Гормезис что это такое
Гормезис что это такое
Гормезис — это влияние на организм малых доз вредных воздействий.
Живые организмы всегда вынуждены были справляться с суровыми природно — климатическими условиями для того, чтобы выжить. Эволюционно выработались сложные механизмы выживания и все эти ответы на воздействия внешней среды собраны в единую концепцию под названием «гормезис«. Под гормезисом понимается стимулирующее воздействие на организм небольших доз стрессоров, имеющими недостаточную силу для причинения вреда.
Идея гормезиса получила научное признание совсем недавно.
Одной из причин долгого непризнания механизма гормезиса являлось его сходство со лженаукой гомеопатией.
Имелись опасения, что владельцы крупных химических производств, загрязняющих воздух, пользуясь идеей гормезиса, получали бы научное подтверждение, что загрязнение окружающей среды является благом, также как и утечка радиации.
Парадокс заключается в том, что признание гормезиса, автоматически означало бы признание того факта, что организм не может быть здоровым, если он лишен воздействия ядов, токсинов или других стрессоров.
Горметический стресс, чтобы быть полезным, не должен превышать черту, за которой он станет опасным. То, что нас на убивает, не всегда может сделать нас сильнее, иногда это может сделать нас инвалидами.
Основными горметинами (агентами гормезиса) являются: различные облучения (загар, радиация), температурные воздействия (жара, холод), спорт, голод, различные яды, в том числе этанол (этиловый спирт), тяжелые металлы и некоторые лекарства (например антибиотики).
Когда клетки организма подвергаются кратковременному химическому, физическому или даже психологическому воздействию — будь то радиация, яды, спорт или стресс, это активизирует защитные механизмы, повышающие стресс-ответ, что позволяет организму лучше противостоять в будущем возможным опасностям.
Наиболее изученные горметины — это температурные воздействия (баня, закаливание), спорт, алкоголь и специи.
1. Спорт, физические нагрузки.
Любая тренировка — это процесс преодоления трудностей, в результате чего мы становимся сильнее и выносливее. Силовые тренировки вызывают в мышцах микроразрывы, заживление которых стимулирует рост и развитие мышц. Так небольшой стресс делает организм сильнее и дает ему возможность выдерживать большие напряжения.
При регулярных физических нагрузках происходит не только регенерация задействованных в упражнениях мышц, но и устраняются различные повреждения в организме, которые накапливаются в процессе старения.
Но для того, чтобы быть полезным, горметический стресс должен находиться в зоне здоровья. Чрезмерные тренировки только навредят. Далеко не все и не всегда то, что не убивает, может сделать нас сильнее.
2. Непродолжительное голодание.
Короткие голодания помогают очистить организм от клеточного мусора. Во время отсутствия пищи организм использует для питания плохие белки. Этот процесс называется аутофагией.
Это приспособительный механизм, выбирающий и уничтожающий самого слабого, который выработался в процессе эволюции.
Поэтому ограничение калорийности питания и непродолжительные 24-36 часовые голодания способствуют увеличению продолжительности жизни. Более длительные голодания могут быть опасны.
Постоянное обилие пищи не пробуждает защитные силы организма, лишает его необходимости выживать, а следовательно и жить.
Исследования показывают, что мало пьющие алкоголь люди имеют более низкий риск смертности от всех причин, чем трезвенники. При том, что пьяницы находятся в группе самого высокого риска.
Исследования показывают, что радиация, в крайне малых дозах является жизненно необходимым условием, стимулирующим защитные и другие функции организма.
5. Температурные воздействия — баня, купание в проруби, закаливание, контрастный душ.
Все вышеперечисленные процедуры являются стрессом для организма. Точнее — вакциной от стресса, повышающей уровень стимулирующих гормонов в крови
Гормезис, клеточная гибель и старение
Статья Isabelle Martins, Lorenzo Galluzzi и Guido Kroemer Hormesis, cell death and aging
опубликована в журнале Aging, август 2011 г., том 3, № 8.
