120 лет жизни – только начало. Как победить старение? - Москалев Алексей Александрович 8 стр.

Один из факторов накопления липофусцина — избыточность в клетке такого окислителя, как трехвалентное железо Fe 3+. Замедлить образование липофусцина могут соединения-хелаторы, нейтрализующие ионы железа, например инозитол-гексафосфат (IP-6). Богатыми источниками IP-6 являются бобовые, бурый рис, кунжут. Нормализация потребления железа и быстро окисляемых омега-6 жирных кислот до необходимого минимума тоже является эффективной профилактикой накопления липофусцина.

Подведем краткий итог. Липиды являются важной частью нашего метаболизма. Однако с пищевыми продуктами мы можем получать разные липиды, как полезные, так и вредные (в зависимости от концентрации). Оптимальным является преобладание в диете мононенасыщенных жирных кислот, достаточное количество полиненасыщенных жирных кислот омега-6 и омега-3 (в соотношении 1:1) и минимальное количество насыщенных жирных кислот и трансжиров. Регулировать липидный баланс можно и с помощью некоторых лекарственных средств и БАДов, но на данный момент наиболее эффективным методом все-таки является рациональная диета. Так что сторонникам продления здорового периода жизни придется приучаться к самодисциплине.

Мир сладкого богат и разнообразен. Здесь и фрукты, и ягоды, и некоторые овощи, и огромное множество десертов. Конфеты и торты, пирожные и шоколад, пахлава, засахаренные фрукты, мармелад и варенье, сиропы и пастила. Кондитерский отдел любого современного супермаркета — просто рай для сладкоежки. Неудивительно, что мы любим сладкое: сладкий вкус чаще всего означает присутствие в пище простых углеводов, таких, как сахар или глюкоза. Глюкоза же является идеальным топливом для ключевых энергетических процессов клетки и незаменима для клеток головного мозга.

Миллионы лет эволюции выработали у нас привычку охотно заправляться тем, что сладко на вкус. Подсознательно мы уверены, что оно поможет нам оставаться бодрыми и сильными. Но вот проблема: как мы уже говорили выше, эволюция озабочена нашим здоровьем только до пика репродуктивного периода, а то, что будет дальше, ее не очень-то и волнует. О том, как влияет сладкое на продолжительность жизни, мы и поговорим в этом разделе.

Углеводы — важная составная часть диеты. Они делятся на моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариды (лактоза, мальтоза, сахароза) и полисахариды (целлюлоза, крахмал, гликоген).

Моносахариды являются составными кирпичиками ди— и полисахаридов. Например, целлюлоза, ключевой полисахарид клеточной стенки растений, представляет собой множество молекул β-глюкозы, соединенных в одну цепочку (такая структура называется «полимер»). Мы не умеем переваривать целлюлозу, и такая глюкоза для нас несъедобна. В то же время крахмал, полисахарид, который мы получаем из растений, например, из картофеля и злаков, — полимер α-глюкозы. Первым этапом его переваривания является обработка ферментом амилазой, содержащейся в слюне, благодаря чему он расщепляется до мальтозы. В слюне и в соке тонкой кишки есть фермент мальта́за, которая довершает расщепление мальтозы до необходимой глюкозы. Дисахарид, содержащийся в молочных продуктах и называющийся «лактоза», состоит из остатков глюкозы и галактозы и расщепляется лактазой, а дисахарид сахароза — из глюкозы и фруктозы и расщепляется сахаразой.

К углеводам также относятся пентозы (пятиуглеродные сахара), являющиеся компонентами молекул нуклеиновых кислот. Дезоксирибоза входит в состав дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), рибоза — в состав рибонуклеиновой кислоты (РНК). ДНК хранит и передает между поколениями наследственную информацию, РНК принимает участие в реализации этой информации и биосинтезе белков согласно инструкциям, записанным в ДНК.

В организме человека углеводы играют роль, которую трудно переоценить. Моносахарид глюкоза — жизненно важный углевод, необходимый для быстрого восполнения энергетических потребностей тканей, особенно головного мозга (который, кстати, потребляет до 25 % энергии, поступающей в наш организм). Такие энергетические процессы клетки, как гликолиз и митохондриальное дыхание, в результате которых образуется «энергетическая валюта» клетки — АТФ, — в большой степени зависят от доступности глюкозы. По этой причине в норме уровень глюкозы в крови строго регулируется под действием гормона инсулина. Помимо сгорания в клетке, обмен глюкозы включает в себя превращения животного крахмала — гликогена. Глюкоза может запасаться в организме в виде гликогена (обыкновенно это происходит в течение 1–2 часов после еды), либо мобилизоваться путем постепенного расщепления этого полимера и поступления в кровь (в те моменты, когда пища не поступает). Запасы гликогена сосредоточены в печени и мышцах.

