Живи долго! Научный подход к долгой молодости и здоровью

Зная, что гиперактивная сигнализация mTOR может играть роль в развитии аутизма, исследователи[1443] из Университета Джона Хопкинса и Гарвардского университета провели двойное слепое, рандомизированное, плацебо-контролируемое исследование с использованием сульфорафана в количестве, эквивалентном нескольким чашкам брокколи в день, с участием молодых мужчин с аутизмом[1444] – и показали преимущества, с которыми не сравнится ни один препарат[1445]. (Подробности в видео see.nf/autism.)

Есть ли что-нибудь, что можно выпить, чтобы снизить активность mTOR? Воздействие на дрожжевые клетки таким количеством кофеина, которое можно обнаружить в крови после чашки кофе, привело к ингибированию активности mTOR, достаточному для продления жизни[1446]. У мышей употребление кофе как с кофеином, так и без кофеина в одинаковой степени снижало уровень mTOR, что позволяет предположить, что в кофе может присутствовать не только кофеин[1447]. Аналогичным образом зеленый чай содержит флавоноид EGCG, который сам по себе подавляет активность mTOR в физиологически значимых концентрациях[1448]. Вероятно, поэтому применение 2 %-ного лосьона с зеленым чаем позволяет вдвое сократить количество прыщей[1449], а употребление зеленого чая связано с увеличением продолжительности жизни[1450].

Забота о мышцах

Если изменения рациона так хорошо подавляют mTOR, то можно ли ожидать побочных эффектов, как это случилось с рапамицином? Этот фермент входит в состав двух различных белковых комплексов – комплекса mTOR 1 (mTORC1) и комплекса mTOR 2 (mTORC2). mTORC1 является ускорителем старения, в то время как mTORC2, по-видимому, защищает организм. К сожалению, рапамицин ингибирует и тот и другой, а нарушение работы mTORC2 имеет негативные последствия. Ограничение белка, однако, направлено только на mTORC1, так что вы получаете лучшее от обоих компонентов[1451].

Есть ли какие-либо недостатки у диетического подавления mTOR?

Сигнализация mTOR необходима для увеличения мышечной массы в ответ на тренировки с отягощением[1452], что, по мнению одного из редакторов журнала по реабилитационной медицине, представляет собой «загадку mTOR: необходим для функционирования мышц, но опасен для жизни»[1453]. Однако предположение о том, что ограничение лейцина ускоряет потерю мышечной массы с возрастом, не находит подтверждения. Более высокая активация mTOR у мужчин может объяснить, почему они живут меньше, чем женщины[1454], при этом у мужчин наблюдается более высокая скорость возрастной потери мышечной массы[1455]. Кроме того, многомесячный прием пожилыми мужчинами лейциновых добавок с пищей не привел к увеличению мышечной массы или силы[1456], [1457].

У мышей блокирование mTOR рапамицином защищает стареющие мышцы. У особей, генетически сконструированных с чрезмерной стимуляцией mTOR, происходит катастрофическое разрушение мышечной массы, которое предотвращается ингибированием mTOR. Это позволяет предположить, что mTOR виноват в старении мышц[1458].

Пища для размышлений

Фермент mTOR признан одним из основных факторов старения[1459], если хотите, «великим дирижером» старения[1460]. (Фермент mTOR, по-видимому, привлекает внимание авторов исследований своим удобством создавать каламбуры[1461]: «TORwards a Victory over Aging»[1462] или, что мне больше нравится, «The Magic Hammer of TOR»[1463].) Возможно, как никакая другая стратегия борьбы со старением, ингибирование mTOR нарушает целый ряд дегенеративных процессов[1464], что объясняет, почему препарат рапамицин, блокирующий mTOR, в настоящее время является наиболее эффективным фармакологическим продуктом, когда-либо разработанным для борьбы со старением[1465]. Нефармакологические подходы к замедлению работы этого «стимулятора старения»[1466] включают ограничение потребления некоторых аминокислот, таких как метионин и лейцин, ограничение белка в целом или полный контроль питания.