Перевод: Евгения Рябцева
Резюме
Часто низкие дозы токсинов или других стрессогенных факторов не только не наносят организму вреда, но и активируют адаптивные стресс-реакции, формирующие устойчивость организма к высоким дозам этих же агентов. Наиболее наглядным примером этого феномена, известного как «гормезис», является ишемическое прекондиционирование – ситуация, когда короткие эпизоды ишемии защищают мозг и сердце от продолжительного недостатка кислорода и питательных веществ. Многие молекулы, вызывающие гибель клеток, одновременно запускают аутофагию – цитопротекторный механизм, в основе которого лежит переваривание внутриклеточных структур, представляющих собой потенциальную опасность, преимущественно митохондрий. Воздействие высоких доз подобных агентов вызывает пермеабилизацию (изменение проницаемости) внешних мембран митохондрий и гибель клетки. Низкие дозы таких цитотоксичных соединений, напротив, способны запускать несколько механизмов гормезиса, что может объяснить способность индукторов аутофагии, таких как ресвератрол и низкокалорийная диета, увеличивать продолжительность жизни.
Гормезис (неологизм, происходящий от древнегреческого слова «hormaein», буквально означающего «приводить в движение, побуждать, понукать») представляет собой благоприятную биологическую реакцию на безвредные дозы токсинов и других стрессогенных факторов. Стимулирующие гормезис соединения инициируют адаптивную стресс-реакцию, обеспечивающую формирование устойчивости клеток и организмов к высоким (обычно губительным) дозам того же агента. Теоретически, гормезис может быть представлен единым или несколькими механизмами, позволяющим(и) клеткам, подвергшимся стрессогенному воздействию, избегать физиологического старения и гибели и, соответственно, потенциально способен оказывать определенное влияние на (пато)физиологию старения. Таким образом, эффект подходов, которые, согласно имеющимся данным, увеличивают продолжительность жизни многих видов, такие как низкокалорийная диета и прием ресвератрола 3, может быть обусловлен запуском механизмов гормезиса [7, 8]. В данной статье мы проанализируем молекулярные сигнальные каскады, связывающие клеточный стресс с гибелью клетки, а также механизмы их разобщения, запускаемые при развитии реакции гормезиса.
Механизмы чрезмерной активации, ведущие к апоптотической гибели клеток
Тем не менее, ингибирование каспаз редко полностью предотвращает гибель клеток (хотя в некоторых случаях оно сглаживает морфологические проявления апоптоза) [10, 25-27], так как при этом в игру могут вступать многочисленные каспазо-независимые механизмы [9, 28, 29]. Например, нарушение проницаемости митохондриальной мембраны может приводить к высвобождению апоптоз-индуцирующего фактора (АИФ) и кофилина, оба из которых выступают в роли каспазо-независимых эффекторов клеточной гибели 33. Это перемещает механизм управления клеточной гибелью на уровень митохондрий, а точнее, на уровень митохондриальных мембран, нарушение проницаемости которых регулируется множеством эффекторов и процессов, в том числе различными классами стресс-активируемых киназ [24, 34-43], белком-супрессором опухолевого роста p53 44, эпигенетическими изменениями 51, (де)ацетилазами [52, 53], нарушениями клеточного цикла [54, 55] и повреждениями ядра 60.
Аутофагия как цитопротективный механизм
Макроаутофагия (которую мы обычно называем «аутофагией») представляет собой механизм лизосомальной деградации, при запуске которого фрагменты цитоплазмы (органеллы или цитозоль) заключаются внутрь пузырьков, окруженных двухслойной мембраной (аутофагосом), которые сливаются с лизосомами, где происходит их деградация под действием лизосомальных ферментов гидролаз 84. Важно отметить, что на многих уровнях аутофагия и апоптоз проявляют выраженное взаимное влияние 87.
Результатом аутофагии может быть удаление поврежденных потенциально опасных митохондрий, повышающее порог запуска механизмов клеточной гибели под действием агентов, индуцирующих нарушение проницаемости внешней мембраны митохондрий, или других стрессогенных факторов. Таким образом, как избирательная аутофагия митохондрий (митофагия), так и аутофагия в целом способны снижать предрасположенность клеток к апоптозу [1, 76, 88-90].
