Белки животного происхождения, киназа mTOR и аутофагия

Проведенные на протяжении 32 лет наблюдения показали, что употребление животных белков увеличивает общую смертность, особенно это касается переработанного красного мяса и яиц. Красное мясо наиболее значимо увеличивало смертность людей от сердечно-сосудистых заболеваний. Растительный белок, наоборот, снижал смертность в среднем на 10 % на каждые 3 % повышения доли в рационе.

Давно было известно, что ограничение до необходимого минимума употребления незаменимой аминокислоты метионина, которого больше всего в продуктах животного происхождения, увеличивает максимальную продолжительность жизни экспериментальных мышей и крыс до 40 % и выше. Избыток метионина в нашем теле переходит в гомоцистеин, который увеличивает риск атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, метионин снижает уровни «гормонов долголетия» адипонектина, FGF21 и увеличивает – «гормонов старения» лептина, IGF-1.

Кроме того, некоторые аминокислоты, которыми наиболее богаты животные пищевые белки (лейцин, аргинин, лизин), вызывают активацию киназы mTOR. Этот белок считается важнейшим переключателем клеточных программ. Когда пищи достаточно, mTOR активирует процессы биосинтеза нужных для роста клетки белков и создание новых «фабрик по сборке белков» – рибосом. Когда пищи очень много, вновь образуемых белков становится столько, что клетка не успевает их рассортировывать в особых «трубопроводах», которые называются эндоплазматической сетью. Некоторые вновь синтезированные белки не могут принять рабочую форму, сбиваются в агрегаты. Возникает стресс эндоплазматической сети, приводящий к старению или гибели клетки. С другой стороны, mTOR отключает за ненадобностью очень важный процесс, который называется аутофагией. В результате этого процесса клетка освобождается от скопившегося мусора – агрегатов белков, окисленных жиров, поврежденных структур, например отработавших свой век клеточных «электростанций» – митохондрий. Отключение аутофагии останавливает самоочищение клеток и регенерацию тканей. Например, установлено, что без активации аутофагии невозможно образование новых мышечных волокон. С одной стороны, стресс эндоплазматической сети, с другой – выключение аутофагии. Вот та плата, которую мы платим за переедание животных белков.

А что будет, если приглушить активность киназы mTOR? Генетические исследования, проведенные на животных, показали, что это эффективный способ замедлить старение и продлить жизнь, но при этом страдает качество жизни, так как контролируемые mTOR процессы важны для клеток. Были найдены вещества-ингибиторы, подавляющие активность mTOR. Прием одного из таких препаратов в экспериментах на средневозрастных мышах позволил продлить жизнь на 20 %. Однако не обошлось без побочных эффектов, связанных с необходимостью некоторого уровня активности mTOR для клетки. В этих экспериментах использовались вещества, очень сильно подавляющие активность mTOR. Однако во многих продуктах питания есть менее селективные ингибиторы, с меньшей эффективностью подавляющие mTOR (таблица 23). И это залог меньших побочных эффектов для роста клеток и регенерации тканей.

Как уже упоминалось, mTOR подавляет процесс аутофагии. Ее можно простимулировать, употребляя меньше белков животного происхождения либо продукты, содержащие некоторые вещества (таблица).

Таблица 23

Вещества-ингибиторы mTOR и содержащие их продукты

Таблица 24

Вещества-индукторы аутофагии

Аутофагия не только способствует омоложению на клеточном уровне, но и активизирует регенерацию тканей, например мышечной.

Стрессоустойчивость, киназа PI3K и фактор транскрипции FOXO

Гормон роста регулирует развитие нашего тела посредством гормоноподобных белков факторов роста. Один из таких белков, образующийся в печени по сигналу от гормона роста, поступает в кровь и активизирует процессы роста и деления клеток во всех тканях тела. Этот белок называется инсулиноподобным фактором роста (IGF-1). Сигнал от IGF-1 поступает в любую клетку, на поверхности которой есть соответствующий рецептор, который в свою очередь активизирует внутри клетки киназу PI3K. Как мы помним, киназы – это передаточный механизм от гормонального сигнала к клеточному «штабу» – ядру. В результате гормональной активации PI3K запускает рост и деление клеток, в том числе через уже известный нам белок mTOR. Однако рост и деление клетки – очень энергозатратный процесс, поэтому в это время выключается устойчивость клетки к стрессам. Клетка может делать либо одно, либо другое – либо делиться, либо хорошо защищаться от повреждений. Поэтому при активации киназы PI3K ошибки накапливаются и мы стареем с большей скоростью. PI3K знаменита тем, что мутация в гене, кодирующем этот белок, у модельного животного нематоды продлила жизнь до 10 раз. Киназа PI3K есть у всех животных, а также у человека. Известны вещества, которые подавляют активность PI3K в клетке. Когда период активного роста организма уже позади, снижение активности PI3K может быть хорошей стратегией с целью замедления старения. Отрадно, что вещества, снижающие активность PI3K, есть в некоторых пищевых продуктах (таблица 25).

Таблица 25

Вещества-ингибиторы киназы PI3K

Киназы передают сигнал от факторов роста в ядро, включая одни и выключая другие факторы транскрипции – регуляторные белки, отвечающие за изменение активности генов. Киназа PI3K через посредников останавливает транскрипционный фактор FOXO, который обеспечивает наличие в клетке ферментов антиоксидантной защиты, факторов самообновления клеточных структур (аутофагии), белков починки ДНК, белков теплового шока. Белки теплового шока при стрессе – перегревании клетки, попадании внутрь тяжелых металлов, растаскивают образующиеся скопления других белков, помогают им обрести рабочу форму. Активность FOXO способствует поддержанию числа стволовых клеток, подавлению развития опухолей и воспаления, увеличению устойчивости к стрессам. Кроме того, искуственная активация гена FOXO в экспериментах на животных приводила к увеличению продолжительности жизни. Известно несколько веществ, активирующих FOXO и тем самым способных улучшать устойчивость к стрессу и старению наших клеток (таблица 26).

Таблица 26

Вещества-индукторы транскрипционного фактора FOXO