Как птицы это делают?
Наукой установлено, что большинство свободных радикалов образуется в результате работы комплекса I ЭТЦ. Субъединицы, из которых происходят утечки свободных радикалов, расположены так, что рой крошечных агрессоров попадает прямо в матрикс, где сразу атакует мтДНК. Практически каждая антиоксидантная пищевая добавка не оправдывает возложенных на нее надежд: находящиеся в ней БАВы должны с изумительной точностью попадать именно в комплекс I, что очень сложно. Второй по значимости мишенью такого рода терапии является матрикс (в целях защиты находящейся там мтДНК). При этом прием антиоксидантов влечет за собой побочный эффект в виде нарушения способности клеток реагировать на свободные радикалы. Птицам в ходе эволюции удалось разработать более эффективный механизм купирования вреда, причиняемого свободными радикалами. Мы уже знаем, что в птичьем организме сравнительно немного антиоксидантов, но как у них получается управляться со свободными радикалами?
На этот вопрос пока нет точного ответа, но есть предположение, что птицы понижают концентрацию своих свободных радикалов, разъединяя электротранспортные дыхательные цепи (цепи переноса электронов). Как я отмечал ранее, речь идет об эффекте разобщения, при котором электроны «отрываются» от производства АТФ, а рассеивание протонного градиента, создаваемого в результате переноса электронов, приводит к выделению тепловой энергии. Преимущество механизма разобщения состоит в том, что электроны продолжают перемещаться без возникновения пробок и, следовательно, не возникает причин для образования множества свободных радикалов. Стало быть, разобщение протонного градиента, по крайней мере в теории, может в существенной степени способствовать замедлению развития дегенеративных заболеваний и даже старения как такового. Кроме того, этот механизм может способствовать сжиганию лишних калорий и снижению веса. Все это выглядит весьма и весьма многообещающе!
Салициловая кислота (или ее производные, такие как аспирин) представляет собой один из разобщителей ЭТЦ в митохондриях и, как показывают результаты исследований, понижает риск развития ряда дегенеративных заболеваний, включая рак. Так как ее действие относится к митохондриям, то она часто включается в комплексы правильного питания, некоторые предлагают посетителям фитнес-центров или клиентам, пользующимся услугами специалистов по похудению. Но регулярный прием салициловой кислоты (даже в малых дозах) чреват побочными эффектами, среди которых наиболее распространена язвенная болезнь ЖКТ. В числе иных разобщающих веществ такого рода следует упомянуть метилендиоксиметамфетамин (MDMA), печально известный в качестве стимулятора активной выработки тепловой энергии в клетках, а также метформин, популярный антидиабетический препарат, который сегодня используется для лечения многих других заболеваний. В 2014 году были опубликованы результаты исследования, наводящие на далеко идущие размышления. Контролировать уровень сахара в крови метформин значимо лучше помогает афроамериканцам, нежели европейцам. Если мы вспомним, что люди с экваториальным происхождением обладают особенно плотными митохондриями, то не удивимся тому, что этот разобщитель ЭТЦ особенно полезен именно для представителей этой генетической группы. Понимая, что существуют варианты терапевтических интервенций, способствующих синтезу разобщающих белков, необходимо постоянно учитывать их возможные побочные эффекты.
В рамках естественных процессов постоянно существует возможность спонтанной генетической мутации, которая может привести к тем же результатам, что и внешнее лекарственное воздействие. Кстати сказать, в конце 90-х годов XX века японские ученые обнаружили, что почти 2/3 жителей страны Восходящего солнца, перешагнувших свое столетие, отличались определенными особенностями митохондриальной ДНК. Точечное изменение в гене, отвечающем за специфическую субъединицу комплекса I, дало счастливчикам на 50 % больше шансов дожить до ста, нежели подавляющему большинству других японцев. Кроме того, они на 50 % реже, чем основная масса жителей Японии, попадали в больницу во второй половине жизни и обладали сильным «иммунитетом» против всех возрастных дегенеративных болезней. Исследование показало, что в результате этой генетической мутации образование свободных радикалов в митохондриях несколько замедлялось. Не являясь значительным в какой-то определенный момент, со временем это замедление приводит к существенным результатам. Эта информация подтверждает митохондриальную теорию старения, а также предположение о том, что терапия возрастных дегенеративных заболеваний должна быть нацелена на митохондрии.
Такая генетическая мутация зафиксирована только в Японии, однако перед научным миром стоит задача так же модифицировать наши собственные гены. Вместе с тем вопрос генетической модификации обращает нас к серьезным проблемам этического и морального планов, и поэтому нам следует искать другие альтернативы: на генной инженерии свет клином не сошелся.