Чтобы замедлить старение:

• выполняйте все шаги по активизации AMPK со с. 32;

• стремитесь придерживаться рекомендуемой суточной нормы потребления белка – 0,8 г на килограмм массы тела, что составляет около 45 г в день для женщины среднего роста и около 55 г в день для мужчины среднего роста;

• выбирайте растительные источники белка, когда это возможно.

Окисление

Эрл Штадтман, известный биохимик, лауреат Национальной научной медали – высшей награды за научные достижения в США, однажды сказал: «Старение – это болезнь. Продолжительность человеческой жизни зависит от количества свободных радикалов, которые накапливаются в клетках. Когда клеткам нанесены слишком сильные повреждения, они больше не могут выжить и просто сдаются»[1467].

Эта концепция, впервые предложенная в 1972 году[1468] и известная сегодня как митохондриальная теория старения, предполагает, что со временем повреждение митохондрий свободными радикалами приводит к потере клеточных функций и энергии. Митохондрии – это источник энергии для наших клеток. Вспомните, как вы раз за разом заряжаете свой телефон: с каждой подзарядкой его емкость уменьшается. Точно так же, накапливая повреждения от свободных радикалов, митохондрии могут со временем утратить свою функциональность.

Полный разгром

О том, что такое свободные радикалы и как они образуются, какова квантовая биология окислительного фосфорилирования, я постарался максимально просто объяснить в главе «Как не умереть от болезней головного мозга» книги «Не сдохни!». Достаточно сказать, что свободные радикалы, как правило, представляют собой нестабильные, бурно реагирующие молекулы с непарным электроном.

Электроны, крошечные строительные блоки материи, любят путешествовать парами. Свободные радикалы пытаются объединить свои непарные электроны в пары, отбирая их у любой молекулы на своем пути[1469]. Это может иметь различные последствия в зависимости от того, какая молекула подвергается нападению. При атаке на жиры могут быть нарушены клеточные мембраны[1470]. При атаке на ферменты они могут быть инактивированы[1471]. Когда повреждаются другие белки, они могут распутаться и создать новые структуры, которые наша собственная иммунная система воспримет как чужеродные, что приведет к аутоиммунному воспалению[1472]. А когда свободные радикалы отрывают электроны от ДНК, наши гены могут мутировать, и нити ДНК буквально разрываются[1473]. К счастью, в организме имеется целый ряд антиоксидантов, способных без вреда для здоровья отдать свободные электроны и тем самым обезвредить свободные радикалы.

Дисбаланс между избытком свободных радикалов и недостаточной антиоксидантной защитой называется окислительным стрессом. Согласно этой теории, поврежденные клетки, по сути, являются причиной старения. Таким образом, старение и болезни рассматриваются как окисление нашего организма. Помните эти коричневые старческие пятна на тыльной стороне рук? Это окисленные жиры и белки под кожей. Считается, что именно из-за окислительного стресса появляются морщины[1474], из-за него мы становимся более забывчивыми[1475], из-за него с возрастом разрушаются системы наших органов. В общем, согласно этой теории, мы ржавеем[1476]. (Ржавчина – это окисление металла.) А значит, нужно употреблять в пищу большее количество антиоксидантов. Но работает ли это на самом деле? Несмотря на 20 000 опубликованных обзоров более чем четверти миллиона работ, посвященных антиоксидантам[1477], этоостается спорной темой[1478]. Прежде всего, давайте разберемся, верна ли вообще теория связи окисления и старения.

Единственная теория, объясняющая разброс

Существует более 300 теорий старения[1479]. Хотя ни одна из них не получила всеобщего признания[1480], сам факт существования митохондриальной теории на протяжении почти полувека придает ей определенный вес[1481]. Первые попытки ее обоснования появились на несколько десятилетий раньше, чем предположение Штадтмана в 1970-х годах, – именно тогда ученые заметили параллель между многими проявлениями старения и разрушающим ДНК действием радиационного облучения[1482]. Это привело к возникновению в 1956 году свободнорадикальной теории старения, согласно которой старение связано с накоплением окислительных повреждений тканей[1483]. Затем после выяснения того, что основным источником образования свободных радикалов в клетках являются митохондрии, ее трансформировали в митохондриальную теорию[1484].

