Массаж и гидротерапия

Результаты еще одного исследования, проведенного в канадском городе Гамильтоне, свидетельствуют о том, что терапевтический массаж приводит к появлению биомаркеров митохондриального биогенеза. Кроме того, как выяснилось недавно, бурый жир присутствует и является активным не только у новорожденных и маленьких детей, но и у взрослых (в области аорты и в надключичной области). Объем и активность бурого жира тем ниже, чем в большей степени человек страдает от ожирения. Этот факт подтверждает предположение, согласно которому бурый жир в существенной степени регулирует общее потребление энергии в организме.

Еще более важным является прояснение механизмов, посредством которых воздействие на бурый жир вызывает повышение энергетического уровня организма. Как оказалось, при активации бурого жира происходит перекачка жирных кислот из белой жировой ткани в бурую, в результате чего возникают так называемые бежевые жировые клетки. Этот процесс запускается благодаря физиологической или биохимической стимуляции (длительному нахождению на холоде, выбросу гормонов, медикаментозному лечению и т. д.). Такого рода клетки в нормальном состоянии характеризуются низкой активностью термогенеза и небольшим количеством митохондрий. Однако после своей активации они обретают многие биохимические и морфологические признаки бурого жира, включая мультилокулярные липидные капли, изобилие митохондрий (в результате митохондриального биогенезиса) и повышенный уровень USP1.

Активация клеток бежевого жира происходит в результате повторяющегося и/или хронического воздействия холодных температур (речь идет о частых прогулках в зимнее время, пониженной комнатной температуре, водных процедурах и т. д.). Данные исследования, опубликованные летом 2014 года, свидетельствуют о том, что сон при температуре 19 °C (нормальная комнатная температура – 24 °C) приводит к появлению бурого жира у взрослых людей и в существенной степени повышает чувствительность к инсулину и метаболизм глюкозы. Прекрасный способ сэкономить на отоплении в зимний период и одновременно укрепить свое здоровье, не правда ли?

Стимулирует формирование бурого жира и регулярное обливание холодной водой после жаркой бани. Впрочем, к аналогичному эффекту приводит и контрастный душ. Достоверность этих фактов пока не проверена с помощью клинических испытаний, и, на мой взгляд, для подтверждения положительности влияния водных процедур на работу митохондрий и синтез бурого жира с USP1 необходимы дополнительные эксперименты. Тем не менее имеющиеся у нас данные внушают оптимизм, и я полагаю, что в ближайшие годы ученые сконцентрируются на изучении эффектов бурого жира как основной мишени в области борьбы с ожирением.

Физическая активность и специальные упражнения

Физическая активность и специальные упражнения – это последняя тема, которую мы рассматриваем в книге. Но когда речь идет о здоровье митохондрий, она, пожалуй, является наиболее значимой. Мы сталкиваемся с интригующим парадоксом. В последнее время в мире становятся популярны бег на сверхмарафонские дистанции, бег по пересеченной местности и триатлон Ironman. Нам в подкорку вживлена установка, что физические упражнения полезны, и мы считаем, что каши маслом не испортишь. Поэтому рост популярности спорта сверхусилий должен восприниматься как хорошие новости. К сожалению, это не так.

Вред, наносимый мышцам выматывающими физическими нагрузками, связан со слишком активным потреблением кислорода и жестокими атаками свободных радикалов, а также активацией провоспалительных медиаторов. Симптомами такого вреда являются болезненные ощущения в мышцах, их распухание, длительная потеря ими способности выполнять свои функции. Кроме того, при тяжелых физических нагрузках может преобладать распад белков и нуклеотидов (влекущий за собой потерю энергии). Наконец, в случае перенапряжения организма активное формирование свободных радикалов происходит в сердце, легких и даже крови.

Нам следует учиться проходить между Сциллой изматывающих нагрузок и Харибдой сидячего образа жизни к живительному пространству умеренных физических упражнений.

Умеренность – это ключ ко многим, если не ко всем, вещам, связанным со здоровьем, и физкультурная сторона вопроса не является исключением. Чрезмерное рвение в области физических нагрузок лишает их всякой ценности. А если у организма нет времени на восстановление, то они могут причинить вред (некоторые механизмы истощения энергетических запасов клетки рассмотрены в разделе «D-рибоза»).