Каспазо-зависимый апоптоз ассоциирован с деградацией белка Beclin 1 под действием каспаз. Beclin 1 необходим для запуска первого этапа аутофагии, поэтому активация каспаз чаще всего приводит к ингибированию механизма аутофагии [16, 91, 92]. Это отражает общую тенденцию, согласно которой проапоптотические сигналы приводят к подавлению функционирования систем, обеспечивающих выживаемость.
Некоторые распознающие стресс молекулярные механизмы могут одновременно индуцировать аутофагию и апоптоз. Это относится, например, к белкам BH3 (а также к фармакологическим препаратам – миметикам BH3), что может избавлять Beclin 1 от ингибирующих взаимодействий с белками семейства BCL-2, создавая благоприятные условия для запуска аутофагии, а также стимулировать нарушение проницаемости внешней мембраны митохондрий путем активации BAX или BAK 101. Считается, что относительно высокая концентрация разных представителей семейства Bcl-2, также как их внутриклеточная локализация и активированное состояние могут определять механизм (аутофагию или апоптоз), индуцируемый белками BH3 или их миметиками [66, 67]. Более того, стресс, испытываемый эндоплазматическим ретикулумом, также может приводить к запуску аутофагии или апоптоза, в зависимости от взаимодействия пороговых эффектов, которое ученым еще предстоит расшифровать [88, 102, 103]. Согласно одному из возможных сценариев, слабый стресс может индуцировать реакцию аутофагии, повышающую порог для индукции апоптоза. Такая схема представляет собой типичный вариант гормезиса (рис. 1).
Рисунок 1. Аутофагия и гормезис. В нормальных условиях аутофагия способствует поддержанию клеточного гомеостаза путем удаления потенциально опасных митохондрий (или других поврежденных органелл) и утилизации белковых агрегатов. Это может замедлять старение и увеличивать продолжительность здоровой жизни за счет повышения порогового количества повреждений, достижение которого приводит к нарушению функционирования клетки или ее гибели. В данном случае высокие дозы агентов, одновременно стимулирующих аутофагию и гибель клеток (например, миметиков BH3), являются токсичными (А); низкие дозы этих же агентов могут запускать реакцию гормезиса и, таким образом, способствовать адаптации клеток к стрессовым условиям (В). (MOMP – изменение проницаемости внешней мембраны митохондрий, mitochondrial outer membrane permeabilization.)
Аутофагия как механизм замедления старения
Фармакологические и генетические манипуляции, направленные на увеличение продолжительности жизни, индуцируют аутофагию в клетках различных модельных организмов, в том числе дрожжей, круглых червей и мух-дрозофил. При этом ингибирование аутофагии часто (возможно, и всегда) препятствует увеличению продолжительности жизни этих организмов. Эта закономерность распространяется на увеличение продолжительности жизни, индуцируемое низкокалорийной диетой, генетической или фармакологической активацией сиртуина 1, ингибированием белка-мишени рапамицина млекопитающих (mTOR) с помощью рапамицина, а также на применение ингибитора деацетилазы гистонов спермидина [3, 4, 81, 104-107]. Существует косвенное доказательство того, что воздействие одного из этих стимулов, сиртуина 1 (активация которого происходит при применении низкокалорийной диеты и ресвератрола и является индуктором аутофагии), запускает механизм гормезиса. Одним из наиболее известных примеров гормезиса является ишемическое прекондиционирование (ИПК), при котором кратковременные эпизоды ишемии защищают мозг от последующего более сильного и продолжительного снижения поступления кислорода и питательных веществ. В данной системе применение ресвератрола может имитировать эффекты ИПК; при этом как ресвератрол, так и МПК индуцируют аналогичные изменения в профиле ацетилирования белков клеток мозга [53].
На сегодняшний день механизмы, посредством которых аутофагия может увеличивать продолжительность жизни, остаются загадкой [108, 109]. Один из очевидных вариантов заключается в цитопротективном, подавляющем апоптоз влиянии аутофагии (см. выше), однако следует учитывать и другие возможности. Например, существует большое количество доказательств того, что ингибирование mTOR (стимулирующее аутофагию, и, возможно, оказывающее и другие метаболические эффекты) замедляет наступление физиологического старения [105, 110-115]. Таким образом, можно предположить, что аутофагия позволяет отсрочить физиологическое старение, индуцируемое повреждающими ДНК агентами 119, а также замедлить процесс истощения стволовых клеток, происходящий на поздних этапах старения 123, однако это еще предстоит доказать. В то же время имеется достаточно убедительное свидетельство в пользу того, что аутофагия выступает в качестве механизма подавления опухолевого роста, позволяющего избежать генетической нестабильности, стимулирующей многоэтапный процесс канцерогенеза [3, 114, 124-130].