Любая успешная теория старения должна разгадать фундаментальную загадку: почему максимальная продолжительность жизни животных так сильно различается? Среди млекопитающих существует двухсоткратная разница. Некоторые землеройки живут всего год, в то время как гренландские киты доживают до 200 лет и более[1485] – и это только второе по продолжительности жизни животное[1486]. Океанский моллюск квахог, обитающий в Северной Атлантике, может прожить более 500 лет[1487]. Это в тысячи раз больше, чем продолжительность жизни некоторых других беспозвоночных, которая может составлять всего несколько дней. Только одна теория старения может объяснить такой разброс параметров: митохондриальная теория[1488].

Согласно этой теории, чем ниже скорость образования свободных радикалов в митохондриях, тем дольше живут животные. Это не зависит от скорости метаболизма. Например, у летучих мышей и птиц высокий метаболизм, и при этом они живут относительно долго. Просто митохондрии долгоживущих видов более эффективны. Они часто пропускают меньше электронов, что коррелирует с меньшим окислительным повреждением митохондриальной ДНК[1489]. (Митохондрии имеют свои собственные крошечные петли ДНК, которые, как считается, кодируют всего 13 белков[1490] и отделены от основной массы ДНК, кодирующей более 20 000 генов в клеточном ядре[1491].) К счастью, эффективность митохондрий не является какой-то неизменной характеристикой. Мы можем снизить уровень образования свободных радикалов в митохондриях с помощью физических упражнений[1492] и одного изменения в рационе питания – снижения потребления аминокислоты метионина[1493].

Как снизить потребление метионина

Содержание метионина в тканях обратно пропорционально продолжительности жизни млекопитающих. Чем ниже содержание метионина, тем продолжительнее жизнь. Это наблюдение хорошо встраивается в митохондриальную теорию, поскольку метионин является наиболее чувствительным к окислению компонентом белка[1494]. Однако высокий уровень метионина не только делает организм уязвимым к окислительному стрессу, но и активно его вызывает. Даже в пробирке, когда метионин капают на изолированные митохондрии, они начинают генерировать больше свободных радикалов[1495]. Чтобы выяснить, можно ли с помощью диеты уменьшить их количество, исследователи провели эксперимент.

У грызунов ограничение рациона питания на 40 % снижает скорость образования свободных радикалов в митохондриях и увеличивает продолжительность их жизни. Было установлено, что в основе этого лежит уменьшение потребления белка. Но если не ограничивать рацион полностью, а только сократить количество белка, результат будет таким же. А вот ограничение жиров или углеводов не влияло ни на образование свободных радикалов, ни на продолжительность жизни. Оказалось также, что польза ограничения белка для митохондрий связана с уменьшением содержания одной аминокислоты – метионина[1496]. Ограничение других пищевых аминокислот, за исключением метионина, не влияло ни на поток свободных радикалов в митохондриях, ни на повреждение ДНК, а ограничение только метионина влияло и на то и на другое[1497]. Это позволило сделать вывод, что утечка электронов в митохондриях, по-видимому, контролируется количеством метионина в рационе[1498].

Ограничение потребления метионина крысами в течение 7 недель уменьшало утечку электронов, образование свободных радикалов и повреждение митохондриальной ДНК[1499]. Это привело к замедлению старения, о чем свидетельствует снижение частоты развития ряда дегенеративных возрастных заболеваний и увеличение продолжительности жизни[1500]. Как уже говорилось в главах, посвященных другим путям борьбы со старением, таким как аутофагия (см. с. 32), существует множество способов продления жизни, но считается, что одно только ограничение метионина – это уже полпути к цели (продлению срока жизни), и достичь ее можно с помощью ограничения питания[1501].

Снизить потребление метионина можно тремя способами. Первый – уменьшить общее количество потребляемой пищи, но это обречет нас на полуголодное существование. Второй – снизить количество метионина, просто уменьшив общее количество потребляемого белка[1502]. Многие американцы едят в 2 раза больше белка, чем необходимо[1503], поэтому речь может идти о том, чтобы перейти от чрезмерного потребления к рекомендуемому[1504]. В течение нескольких недель можно значительно улучшить метаболизм, вероятно, благодаря сопутствующему снижению потребления аминокислот с разветвленной цепью[1505]. Третий способ снизить потребление метионина – заменить животный белок на растительный[1506] (см. список источников метионина на с. 642).