Глюкоза широко используется в важных физиологических реакциях нашего тела. Однако ее обилие делает возможной побочную химическую реакцию с белками, нарушающую их функцию. Реакция глюкозы с белками называется гликированием или неферментативным гликозилированием и представляет собой необратимое взаимодействие сахара с аминогруппами лизина и аспарагина в составе белков с образованием конечных продуктов гликирования (КПГ), перекрестных сшивок внутри белковой молекулы и между разными белками.

Результат гликирования мы можем легко наблюдать в повседневной жизни в виде коричневой корочки поджаренных продуктов. При высокой температуре белок, содержащийся в любом продукте, связывается с глюкозой, которая всегда есть в любой ткани. Точно такие же процессы «поджаривания», только более медленно, происходят с возрастом при температуре нашего тела. К сожалению, процесс этот весьма разрушительный, так как белки нашего тела могут успешно выполнять свои функции только в том случае, если имеют неповрежденную структуру. Особенно опасны и часты КПГ в почечных клубочках, сетчатке глаза и важных кровеносных сосудах, таких, как коронарные артерии, поставляющие кровь к сердцу.

Несмотря на то, что глюкоза в меньшей степени, чем другие углеводы, повреждает белки в процессе гликирования, она тоже способна спонтанно переходить в форму, гликозилирующую белки. При расщеплении глюкозы в процессе гликолиза в цитоплазме клетки также появляются промежуточные соединения (метилглиоксаль), которые в присутствии ионов меди Cu 2+ гликируют белки. Конечные продукты гликирования (КПГ), связываясь с особыми рецепторами на поверхности клеток (КПГР), вызывают воспалительные реакции.

Кстати говоря, количеством КПГР управляет уже известный нам гормон лептин, выделяющийся жировыми клетками и накапливающийся при старении.

Как показали исследования, куркумин, вещество из приправ карри и американской горчицы, а также корня имбиря, эффективно подавляет активность КПГР, снижая токсичные последствия КПГ.

Гликирование коллагена и эластина, являющихся основными белками стенок сосудов, — один из факторов атеросклероза. Гликированные белки легко образуют перекрёстные сшивки, поэтому стенки сосудов становятся менее эластичными, более проницаемыми и хрупкими. В результате в сосудах появляются уплотнения с рубцовыми изменениями (фиброз) и происходит активация процессов свертывания крови, что служит причиной гипертензии, аневризм и тромбозов. Гликирование вызывает фиброз не только в сосудах, но и в ткани легких, и в коже.

Гликированные белки устраняются медленно, что на фоне общего снижения синтеза новых молекул белков вызывает серьезные проблемы со здоровьем. Гликирование вызывает атеросклероз, диабет 2-го типа, катаракту, почечную недостаточность, старческие морщины. В свою очередь, развитие сахарного диабета приводит к высокому уровню сахара в крови и тканевой жидкости и еще большему накоплению КПГ, которые являются основной причиной диабетических осложнений.

Поскольку гликирование происходит и в поджаренных продуктах, мы можем получать КПГ с пищей, и около 10 % КПГ при этом поглощается организмом. Такая пища способствует воспалительным процессам, атеросклерозу, развитию болезни Альцгеймера, остеоартрита, ревматоидного артрита и рака простаты. Кстати, продукты из общепита, как правило, содержат в тысячи раз большее количество продуктов гликирования, чем домашняя еда. Приготовление пищи при температуре менее 120 градусов предотвращает образование КПГ. К примеру, можно использовать такие способы термической обработки, как варка, варка на пару и тушение.

Гликирование способно повреждать не только белки, но и липиды, и ДНК. В последнем случае возникают разрывы цепей ДНК и модификации оснований в составе нуклеотидов, что способствует мутациям, приводящим к дисфункции клеток или к образованию опухолей.

Что же получается? Не потреблять с пищей углеводы мы не можем, так как они необходимы нам для выработки энергии, а потребляя — стареем? К сожалению, так и есть. Обнадеживает лишь то, что наука уже накопила достаточно сведений о гликировании, чтобы разрабатывать средства, затормаживающие этот процесс на разных его этапах.

Что же получается? Не потреблять с пищей углеводы мы не можем, так как они необходимы нам для выработки энергии, а потребляя — стареем? К сожалению, так и есть. Обнадеживает лишь то, что наука уже накопила достаточно сведений о гликировании, чтобы разрабатывать средства, затормаживающие этот процесс на разных его этапах.