Помимо всего этого, аутофагия интенсифицирует оборот клеточных белков, склонных к формированию агрегатов, что снижает концентрацию нейротоксических факторов, в том числе агрегатов белка гентингтина [131]. Однако в возможном влиянии аутофагии на накопление потенциально токсичных внеклеточных белков (таких как бета-амилоид и др.) еще предстоит разобраться [32, 132-134].
На современном этапе неясно, какие (если они есть) из упомянутых предполагаемых механизмов играют наиболее важную роль в способности аутофагии увеличивать продолжительность жизни. Будущие исследования должны внести ясность в этот вопрос, что может оказать решающее влияние на разработку стратегий увеличения продолжительности здоровой жизни человека.
Загадочный гормезис, или Как ограничение калорий и физические нагрузки влияют на организм
В ноябре 2010 года в газете «The New York Times» вышла большая статья под названием «Невероятная летающая 90-летняя старушка». Главной героиней этой статьи стала жительница Канады Ольга Котелько, дочь украинских эмигрантов-переселенцев.
Ольга Котелько — олимпийский чемпион по лёгкой атлетике в самой старшей возрастной категории. Она начала заниматься спортом, когда ей было уже далеко за семьдесят. Несмотря на свои скромные данные (её рост всего 1 м 50 см), Ольга Котелько благодаря настойчивым тренировкам начала показывать изумительные результаты и вскоре стала мировым рекордсменом, а также выиграла Олимпийские игры для пожилых людей. Когда этой женщине исполнился 91 год, ею заинтересовались канадские учёные. После тщательных обследований они не нашли в её организме никаких существенных возрастных изменений. Девяностолетняя рекордсменка была так же здорова, как и большинство молодых людей. Такое удивительное продление молодости учёные могли объяснить только одним: регулярными физическими нагрузками.
Последние два десятилетия значительные усилия биохимиков и геронтологов были направлены на то, чтобы объяснить природу старения, а также на поиск эффективных средств, продлевающих молодость. Такое направление научной деятельности, конечно же, совсем неудивительно. Ведь наступление старости и уход из жизни является для всех нас самой неприятной вещью на свете. Неприятной и пока неотвратимой. Но за последнее время, благодаря колоссальным усилиям и множеству исследований в этом направлении, всё же удалось продвинуться вперёд и достичь некоторых обнадёживающих результатов. Это позволило некоторым исследователям предположить, что мы стоим на пороге решающих и судьбоносных открытий.
За прошедшие годы учёными были открыты десятки неизвестных ранее веществ, играющих важную роль в регуляции наших внутренних процессов. Таких, как гормон лептин, контролирующий жировые запасы; «хранитель генома» белок р53, удаляющий из организма «больные» клетки или фермент теломераза, наращивающий укороченные теломеры. Благодаря этим открытиям стало возможным более или менее точно объяснить природу возникновения почти всех возрастных болезней: атеросклероза, диабета, болезни Паркинсона и других. Но, несмотря на обозначившееся понимание возрастных процессов в нашем организме, до сих пор так и не удалось создать каких-либо эффективных фармакологических средств, продлевающих молодость.
После дополнительных исследований учёным стало понятно, в чём заключается главная сложность эффективного вмешательства в процессы старения. Выяснилось, что вещества, активность которых в борьбе со старением следует подавлять (такие, как свободные радикалы), являются многофункциональными. Все они имеют как позитивную, так и негативную сторону своего воздействия. К примеру, белок под названием цитохром способен запускать процесс клеточной «смерти». И одновременно он же является важной составляющей энергетических процессов. Такая же ситуация характерна и для других веществ.