Когда-то сравнительно низкое содержание метионина в бобовых (фасоль, горох, нут и чечевица) считалось недостатком питания. Позднее исследователи долголетия пришли к выводу, что то, что ранее оценивалось как недостаток (ограничение метионина), оказывается преимуществом[1507]. Это согласуется с данными о том, что потребление бобовых может быть наиболее важным диетическим предиктором выживаемости у пожилых людей во всем мире[1508], базой диеты долгожителей «голубых зон»[1509]. Считается, что растительная диета делает ограничение метионина «целесообразным в качестве стратегии продления жизни»[1510].

Что насчет антиоксидантных добавок?

Антиоксидантные добавки – это многомиллиардная индустрия[1511]. Их часто рекламируют как антивозрастные средства, несмотря на то что сотни исследований не нашли четких доказательств обещанного эффекта[1512]. Оказалось, что люди, принимающие антиоксидантные добавки, не живут дольше[1513]. Более того, в ходе рандомизированных контролируемых исследований выяснилось, что прием бета-каротина, витамина А и витамина Е приводит к увеличению смертности[1514]. Таким образом, потребители добавок, возможно, платят за то, чтобы сократить себе жизнь.

В видеоролике see.nf/antioxsupplements я объясняю, почему так происходит. Например, добавки содержат лишь несколько антиоксидантов, в то время как наш организм зависит от сотен антиоксидантов, которые работают вместе, создавая сеть, помогающую избавляться от свободных радикалов[1515]. Высокие дозы одного антиоксиданта способны нарушить этот хрупкий баланс[1516]. Вместо того чтобы работать изолированно, они могут действовать синергически[1517]. По сути, целое (продукт питания) – это больше, чем сумма его частей[1518].

Близкое соседство или даже физический контакт между митохондриальной ДНК и источником образования свободных радикалов, вероятно, объясняет, почему антиоксиданты не могут замедлить темпы старения[1519]. Но это не означает, что антиоксиданты не могут предотвратить возрастные заболевания, связанные с окислительным повреждением 99,999995 %[1520] нашей ДНК вне митохондрий.

Свободные радикалы ускоряют старение

Наша немитохондриальная ДНК находится внутри клеточного ядра, вне контакта с митохондриями, но она все равно подвергается постоянному воздействию свободных радикалов. Каждый день наш геном подвергается примерно 70 000 ударам, которые проявляются в основном в виде однонитевых разрывов в двойной спирали ДНК. Хорошо, что у нас есть целый ряд механизмов репарации ДНК (за открытие которых в 2015 году была присуждена Нобелевская премия), способных устранить разрыв до того, как клетка начнет делиться и передаст повреждение ДНК в виде мутации[1521]. Но плохо, что с возрастом способность к репарации ДНК снижается[1522], что может объяснить накопление повреждений ДНК, наблюдаемое у пожилых людей[1523] (хотя у столетних долгожителей, как правило, окислительные повреждения относительно меньше)[1524]. Почему мы считаем, что это не следствие старения, а его причина? Наиболее убедительным доказательством является то, что большинство редких генетических синдромов преждевременного старения обусловлены мутациями генов репарации ДНК[1525]. Проводятся также параллели с отложенными последствиями лечения рака.

Лучевая терапия и генотоксическая химиотерапия действуют путем целенаправленного повреждения свободными радикалами ДНК для уничтожения быстро делящихся раковых клеток. При этом поражаются все клетки, подвергшиеся облучению, а не только раковые. Если повреждение ДНК является движущей силой старения, то можно ожидать, что люди, пережившие рак, будут преждевременно страдать от возрастной инвалидности, и это действительно так: такие заболевания, как артрит, возникают у исцелившихся от рака на десятилетия раньше, чем ожидалось. Двадцать процентов людей, имевших онкологические заболевания в детстве, к 50 годам переносят инфаркт или инсульт, в то время как среди их братьев и сестер к этому возрасту этот показатель составляет всего 1 %. Десять процентов пожилых людей в возрасте 65 лет и старше страдают от потери выносливости и силы. Столько же человек, переживших рак в детстве, испытывают общую слабость уже в 30-летнем возрасте. Независимо от того, возникает ли это в результате врожденного дефицита репарации ДНК или в результате воздействия генотоксических агентов, последствия избыточного повреждения ДНК, по-видимому, одни и те же: ускоренное старение[1526].

