego powstaje kwas octowy, który uwolniony do krwiobiegu ulega rozpadowi na CO2 i H2O.

Zadane rany

To, że picie dużych ilości alkoholu przez dłuższy czas grozi poważnymi i trwałymi zmianami w organizmie a w szczególności w wątrobie jest powszechnie wiadome. Jest to bowiem narząd, który najszybciej reaguje na obecność alkoholu. Ogólne skutki spożywania alkoholu w nadmiarze prezentuje poniższy rysunek.

Rysunek 1. Wpływ alkoholu na organizm

Dywersja

Niewielu jednak zdaje sobie sprawę, że niszczy on także, inne ważne organy, w tym także mózg. Już po wypiciu kilku kieliszków przestajemy logicznie myśleć a wykonywanie precyzyjnych ruchów staje się coraz trudniejsze. Trudności w chodzeniu, mniejsza wrażliwość na ból, zamazany obraz oraz zwolniony czas reakcji to także objawy wpływu alkoholu na mózg. Niektóre z tych objawów u osób spożywających alkohol sporadycznie szybko znikają po zakończeniu picia. Jednakże osoba intensywnie pijąca przez dłuższy czas może mieć rozległe zmiany w mózgu. Stopień uszkodzenia mózgu zależy od wielu czynników m.in. od ilości i częstości picia jak również od uwarunkowań genetycznych.

Rysunek 2. Zmiany w mózgu spowodowane alkoholem.

Zarówno alkohol jak i jego stężenie wpływa na różne ośrodki w mózgu w różnym stopniu. Wraz ze wzrostem stężenia alkoholu we krwi, coraz więcej ośrodków w mózgu jest dotkniętych jego obecnością.

Kolejność, w jakiej alkohol w pływa na różne centra mózgu:

·         Kora mózgowa

·         Układ limbiczny

·         Móżdżek

·         Podwzgórze i przysadka

·         Rdzeń kręgowy

Rysunek 3. Części mózgu „atakowane” przez alkohol.

Alkohol zaburza funkcjonowanie poszczególnych ośrodków w mózgu wpływając na aktywność znajdujących się tam receptorów . Nie tylko działa indywidualnie na neuroprzekaźniki ale także wpływa na ich wspólne oddziaływanie między sobą.

Dlaczego alkohol jest uznawany za depresant?

Odpowiedz jest prosta: wpływa on na dwa kluczowe neuroprzekażnik - GABA (kwas gamma-aminomasłowy) i glutaminian zmniejszając ogólny poziom aktywności mózgu.

GABA jest głównym neurotransmiterem hamującym w mózgu. Może się on wiązać z dwoma receptorami GABAA oraz GABAB. Związanie się GABA z receptorem GABAA powoduje otwarcie się kanałów jonowych dla jonów chlorkowych powodując hiperpolaryzację błony komórkowej, wygaszenie potencjałów czynnościowych i zmniejszenie napływu jonów wapnia do komórki. To właśnie z tym receptorem oddziałuje alkohol zwiększając efekt GABA. W konsekwencji do komórki przechodzi więcej jonów chlorkowych. Nie jest to jednak ogólny mechanizm, ponieważ dzieję się tak tylko przy przyjęciu jednorazowo dużej dawki alkoholu. Natomiast u osób spożywających przewlekle alkohol zarówno GABA jak i alkohol maja mniejszy efekt działania na receptory GABAA. Skutkiem tego mniej jonów Cl- napływa i neurony są bardziej aktywowane, co może być podstawą niepokoju oraz drgawki u osób uzależnionych od alkoholu oraz na głodzie. Receptory GABAA są powszechnie obecne w całym mózgu ale dużo zostało znalezionych np. w hipokampie, który jest częścią mózgu ważną podczas zapamiętywania oraz poznawania.

Rysunek 4. Wpływ alkoholu na receptor GABAA.

A może klin?