По всей видимости, за миллионы лет эволюции всё лишнее и ненужное из нашего организма было «выброшено», и в результате сформировалась очень целостная сверхчувствительная система поддержания жизни. И вмешиваться в эту систему человеку пока, похоже, не под силу.
Неудачи с поиском фармакологических средств против старения подтолкнули часть учёных обратить внимание на более традиционные методы укрепления здоровья. Так появились многочисленные исследования о влиянии диеты и физических нагрузок на наш организм. И благодаря этим работам стало ясно, что изменение рациона и занятия спортом могут существенно помочь человеку прожить долгую и здоровую жизнь. В чём же именно заключается благотворное влияние ограничения рациона и физических нагрузок?
Было доказано, что среди пищевых факторов количество потребляемых калорий однозначно и причинно связано с риском возникновения многих возрастных заболеваний. Проще говоря, чрезмерное потребление пищи увеличивает, а умеренное и низкое — уменьшает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, диабета 2-го типа, инсульта, рака и, возможно, нейродегенеративных расстройств
— вот так, коротко и ясно, определил степень влияния рациона на здоровье американский биолог, профессор Национального института по проблемам старения, Марк Мэттсон.
Благотворное действие ограничения калорий и физических тренировок складывается из нескольких составляющих. Первым, на что обратили внимание учёные в своих исследованиях, было повышение активности так называемых белков теплового шока (heat shock protein), вызванное нагрузками и низкокалорийной диетой.
Белки теплового шока — это группа высококонсервативных белков, которые сохранились в процессе эволюции у всех живых организмов: начиная от простейших и заканчивая человеком. Они начинают активно действовать всякий раз, когда организм испытывает стресс. Как видно из их названия, эти белки были открыты во время исследований адаптивного ответа организма на тепловой шок, т. е. при повышении температуры. И хотя позже выяснилось, что они обладают множеством функций, наибольший интерес учёных вызывает их способность оказывать защитное действие на клетки.
Это защитное действие, вызванное умеренным стрессом, помогло понять механизм, который получил наименование «гормезис». Гормезисом сегодня в научной литературе принято называть эффект усиления защитных функций организма в ответ на небольшой стресс. Такое усиление можно сравнить с физической тренировкой спортсмена — когда тренирующийся, преодолевая возникающие вначале трудности, становится в итоге намного сильнее и выносливее. И не случайно гормезис является основной составляющей позитивного воздействия физических нагрузок.
Возможно, первым, кто обратил внимание широких масс на феномен гормезиса, был немецкий философ Фридрих Ницше. Во всяком случае, это именно ему приписывают знаменитую фразу, которую он сказал, чтобы оправдать свою привычку к крепким напиткам: «Что не убивает, то делает нас сильнее». Но так как пьянство ещё никого не сделало сильнее, даже немецких философов, Ницше закончил свои дни, не дожив и до 60 лет. Хотя сам термин «гормезис» был введён в научный оборот ещё в далёком 1943 году, сегодня изучение этого явления получило новый импульс. Выяснилось, что ограничение калорий вместе с нагреванием в бане, закаливанием и физическими нагрузками запускают в организме целый ряд полезных адаптивных реакций.
Так, под воздействием этих факторов, белок теплового шока Hsp70 выходит из клетки во внеклеточное пространство и стимулирует своим выходом повышение активности иммунных клеток. Происходит это потому, что наши иммунные клетки воспринимают любые посторонние объекты как угрозу для организма. Под влиянием Hsp70 осуществляется своеобразная тренировка иммунной системы. И благодаря этому организм становится более подготовленным на случай попадания внутрь опасной инфекции.
Кроме того, белки теплового шока могут действовать как «очистители», удаляя повреждённые клеточные структуры. Выяснилось, что они обладают свойствами так называемых шаперонов, специализированных белков, обеспечивающих правильное прохождение фолдинга — сворачивания аминокислотных цепочек в трёхмерные структуры. Таким образом в организме происходит восстановление повреждённых белков. Нормальное протекание этого процесса является одним из главных залогов здорового долголетия, так как многочисленные и чрезвычайно широко представленные разнообразные белки исполняют в нашем организме множество важнейших функций.