Окислительный стресс причастен к поседению волос[1527], развитию катаракты, артрита, хрупкости костей, нейродегенеративных, сердечно-сосудистых, почечных и легочных заболеваний[1528], снижению когнитивных способностей, возрастной макулярной дегенерации[1529] и потере мышечной массы[1530]. Ослабление антиоксидантной защиты у мышей приводит к ускоренному снижению слуха, образованию катаракты и дисфункции сердца, в то время как повышение антиоксидантного потенциала оказывает обратное действие[1531] – задерживает развитие возрастных заболеваний[1532]. Таким образом, для увеличения продолжительности жизни может потребоваться подавление образования свободных радикалов или усиление антиоксидантной защиты, которая будет подавлять возникающий оксидантный стресс.

Наша оригинальная диета

Согласно базовой концепции палеодиеты, сельскохозяйственная революция, произошедшая за последние 10 000 лет, – это всего лишь эволюционный миг, и люди приспособлены к палеолитическому питанию с большим содержанием постного мяса[1533]. Но зачем на этом останавливаться? Если бы всю нашу эволюционную шкалу уменьшить до года, то последние 200 000 лет каменного века были бы всего лишь несколькими днями, представляющими собой лишь последний 1 % от примерно 20 миллионов лет, в течение которых мы прошли эволюционный путь от нашего общего предка человекообразной обезьяны[1534].

В период становления – возможно, это 90 % времени нашего существования до того, как мы научились использовать орудия труда, – наши пищевые потребности отражали привычки предков. Тогда мы питались в основном листьями, цветами и фруктами[1535], как и наши сородичи – человекообразные обезьяны[1536]. Это может объяснить, почему овощи и фрукты не только полезны для нас, но и, по сути, жизненно необходимы для выживания[1537].

Человек – одно из немногих млекопитающих, настолько приспособленных к растительной диете, что если мы не будем есть достаточно овощей и фруктов, то можем умереть от цинги – заболевания, вызванного недостатком витамина С[1538]. Большинство других животных вырабатывают витамин С самостоятельно, но зачем нашему организму тратить на это столько сил, если мы эволюционировали, вися на деревьях и питаясь фруктами и овощами в течение всего дня[1539]?

Видимо, неслучайно другие млекопитающие, не способные синтезировать собственный витамин С: морские свинки, фруктовые летучие мыши и некоторые кролики, как и человекообразные обезьяны, – являются растительноядными[1540]. Данные, полученные из окаменевших фекалий человека каменного века, говорят о том, что мы получали в 10 раз больше витамина С и в 10 раз больше пищевых волокон, чем сегодня[1541], [1542]. Является ли это просто неизбежным побочным фактором постоянного употребления цельной растительной пищи или же волокна и витамин С действительно выполняют какую-то важную функцию, например, антиоксидантной защиты[1543]?

Растения создают впечатляющий набор антиоксидантов для защиты своих структур от свободных радикалов – продуктов фотосинтеза[1544]. Не зря они могут целыми днями нежиться на солнце, не получая солнечных ожогов (которые у нас являются воспалительной реакцией на повреждение ДНК, вызванное, в частности, свободными радикалами под действием УФ-лучей)[1545]. Человеческий организм вынужден защищаться от тех же типов прооксидантов, поэтому мы тоже выработали целый ряд удивительных антиоксидантных ферментов, которые эффективны, но не всегда. Свободные радикалы могут прорвать наш защитный барьер и со временем вызывать кумулятивные повреждения ДНК[1546]. Именно здесь на помощь могут прийти растения.