Kolejnym neuroprzekażnikiem, który nie jest obojętny na wpływ alkoholu jest glutaminian. Alkohol zmniejsza jego aktywność, wchodząc w interakcje z receptorami NMDA (N-metylo-D-asparaginianu), które należą do licznej grupy różnych typów receptorów, z którymi wiąże się glutaminian. Receptor NMDA ma kluczowe znaczenie w kontrolowaniu zdolności mózgu w procesach adaptacyjnych. Nawet małe stężenie alkoholu może zahamować pobudzającą aktywność receptora NMDA. Ponadto spowodowana alkoholem nadwrażliwość receptorów NMDA powoduje nadpobudliwość w ośrodkowym układzie nerwowym. Ta nadpobudliwość powoduje, że osoby uzależnione od alkoholu w sposób przykry przeżywają objawy abstynencyjne. Przewlekła nadpobudliwość komórek nerwowych prowadzi do ich śmierci w wyniku, czego występują zaburzenia pamięci oraz napady padaczkowe. Receptory te istotnie przyczyniają się do fizycznego uzależnienia od alkoholu. Ich liczba gwałtownie rośnie u osób pijących, ale organizmowi pozornie to nie szkodzi, bo alkohol skutecznie blokuje ich aktywność. Problem zaczyna się w chwili zaprzestania picia. Wtedy receptory NMDA, których u osób uzależnionych jest ponad miarę, zaczynają pracować pełną parą. Skutkiem tego są majaczenia, halucynacje i drgawki.

Receptory NMDA również występują w całym mózgu, jednak najobficiej w hipokampie, korze mózgu i jądrze migdałowatym. Sugeruje to, że receptory NMDA biorą udział w procesach uczenia się i plastyczności mózgu.

Rysunek 5. Receptor NMDA.

Troski na bok

Receptorami, o których sądzi się, że biorą udział w polepszaniu nastroju i doznaniach związanych z alkoholem są receptory serotoniny. Serotonina (5-hydroksytryptamina – 5-HT) jest neuroprzekaźnikiem zaangażowanym w regulowanie różnych funkcji związanych z zachowaniem, natomiast alkohol zmienia jego neurotransmisję. Alkohol zwiększa wydzielanie serotoniny w układzie nerwowym. Badania dowiodły, że już po jednym drinku jest większe stężenie serotoniny w jednostce moczu i krwi. Wskazuje to na to, że więcej 5-HT zostało uwolnionej z serotonergicznych synaps, co może spowodować zmiany w zachowaniu, myśleniu oraz emocjach. Etanol także wpływa na funkcjonowanie receptorów serotoniny. Aktywowane przez przyłączenie serotoniny receptory 5-HT3 gwałtownie zwiększają aktywność neuronów generując sygnał. Gwałtowna ekspozycja na alkohol hamuje sygnał wytwarzany przez receptor 5-HT3. Te zmiany w funkcjach receptorów wynikają z bezpośredniego wpływu alkoholu na białka receptora lub na cząsteczki związane z receptorem w błonie komórkowej.

Hormon szczęścia

Dopamina jest neuroprzekażnikiem syntetyzowanym i uwalnianym przez neurony ośrodkowego układu nerwowego. Stymuluje centralny układ nerwowy, wpływając na zwiększenie wydolności psychofizycznej, poprawę pamięci, zdolności koncentracji, skrócenie czasu reakcji i łagodzenie stanów depresyjnych, co może istotnie poprawiać samopoczucie. Nawet niewielka dawka alkoholu może zwiększyć ilość uwalnianej dopaminy powodując, że myślimy, iż wypicie więcej jest dobre. Badania wykazały, że stymulowane alkoholem wydzielanie dopaminy może wymagać aktywności innej kategorii neuromodulatorów, endogennych peptydów opoidowych. Wynika to z obserwacji że substancje chemiczne hamujące działanie peptydow opioidowych zapobiegają wpływie alkoholu na uwalnianie dopaminy.

Rysunek 6. Droga dopaminy aktywowana alkoholem.