Вторым защитным механизмом, возникающим в ответ на ограничение калорий и физические нагрузки, выступает повышение антиоксидантной активности. Сегодня всем хорошо известно, что антиоксиданты — это вещества, которые защищают наш организм от воздействия свободных радикалов кислорода. Учёные выяснили, что с возрастом может происходить ослабление антиоксидантной защиты и увеличение повреждений, вызванных свободными радикалами. Это явление получило название оксидативный (или окислительный) стресс. Какое же отношение может иметь диета и занятия спортом ко всему этому? Оказалось, что самое прямое.
Регулярные физические нагрузки могут оказывать тренировочный эффект на антиоксидантную систему. Этот вопрос был хорошо изучен венгерскими исследователями: Ж. Радаком и его коллегами. Они показали, что под влиянием физических нагрузок наблюдалось общее улучшение работы антиоксидантной системы. И связано это было вот с чем. Во время тренировок, когда потребление кислорода человеком возрастает, одновременно повышается и количество свободных радикалов. Эти радикалы, в свою очередь, стимулируют повышение активности антиоксидантов. И, таким образом, каждый раз, когда человек бегает или крутит педали, антиоксидантная система получает хорошую тренировку.
Так как митохондрии являются одновременно и основным источником, и первой мишенью потенциально вредных активных форм кислорода, дисфункция митохондрий прочно ассоциируется с наступлением многочисленных возрастных заболеваний, таких, как диабет, рак и нейродегенеративные патологии, включая болезнь Паркинсона и Альцгеймера. Действительно, ухудшение функции митохондрий можно считать основной движущей силой старения
— утверждают в своей работе немецкие учёные Л. Мао и Ж. Франке из Института генетики человека (Берлин).
Так вот, ограничение калорий способствует тому, что белки, участвующие в окислительном фосфорилировании, быстрее обновляются. Этот процесс носит название «митохондриальный биогенез». Здесь мы можем наблюдать интересный парадокс: человек, который меньше ест, будет иметь больше энергии, чем объедающийся деликатесами гурман. А всё дело в том, что насыщенные жирные кислоты, содержащиеся в мясных и молочных продуктах, в повышенных количествах нарушают процесс окисления и фосфорилирования, не давая основному носителю энергии — аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ) — накапливаться в клетках. Под воздействием жиров протонный потенциал, необходимый для синтеза АТФ, весь рассеивается, превращаясь в тепло. Поэтому люди с лишним весом так быстро устают и легко переносят холод.
Такое же благоприятное действие оказывают на митохондрии и физические нагрузки. Под их влиянием повышается уровень одного белка со сложным названием, похожим на имя далёкой галактики — PPAR-Gamma Coactivator-1 alpha (сокращённо — PGC-1). Именно PGC-1 способствует тому, что митохондрии у активных людей, занимающихся спортом, быстрее обновляются и вырабатывают больше энергии. Уровень PGC-1 быстро поднимается в ответ на работу мышц и также быстро падает после окончания нагрузки. Но у тех людей, которые нагружают свои мышцы регулярно, происходит постоянное повышение уровня PGC-1. Благодаря этому энергия, которую тратит человек во время пробежек или занятий в спортзале, всегда восполняется с избытком, с некоторым запасом. И происходит это потому, что после каждой тренировки наши митохондрии чудесным образом омолаживаются.
И вот что примечательно: из-за физических нагрузок ускоренно обновляются митохондрии не только в мышцах, но и в клетках мозга. И этот факт позволил учёным предположить, что регулярные тренировки и ограничение рациона могут быть средством профилактики против возрастных нейродегенеративных болезней. Позже подтвердилось, что это действительно так.