Положительные эффекты регулярных, не изматывающих физических упражнений известны на протяжении долгого времени. Такая физическая активность ассоциируется с разнообразными плюсами для здоровья, такими как снижение риска сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, диабета и в целом повышение жизнестойкости организма. Данные исследования, проведенного в 2014 году, свидетельствуют о том, что умеренная физическая нагрузка защищает от возрастной дегенерации мышц. Результаты другого, не зависимого от него исследования, доказывают, что сидячий образ жизни в большей степени, нежели курение, ожирение и высокое кровяное давление, способствует развитию сердечной недостаточности. Физически активный курильщик оказывается более здоровым, нежели некурящий лежебока. Да, физическая активность – это главный источник нашего здоровья.

Однако проблема существует даже в случае умеренных физических нагрузок, когда происходит увеличение скорости формирования свободных радикалов в митохондриях. В рамках соответствующей логики любая физическая активность должна быть сведена к минимуму. К сожалению для обломовых, любящих часами смотреть телевизор, реальность далеко не такая радужная. Физкультура укрепляет здоровье и повышает продолжительность жизни, несмотря на все свободные радикалы.

Но почему свободные радикалы, образующиеся при физической активности, не могут разрушить митохондрии? Во-первых, умеренная нагрузка приводит к умеренному увеличению скорости формирования свободных радикалов. Во-вторых, физические упражнения повышают потребности в энергии, что вызывает деление и биогенезис митохондрий (запускаемые сигналами о преобладании АМФ над АТФ и с помощью других механизмов, таких как PGC-1-α и PPAR-γ). В-третьих, образующиеся свободные радикалы посылают клетке сигнал о необходимости производить больше комплексов для дыхательной цепи переноса электронов. Как я уже отмечал, свободные радикалы иногда играют ключевую роль в клеточном сигналинге.

Подвергающаяся окислению клетка понимает, что ей нужно больше митохондрий и больше ЭТЦ внутри каждой митохондрии для того, чтобы соответствовать повышенным физическим нагрузкам. При регулярном выполнении физических упражнений средней интенсивности число митохондрий в каждой клетке организма увеличивается, а в каждой митохондрии растет число ЭТЦ.

В состоянии покоя каждая митохондрия и каждая клетка физически подготовленного организма обладает повышенным запасом энергии. И так люди уподобляются птицам! В митохондриях физически активных и крепких людей образуется гораздо меньше свободных радикалов, чем в митохондриях людей, ведущих сидячий образ жизни. Кроме того, первые производят больше энергии (благодаря которой совершенствуется тело) и меньше свободных радикалов во время своей активности, нежели вторые. В реальной жизни мы видим, как на клеточном уровне шаг назад (окисление) необходим для того, чтобы сделать два шага вперед (повышение функциональности и энергетического потенциала митохондрий).

Итак, мы нашли способ уподобиться птицам (вспомним раздел «Как птицы это делают?»). Полет требует невероятного количества энергии, и со временем птицы научились генерировать ее. Находясь в состоянии покоя, они обладают огромным энергетическим потенциалом, и поэтому на протяжении большей части жизни птичьего организма в нем формируется гораздо меньше свободных радикалов, чем у млекопитающих.

Еще одно преимущество умеренной физической активности состоит в том, что при ней используется АТФ. Напомню, что дефицит АТФ приводит к энергетическому «затору», «выпадению» электронов из ЭТЦ и формированию свободных радикалов. Однако в отличие от ситуации, при которой свободные радикалы появляются в присутствии избытка неиспользуемого АТФ (что не позволяет запустить биогенезис митохондрий), формирование свободных радикалов в условиях дефицита АТФ в самом деле запускает митохондриальный биогенезис.

КОГНИТИВНОЕ ЗДОРОВЬЕ И НОВЫЕ ГРАНИЦЫ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

Долгое время бо́льшая часть исследований в области физической активности относилась к ее положительному влиянию на сердечно-сосудистую систему (такого рода исследований было столь много, что я решил не писать о них здесь), в последние годы в связи со старением человеческой популяции на авансцену вышли исследования головного мозга и когнитивных функций. Клинические испытания показали эффективность методов резистентности и аэробной тренировки в сфере повышения памяти, координации движений и функциональной пластичности нервной ткани.