К примеру, мы писали выше о том, что КПГ, связываясь со своими рецепторами на поверхности клеток (КПГР), вызывают воспалительные реакции. Наши исследования показали, что фармакологическое блокирование активности фермента (NF-kB), опосредующего этот процесс, приводит к увеличению продолжительности жизни в модельных экспериментах. Чем менее активен КПГР, тем медленнее происходит развитие атеросклероза, аневризмы аорты и болезни Альцгеймера. А полное отключение гена КПГР на 75 % снижало частоту формирования аневризм в особой линии мышей, генетически предрасположенных к данному заболеванию.

Блокирование влияния КПГ — не единственное оружие в борьбе со старением.

Имеются данные о том, что тиамин-гидрохлорид (витамин B1) и его жирорастворимое производное бенфотиамин умеренно снижают уровень гликирования. Пиридоксамин, разновидность витамина B6, ингибирует реакцию Майяра и блокирует образование конечных продуктов гликирования. Карнозин, дипептид, состоящий из аминокислот бета-аланина и гистидина, который присутствует в больших концентрациях в наших мышцах и головном мозге, а также потребляется с мясом, способен уменьшать количество КПГ. Кстати, это вещество хорошо знакомо посетителям спортзалов. Предполагаемых механизмов, лежащих в основе защитного действия этих соединений, несколько, однако вероятнее всего ключевую роль играет их способность связывать и обезвреживать ионы меди Cu 2+ и железа Fe 2+, катализирующие неферментативное гликозилирование. По такому же механизму, вероятно, действуют и другие антигликирующие соединения — аминогуанидин, липоевая кислота, 2,3-диаминофеназин, OPB-9195, TM2002, тенилсетам, пеницилламин, метилкобаламин. К сожалению, этот механизм предполагает эффективность лишь при больших концентрациях данных веществ, что может вызвать неблагоприятные побочные эффекты.

Уровень гликирования не только определяет скорость старения, но и часто свидетельствует о развитии сахарного диабета. Поэтому существуют различные клинические способы выявлять и отслеживать уровень гликирования в организме. В частности, это измерение уровня автофлуоресценции кожи и количества гликированного гемоглобина (HbA1C) в крови. Вероятнее всего, в будущем этот показатель войдет в число биомаркеров старения, и, увидев повышенные уровни КПГ, терапевт направит пациента в аптеку за лекарствами против старения. А пока что необходимо замедлять вызывающие старение процессы гликирования, приведя в соответствие диету. Уровень образования КПГ можно снизить, придерживаясь принципов ограничительной диеты. При этом достигается не только снижение уровня глюкозы, что уменьшает вероятность ее реагирования с белками, но и повышается активность автофагии — переваривания поврежденных белков и разнообразного белкового мусора, что приводит к обновлению структур клетки с улучшением ее функций.

При несбалансированной диете ключевым фактором риска выступает высокий гликемический индекс продуктов питания. Гликемический индекс (ГИ) — это показатель влияния употребленных продуктов питания на уровень сахара в крови. Величина ГИ отражает скорость усвоения источника сахара по сравнению с чистой глюкозой. Значение ГИ более 70 считается высоким, и его следует избегать (табл. 9). Такая пища быстро увеличивает количество глюкозы в крови, а затем резко снижает его, поэтому такие продукты питания еще называют быстрыми углеводами. Чем выше пик концентрации глюкозы после еды, тем больше вероятность гликирования.

Таблица 9. Гликемический индекс

* По́лба или спе́льта (лат. Triticum spélta) — широко распространенная на заре человеческой цивилизации зерновая культура, вид рода пшеницы. Отличается зерном с невымолачиваемыми пленками, ломкостью колоса, кирпично-красным цветом, неприхотливостью.

** Камут — Triticum turgidum, один из сортов твердой пшеницы.

*** Ки́ноа — (лат. Chenopodium quinoa), ки́нва (кечуа kinwa) — псевдозерновая культура, однолетнее растение, вид рода марь (Chenopodium) семейства маревые (Chenopodiaceae), произрастающее на склонах Анд в Южной Америке.

**** Хумус — это распространенная на Ближнем Востоке пюреобразная холодная закуска из нута (бараньего гороха) с тхиной — кунжутной пастой.

***** Макада́мия — (австралийский орех, киндаль) — род растений семейства протейные. Названо ботаником Фердинандом фон Мюллером, впервые описавшим растения семейства macadamia, по имени химика Джона Макадама, его коллеги. Самый дорогой орех в мире.