Были обнаружены сразу несколько защитных факторов для нервных клеток, уровень которых повышается в ответ на активную работу мышц и умеренное питание. Это уже упоминавшиеся выше белки теплового шока, а также глюкозо-регулируемый белок 78 (GRP 78), нейротрофический фактор мозга (BDNF), интерферон-гамма (IFN-γ) и β-оксибутират. Их уровень и активность имеют прямую связь с занятиями спортом и ограниченным рационом, значительно повышаясь под их воздействием. Все эти факторы имеют способность предохранять клетки мозга, нейроны, от повреждений и, тем самым, продлевать здоровую жизнь. Благодаря их позитивному действию человек имеет неплохие шансы избежать такие распространённые возрастные патологии мозга, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Благотворный эффект низкокалорийной диеты учёные объясняют ещё вот чем. Снижение калорийности рациона происходит, в основном, за счёт ограничения в нём самых калорийных продуктов. В том числе и тех, которые содержат рафинированный сахар. Как хорошо известно биологам, глюкоза (основная составляющая сахара) — это вовсе не безобидное, а очень агрессивное вещество, способное повреждать клетки нашего организма. Именно поэтому больные диабетом долго не живут, умирая от внутренних повреждений, вызванных действием глюкозы. В научной литературе существует специальный термин — «глюкозотоксичность». И что примечательно: этой глюкозотоксичности могут подвергаться даже совершенно здоровые люди.
Это стало известно после серии работ, проведённых в 2000 году американскими учёными из лаборатории эндокринологии, диабета и метаболизма университета г. Буффало. Они давали группе здоровых людей выпить растворённую в воде глюкозу, после чего брали у них кровь на анализ. И результаты анализов показали, что в течение трёх часов после приёма глюкозы в организме происходило развитие воспалительной реакции. Повышался уровень веществ, участвующих в воспалении, а также свободного радикала супероксида. И одновременно сильно падал уровень одного из антиоксидантов — витамина Е. То есть организм реагировал на резкий скачок глюкозы в крови как на чужеродную инфекцию — развитием воспалительной реакции.
Причём эффект глюкозотоксичности характерен лишь для рафинированного сахара. Когда человек съедает овсянку или овощи, то глюкоза поступает в кровь небольшими порциями и постепенно. Благодаря этому организм в состоянии её нормально усвоить. И происходит это благодаря клетчатке, которая «тормозит» резкое поступление глюкозы. В свете этих фактов становится понятным, почему уменьшение в рационе сладостей неизбежно приводит к укреплению здоровья.
Снижение потребления, при низкокалорийной диете, мяса и таких жирных молочных продуктов, как сметана, сыр и сливочное масло, также оказывает выраженный оздоровительный эффект. И связан он с аминокислотой — метионином и пальмитиновой жирной кислотой.
Выяснилось, что избыток метионина каким-то образом может повышать количество свободных радикалов. Этот феномен впервые был хорошо изучен испанскими исследователями Р. Памплона и его коллегами:
Мы обнаружили впервые, что ограничение метионина глубоко уменьшает производство митохондриальных реактивных форм кислорода и снижает окислительное повреждение митохондриальной ДНК
После них было проведено ещё ряд исследований, подтвердивших это открытие. Именно с уменьшением количества метионина многие учёные связывают полезное действие религиозных постов.
Ограничение потребления пальмитиновой кислоты также оказывается не менее полезным. Она накапливается в организме людей, которые едят слишком много жирных продуктов, и становится причиной гибели клеток. В ходе исследований последних лет установлена прямая способность пальмитиновой кислоты запускать процесс самоуничтожения клетки под названием «апоптоз». Также избыток этой кислоты приводит к накоплению в клетках мозга β-амилоидного белка — главного виновника возникновения такой тяжёлой патологии, как болезнь Альцгеймера.
Это было подтверждено множеством исследований, в том числе в ходе экспериментов, проведённых украинскими учёными из НИИ биологии Харьковского университета во главе с профессором Н.А. Бабенко:
Показано, что чрезмерное содержание жиров в пищевом рационе заметно увеличивает вероятность возникновения нейродегенеративных заболеваний. Высокая степень насыщенности жирных кислот, поступающих с пищей, является одним из критических факторов риска развития болезни Альцгеймера
Кроме этого, по мнению одного из самых авторитетных специалистов по атеросклерозу, российского биолога В. Н. Титова (Институт клинической кардиологии, г. Москва), высокое содержание пальмитиновой кислоты в пище является основной причиной возникновения болезней сердца и сосудов, а также жировой болезни печени и диабета. Понятно, что если сократить в рационе излишне жирные продукты, богатые пальмитиновой кислотой, то организм «скажет» нам «спасибо».