W zwolnionym tempie

Cząsteczki alkoholu otwierają specjalne kanały błonowe (kanały GIRK) aktywowane białkiem G, które odgrywają znaczącą role w hamowaniu regulacji pobudliwości neuronowej oraz częstości akcji serca. Etanol aktywuje kanały zarówno znajdujące się w mózgu GIRK1/2 jak również te w sercu GIRK1/4. Aktywacja pod wpływem alkoholu nie wymaga białek G lub innych cytozolowych przekaźników. Otwarcie kanałów GIRK prowadzi uciekania z komórek kationy potasu (K+) co powoduje zwiększenie różnicy potencjałów elektrycznych pomiędzy powierzchnią komórki i cytoplazmą (hiperpolaryzacji błony). Prowadzi to do zmniejszenia aktywności komórek nerwowych oraz zahamowania uwalniania neurotransmiterów. Kanały błonowe GIRK1/2 znajdujące się w błonie komórkowej neuronów mogą być zaangażowane w funkcje ośrodkowego układu nerwowego takie jak pamięć, poznawanie, emocje oraz koordynacja ruchowa. Prawdopodobnie, dlatego mózg nasączony odpowiednią dawką alkoholu przestaje prawidłowo reagować na bodźce.

Gdy jesteś w ciąży

Alkohol powoduje więcej szkód w rozwijającym się płodzie niż inne substancje łącznie z marihuaną i kokainą. Cząsteczki alkoholu już w drugim tygodniu życia płodowego mogą się przedostać przez łożysko do organizmu dziecka. Choć alkohol może mieć negatywny wpływ na wszystkie narządy to najbardziej powszechnym skutkiem picia w czasie ciąży jest stałe uszkodzenie mózgu, które prowadzi do wielu zmian dotyczących funkcjonowania fizycznego, behawioralnego oraz związanych z uczeniem się, z czego najpoważniejszy jest zespól symptomów nazywany alkoholowym zespołem płodowym (ang. fetal alcohol syndrom – FAS). Dzieci z FAS mają odmienne rysy twarzy i są znacząco mniejsze.

Najbardziej narażonymi rejonami mózgu są:

·         ciało modzelowate - przekazuje informacje pomiędzy prawą i lewą półkulą;

·         móżdżek - odpowiada za funkcje motoryczne;

·         zwoje podstawy - odpowiadają za pamięć i procesy poznawcze;

·         hipokamp - bierze udział w procesach uczenia się i pamięci;

·         płaty czołowe - odpowiadają za funkcje wykonawcze, kontrolę impulsów, osąd.

Rysunek 7. Zmiany w mózgu dziecka spowodowane alkoholem.

U osób z FAS ciało modzelowate jest zniszczone i nie funkcjonuje prawidłowo. Brakuje wielu połączeń pomiędzy dwoma półkulami mózgu w wyniku, czego informacje przepływają powoli i nieskutecznie.

Pod wpływem alkoholu miliony płodowych komórek nerwowych popełniają samobójstwo na drodze apoptozy. W konsekwencji dzieci z FAS mają mniej zwojów, mniej komórek mózgowych zdolnych do prawidłowego funkcjonowania Dla niedojrzałych komórek nerwowych sygnałem do apoptozy może być pobudzenie receptorów neuroprzekaźnika GABA albo zablokowanie receptorów NMDA. Etanol jest tak groźny dla dziecięcego mózgu, bo wykorzystuje oba rodzaje sygnałów śmierci: jednocześnie hamuje receptory NMDA i stymuluje receptory dla GABA.

Nie taki diabeł straszny

Mózg potrafi naprawić szkody wyrządzone przez spożywany w nadmiarze alkohol, ale nałóg trzeba jak najszybciej rzucić, ponieważ im dłużej się pije, tym mniejsze są szanse na regeneracje mózgu.

Inne badania wykazały, że wpływ alkoholu na mózg może czasem nawet być zbawienny. Okazało się, że niski poziom alkoholu we krwi podczas wypadku może zwiększać szanse przeżycia u osób z uszkodzonym mózgiem wywołanym tępym przedmiotem. Nie należy jednak jeździć po wypiciu alkoholu, ponieważ większe jest prawdopodobieństwo, że się zginie niż pozytywne działanie alkoholu.

Podsumowanie