Растения производят антиоксиданты, чтобы нам не приходилось этого делать. Поскольку богатые антиоксидантами продукты традиционно составляли большую часть рациона наших предков, нам не нужно было развивать совершенную антиоксидантную систему. Мы могли просто позволить растениям, входящим в рацион, взять на себя часть нагрузки, например дать нам витамин С, чтобы мы не утруждали себя его производством[1547]. Использование растений в качестве опоры вполне могло ослабить развитие наших собственных защитных сил. Мы стали зависимы от употребления большого количества растительной пищи, и если этого не происходит, мы болеем.

В какой момент нашей эволюционной истории мы перестали потреблять достаточное количество богатых антиоксидантами растений? Даже в каменном веке это, возможно, не было проблемой. Лишь недавно мы начали отказываться от цельной растительной пищи[1548]. Сегодня приверженцы палео- и низкоуглеводного питания, возможно, едят больше овощей, чем те, кто придерживается стандартной западной диеты[1549]. Отлично! Проблема не в том, что люди хотят сократить потребление углеводов, отказавшись от вредной пищи в пользу овощей. Проблема заключается в переходе на продукты животного происхождения. По мнению молекулярного биолога, диетолога, профессора Нью-Йоркского университета Марион Нестле, если и есть какой-то вывод из антропологических исследований рациона питания предков, то он заключается в том, что «диеты, основанные в основном на растительной пище, способствуют здоровью и долголетию»[1550].

В каких продуктах больше всего антиоксидантов?

Наши доисторические предки потребляли большее количество антиоксидантов, чем мы, но не испытывали в них такой потребности. В современной жизни мы окружены новыми прооксидантными стрессами – от загрязнения воздуха и сигаретного дыма до алкоголя и нездоровой пищи, пестицидов и промышленных химикатов[1551]. Это делает еще более важным укрепление нашей природной антиоксидантной защиты с помощью продуктов питания, богатых антиоксидантами. Сегодня мы обладаем невиданным преимуществом: в любое время года можем получить сезонные продукты, например замороженные ягоды, со всего мира. Следовательно, поступление антиоксидантов в наш рацион значительно упрощается.

Зная, что рацион с высоким антиоксидантным потенциалом снижает риск заболеть[1552] и умереть от рака[1553] и всех причин смерти, вместе взятых, ученые[1554]задались целью найти наиболее богатые антиоксидантами продукты питания. Шестнадцать исследователей со всего мира создали базу данных по антиоксидантному потенциалу более чем 3000 различных продуктов питания, напитков, добавок, трав и специй. Они протестировали все – от хлопьев для завтрака до измельченных высушенных листьев африканского баобаба, чтобы выяснить, в каких продуктах содержится больше всего антиоксидантов. Были протестированы даже десятки марок пива. (Пиво Santa Claus из австрийского города Эггенберг оказалось самым богатым антиоксидантами[1555].) Вообще пиво является четвертым по объему источником пищевых антиоксидантов для американцев[1556]. Ознакомьтесь с таблицей, чтобы узнать, какое место занимают ваши любимые продукты и напитки в рейтинге see.nf/antioxidantlist.

Нет необходимости вешать на холодильник всю таблицу на 138 страницах. Просто запомните простое правило: в среднем в растительной пище в 64 раза больше антиоксидантов, чем в животной[1557]. Как отмечают исследователи, «богатые антиоксидантами продукты происходят из растительного царства, в то время как в мясе, рыбе и других продуктах из животного царства мало антиоксидантов». Даже салат-латук, который на 96 % состоит из воды[1558] и является наименее полезной растительной пищей, содержит 17 единиц (микромолей на декаграмм по модифицированному методу FRAP) антиоксидантного потенциала. В некоторых ягодах – более тысячи единиц, в сравнении с ними салат айсберг бледнеет. Но сравните 17 единиц айсберга с некоторыми распространенными продуктами животного происхождения. Свежий лосось может похвастать всего тремя единицами антиоксидантов, курица – пятью единицами, а обезжиренное молоко и вареное яйцо – четырьмя. «Таким образом, рацион, состоящий в основном из продуктов животного происхождения, отличается низким содержанием антиоксидантов, – заключает группа исследователей, – в то время как рацион, состоящий в основном из разнообразных продуктов растительного происхождения, богат антиоксидантами благодаря тысячам биоактивных антиоксидантных фитохимических веществ в растениях, сохраняющихся во многих продуктах питания и напитках».