Если утечка электронов из ЭТЦ приводит к образованию свободных радикалов, лучший способ предотвратить такое развитие событий – снизить количество электронов, передаваемых по ЭТЦ (как говорится, меньше электронного «народа», больше нормального – не принявшего форму супероксида – кислорода). Судя по всему, именно этот механизм используют птицы. Но как уподобиться птицам можем мы, люди? Мы могли бы увеличить число цепей переноса электронов на каждую митохондрию для того, чтобы распределить электронную нагрузку между ЭТЦ. Но этот показатель определяется на генном уровне, и поэтому его не так просто изменить. Легче уменьшить количество электронов, для чего и предназначены низкокалорийные диеты, которые сейчас являются единственным способом, позволяющим увеличить максимальную продолжительность жизни.
Есть множество других путей восстановления, сохранения и упрочения здоровья наших митохондрий. Можно создать больше митохондрий, можно обеспечить быстрый перенос электронов по ЭТЦ (чтобы новые электроны не задерживались на проходе), можно рассеивать протонный градиент в виде тепловой энергии и т. д. Вопрос заключается в следующем: как мы делаем это?
Известно, что большинство клеток генерирует 60–70 % своей энергии с помощью метаболизма жирных кислот. Однако без достаточного запаса БАВов, таких как L-карнитин, доставляющих жирные кислоты в митохондрии (а также удаляющих токсичные метаболиты), производство клеточной энергии будет неэффективным (как я уже упоминал выше, такое положение вещей является началом конца). То же самое верно и по отношению к коферменту Q10. Стивен Синатра, кардиолог и один из ведущих специалистов в области метаболической терапии в кардиологии, на протяжении 20 лет фиксировал уровень кофермента Q10 у сотен пациентов и обнаружил, что концентрация этого критически важного компонента ЭТЦ находится на пугающе низком уровне у гораздо большего количества людей, чем было принято считать. Кроме того, выяснилось, что статины (очень популярные и сильнодействующие медикаменты, которые применяются для нормализации уровня холестерина) блокируют синтез кофермента Q10. (Отсюда следует, что с дефицитом этого вещества сталкивается множество людей, которые подсажены на этот коэнзим.) Аналогичное воздействие оказывают такие препараты, как бета-адреноблокаторы, гипогликемические (диабетические) лекарства и трициклические антидепрессанты. Все это накладывается на естественное падение уровня кофермента Q10 с возрастом.
Кроме того, вегетарианцы, а особенно веганы, в большинстве случаев тоже испытывают дефицит кофермента Q10 и L-карнитина, потому что основным источником многочисленных питательных веществ для митохондрий является мясо. (Съедая мясо, мы поглощаем митохондрии животных и их компоненты. У растений есть хлоропласты, которые похожи на митохондрии, но все же значительно от них отличаются.) В табл. 3.1 перечислены эти вещества.
Вскоре вы узнаете, как другие питательные вещества, такие как D-рибоза, дополняют представленную выше картину и почему они столь важны для тех, кто страдает от заболеваний, вызванных митохондриальной дисфункцией. Кроме того, необходимо поговорить о значимости магния – всем известного и жизненно важного микроэлемента. Ионы магния почти всегда прикрепляются к АТФ во внутреннем пространстве клетки (он понижает электрический заряд энергетической макромолекулы и помогает ей перемещаться внутри клетки). Многое из того, что мы рассмотрим ниже, относится к области метаболической терапии в кардиологии в целом и к индивидуальным работам Синатры в частности. Мы попробуем ответить на вопросы о том, почему пациенты с заболеваниями сердечно-сосудистой системы чувствуют себя хуже спустя несколько дней спустя прохождения стресс-теста. Речь идет о нагрузках, которые испытуемые получают на беговой дорожке и которые резко повышают потребность их организмов в кислороде и временно вызывают состояние гипоксии (дефицита кислорода в организме или отдельных органах и тканях). После прекращения нагрузки гипоксия, по идее, должна исчезнуть. Но почему тогда пациенты продолжают испытывать усталость, слабость, повышенную утомляемость и нехватку воздуха на протяжении нескольких суток после тестирования? Как вы могли догадаться, все это связано с митохондриальной энергией!
Таблица 3.1. Питательные вещества для митохондрий
Следует выявить факторы питания и образа жизни, которые способствуют активному производству клеточной энергии и восстанавливают митохондриальную функцию. Конечно, приведенный в этой книге перечень факторов (БАВ и вариантов терапии) далеко не исчерпывающий. Я был вынужден ограничить его, иначе процесс подготовки рукописи к изданию стал бы бесконечным (соответствующие изыскания и так потребовали порядка двух лет).