Вызывая повреждения, быстрые углеводы в то же время не дают нам необходимого насыщения. Гипергликемия (повышенный уровень глюкозы в крови) повышает риск инфаркта миокарда. Избежать высоких концентраций глюкозы в крови можно, употребляя продукты со средними и низкими значениями ГИ, которые более медленно отдают глюкозу в кровь. Средним считается ГИ продуктов в пределах от 56 до 69. Более рафинированные и жидкие углеводные продукты питания обладают большим ГИ.

Несмотря на то, что некоторые продукты обладают низким гликемическим индексом, часто они содержат другие моносахара, которые обладают еще большей способностью к образованию конечных продуктов гликирования, развитию диабета и атеросклероза — таковы содержащаяся в соке фруктов и меде фруктоза и получаемая с цельным молоком галактоза.

Общемировое потребление фруктозы за последние 30 лет выросло на 25 %. Фруктозу стали повсеместно добавлять в продукцию пищевой промышленности, поскольку она намного слаще глюкозы и сахарозы, и в то же время она не требует инсулина для регуляции своего уровня в крови. Фруктозу активно используют как подсластитель взамен сахарозы при диабете. Она распространена в таких естественных продуктах питания, как фрукты, ягоды и мед. Наравне с глюкозой фруктоза входит в состав сахарозы. В качестве мономера фруктоза составляет полисахарид инулин — крахмалоподобное запасное вещество клубней топинамбура, корневищ цикория и одуванчика. К сожалению, фруктоза в десять раз более активно гликозилирует белки, что приводит к ускоренному старению организма. Но это не единственный ее недостаток.

В отличие от глюкозы, фруктоза не является необходимым компонентом пищи человека. Медленно всасываясь в кровь, она затем поступает в печень, где в процессе липогенеза превращается в жир, который откладывается, способствуя ожирению. Чрезмерное потребление фруктозы, как, собственно, и обилие насыщенных жирных кислот, вызывает образование уже знакомых нам атерогенных липопротеинов очень низкой плотности, приводя к сердечно-сосудистым патологиям.

Галактоза опаснее глюкозы, как и фруктоза. Галактоза входит в состав молочного сахара (лактозы).

В отличие от фруктозы, галактоза играет важную физиологическую роль в организме человека. Она принимает непосредственное участие в ферментативном гликозилировании аминокислоты аспарагина в составе белков.

Образующиеся соединения N-гликаны участвуют в межклеточных взаимодействиях и распознавании «свой — чужой», провоспалительных, иммунных (распознавание микробов и токсинов) и аутоиммунных реакциях.

В составе N-гликанов галактоза принимает активное участие в опухолеобразовании, иммуностарении и хроническом воспалении.

Контроль над процессом старения не такое уж простое дело. Углеводы важны и составляют значительную часть нашей диеты, и при этом они активизируют один из процессов, ускоряющих старение, — процесс гликирования белков.

Пока ученые разрабатывают лекарства, направленные на устранение накопленных конечных продуктов гликирования, нам стоит придерживаться диеты, снижающей скорость их образования.

Такая диета построена на «медленных» углеводах — полисахаридах, которые медленно перевариваются, медленно отдают глюкозу в кровь и поэтому не вызывают высоких пиков глюкозы, усиливающих процесс гликирования. В то же время стоит ограничить потребление «быстрых» углеводов, в больших количествах содержащихся в конфетах, пирожных, сладких газированных напитках, сладких фруктах, глубоко переработанных крахмалосодержащих продуктах (пюре, вермишель, мюсли).

Белки — биологические макромолекулы, представляющие собой полимеры, в которых разные аминокислоты объединены в одну цепочку. Белки обретают функцию, только когда эта цепочка правильным образом уложена в пространстве. Пространственная укладка называется конформацией белка. Все, что нарушает конформацию, инактивирует белок и ускоряет старение организма. Наши белки образуются из 20 аминокислот. В каждой клетке и ткани они выполняют огромное количество функций: структурную (коллаген, эластин, кератин), метаболическую (ферменты), сигнальную (белковые гормоны, сигнальные факторы, факторы роста), рецепторную (рецепторы гормонов, рецепторы иммунологического распознавания), транспортную (ионные каналы, белки-переносчики), защитную (антитела, коллаген, кератин), регуляторную (киназы, фосфатазы, факторы транскрипции и трансляции ДНК), двигательную (актин, миозин), резервную (белки могут сгорать в клетке с образованием АТФ).