Немаловажную роль в полезном действии физических нагрузок и ограничении калорий играют такие вещества, как АМР, активируемая протеинкиназа (АМРК), и белки сиртуины. Они тесно связаны между собой, и их уровень повышается, как только в клетках происходит уменьшение запасов энергии. Как мы понимаем, эти запасы обычно уменьшаются от регулярных тренировок и ограничения рациона. И как только такое происходит, АМРК вместе с сиртуинами запускают целую цепь последовательных и очень полезных для организма реакций. Так под их воздействием активируется процесс аутофагии — очистки клеток от повреждённых и «старых» структур. Одновременно с этим подавляется пагубная возрастная активность белка mTOR, который является непосредственным виновником многих отклонений в пожилом возрасте.
Надо сказать, что есть одна категория людей, которым противопоказано ограничивать свой рацион. Это молодые женщины, которые готовятся стать мамами. Были проведены исследования, которые показали, что женщины, сидевшие во время беременности на «разгрузочных» диетах, генетически программировали своих будущих детей на предрасположенность к ожирению и диабету. Жировые отложения исполняют очень важную функцию в женской репродуктивной системе: содержащиеся в них жирные кислоты становятся строительным материалом для клеток растущего в чреве ребёнка.
Поэтому будущие мамы должны нормально питаться, чтобы иметь достаточные жировые запасы.
Как мы видим, польза от физических нагрузок и умеренного рациона подкреплена научными данными и может считаться вполне достоверной. В связи с этим может возникнуть вопрос: какую же диету можно считать низкокалорийной и оздоровительной? Надо отметить, что в опытах с животными для достижения положительных результатов их рацион уменьшали минимум на треть. Здравый смысл подсказывает, что для человека низкокалорийной может считаться та диета, в которой сведены до минимума высококалорийные продукты, потенциально опасные для здоровья. Такие как «фаст фуд», жирное мясо или сладости.
Наверное, не случайно так устроено, что все полезные продукты, такие как овсянка, овощи или рыба, обычно содержат совсем немного калорий. И сформированный из таких продуктов рацион будет как раз низкокалорийным и полезным.
Хорошим примером позитивного влияния умеренного питания могут служить жители японского острова Окинава. Окинава занимает первое место в мире по числу долгожителей — тех, кому исполнилось 100 и более лет: 50 долгожителей на 100 000 граждан. Такой феномен учёные объясняют, в первую очередь, традиционно малым количеством калорий в рационе окинавцев (менее 2000 ккал) и почти полным отсутствием в нём потенциально вредных продуктов. Занимаясь крестьянским трудом, они много двигаются и питаются почти исключительно тем, что даёт им земля и море: рисом, соей, рыбой и овощами. Скорее всего, именно такой образ жизни — активный в движении и умеренный в питании — и является тем решающим фактором, который позволяет человеку прожить долгую и счастливую жизнь. Жизнь без болезней и преждевременной старости.
Вот как прокомментировал данный вопрос заведующий лабораторией эпигенетики Институтa геронтологии им. Д.Ф. Чеботарева (г.Киев), доктор медицинских наук Александр Михайлович Вайсерман:
«В статье довольно подробно описываются исследования последних лет, проливающие свет на молекулярные и клеточные механизмы «парадоксального стимулирования» (гормезиса), такие, как активизация антиоксидантной и иммунной систем организма. Ещё одним механизмом, который считается одним из ключевых в проявлении горметического эффекта и не был здесь упомянут, является стимуляция репарации ДНК. Репарация, или восстановление повреждённых участков, нашей генетической составляющей, ДНК, играет очень важную роль, так как без неё невозможно нормальное функционирование всех систем организма. И ограничение калорий способно стимулировать репарацию ДНК. Сегодня эффективность многих фармацевтических средств (например, синтетических антиоксидантов), на которые возлагались большие надежды в борьбе со старением, ставится многими учёными под сомнение. С этим связано увеличение интереса к феномену гормезиса. Изучение механизмов гормезиса может позволить разработать определенные схемы воздействий (в том числе ограниченного в калорийном отношении режима питания, физических нагрузок, высоко- и низкотемпературных воздействий и т.д.), применение которых позволит улучшить здоровье и реализовать потенциал долгожительства».