На протяжении десятилетий мы знали, что аэробные физические упражнения могут увеличить число митохондрий в мышечных клетках всего за шесть недель. Однако для того чтобы этого достичь, нужно выдерживать нагрузку (в виде бега, быстрой ходьбы, езды на велосипеде, плавания и т. д.), эквивалентную по крайней мере половине максимально возможных для конкретного организма усилий. Длиться выполнение интенсивных упражнений должно не меньше 15–20 мин как минимум четыре раза в неделю.

В 2011 году были опубликованы результаты исследования, согласно которому аэробные упражнения могут влиять на активность гена, отвечающего за синтез нейротрофического фактора из тканей мозга (BDNF). В течение года ученые наблюдали за 120 пожилыми людьми, не демонстрирующими признаков деменции и либо занимающимися растяжкой, либо выполняющими аэробные упражнения. В рамках исследования измерялись три переменные: уровень сывороточного BDNF, функция памяти и размер гиппокампа (области мозга, отвечающей за память и прежде всех других частей мозга страдающей при болезни Альцгеймера). Выяснилось, что у группы испытуемых, выполнявших аэробные упражнения, размер гиппокампа увеличился примерно на 1 %, улучшилась память и вырос уровень сывороточного BDNF. Лекарств, которые по своей эффективности могли бы даже приблизиться к таким результатам, пока нет.

А вот старые добрые аэробные упражнения повысили КПД памяти, включили механизм регенерации гиппокампа и подняли показатель сывороточного BDNF, который, помимо стимуляции роста нейронов, также увеличивает нейропластичность. В 2013 году администрация президента США направила 33 млн долларов на субсидирование разработки препарата, предотвращающего развитие синдрома Альцгеймера. Эти средства лучше было бы инвестировать на закупку для каждого взрослого американца пары красивых кроссовок, чтобы он в них бегал по утрам вокруг дома. Такое использование средств налогоплательщиков было бы гораздо более эффективным, нежели попытка найти лекарство, уже существующее в природе, и быстро бы окупилось. Мне вспоминается картинка из комикса, на которой изображен доктор, дающий пациенту таблетки и говорящий: «Принимай по одной таблетке каждый день во время бега, во время плавания и во время занятий гимнастикой».

Интересно, что, как показывают данные исследований, регулярно плавающие во время беременности самки крыс стимулируют биогенез митохондрий в мозгах своих эмбрионов! Разумно предположить, что этот эффект относится и к людям, а значит, у нас есть прекрасная возможность заранее защитить наших детей от когнитивных нарушений и поражений нервной системы.

С другой стороны, исследования (по крайней мере, сейчас) не дают ответа на вопрос о том, насколько полезными являются силовые упражнения (такие, например, как поднятие тяжестей). У молодых людей они не вызывают увеличения числа митохондрий, хотя результаты как минимум одного исследования говорят об умножении митохондрий у пожилых людей, развивающих в себе силовые способности.

Как бы то ни было, силовые упражнения имеют множество других преимуществ (включая профилактику саркопении – связанной с возрастом потери мышечной массы, сильно досаждающей пожилым людям). Наша книга, однако, посвящена клеточной биоэнергетике и оптимизации работы митохондрий. В этом контексте аэробные упражнения – это обязательная, а силовые – весьма желательная части программы сохранения здоровья в почтенном возрасте.

Интервальные тренировки высокой интенсивности (ВИИТ) – еще одна перспективная область для исследований. Высокоинтенсивные интервальные тренировки – это такая физическая нагрузка, при которой сочетаются сессии физической активности с низкой и высокой интенсивностью. Классические примеры – чередование бега трусцой и спринта, а также игры в хоккей, футбол и лакросс. ВИИТ позволяет особенно эффективно повышать скорость и качество синтеза митохондрий и физической выносливости организма (в сравнении с обычными аэробными упражнениями).

Регулярная физическая активность дает возможность решить одновременно две задачи: увеличить число митохондрий (энергетический потенциал) и использовать АТФ, предотвращая энергетический коллапс и утечку электронов из АТФ.

Активизация биогенеза митохондрий – причина, по которой физические упражнения связываются с укреплением здоровья сердечно-сосудистой системы, мышц и костей, снижением риска диабета, профилактикой онкологических заболеваний и всех видов преждевременной смерти, а также с долголетием. «Движение – жизнь», – эта фраза должна стать нашим девизом на всю жизнь (простите за невольный каламбур).