Миф 7. Свободные радикалы – основная причина старения

Свободнорадикальная теория старения родилась в 1956 году, когда Дэнхем Харман опубликовал знаменитую статью «Старение: теория, основанная на свободных радикалах и радиационной химии», которая была процитирована более 5500 раз. Поясним для читателя, что свободные радикалы – это химически крайне активные формы кислорода. Митохондрии – «электростанции» клетки – в ходе производства энергии создают постоянный поток свободных радикалов, являющихся побочным продуктом их работы. Будучи химически гиперактивными, они начинают взаимодействовать с окружающими структурами и веществами, повреждая их, что наносит клетке вред, так как каждый ее элемент должен иметь строго определенную структуру и химический состав для нормальной работы.

Итак, что же попытался выяснить Харман?

В экспериментах, выполненных на мышах, ему удалось доказать, что диета, чрезмерно богатая быстро окисляемыми полиненасыщенными жирными кислотами (которые в избытке содержат, например, подсолнечное, кукурузное, соевое и рапсовое масло), является канцерогенной. Он стал первым исследователем, который пытался доказать потенциальные геропротекторные свойства антиоксидантов – веществ, которые могут химически связываться со свободными радикалами и нейтрализовать их вредные свойства. Он знал, что радиация повреждает ткани, продуцируя огромное количество свободных радикалов. Поэтому он применил в качестве антиоксидантов известные к тому времени радиопротекторы, вещества, снижающие вред от облучения. В частности, был использован 2-меркаптоэтиламин. Подопытные мыши жили в среднем на 12 % дольше, однако продления максимальной продолжительности жизни (что свидетельствовало бы о замедлении старения) добиться не удалось. Для объяснения этого факта Харман выдвинул гипотезу о неспособности искусственных антиоксидантов проникать в очаг образования свободных радикалов – митохондрию.

Академик Н. М. Эммануэль, развивавший свободнорадикальную теорию старения в 1970-e годы в СССР, и его сотрудники тоже искали антиоксиданты-геропротекторы, но продолжительность жизни под их действием существенно не менялась. Даже такой всем известный и активно продвигаемый антиоксидант, как коэнзим Q10, не продлевает жизнь в специально проведенных модельных экспериментах, а разрекламированные витамины-антиоксиданты Е, А и С при переизбытке и вовсе ее укорачивают, в частности помогая выживать раковым клеткам.

Антиоксиданты – не панацея

Датские ученые, опубликовавшие результаты своего исследования в Journal of The American Medical Association, обнаружили, что люди, которые принимали три антиоксиданта: бета-каротин, витамин Е и высокую дозу витамина А, не только не увеличивали свою продолжительность жизни, а, наоборот, подвергались повышенному риску смерти. Такие выводы были сделаны по результатам 78 исследований антиоксидантных добавок, опубликованных в период между 1977 и 2012 годами. В испытаниях участвовало около 300 000 взрослых людей, средний возраст которых составлял 63 года.

«Это исследование подтверждает то, что нам и так было известно. Антиоксидантные добавки не являются эффективным спасением жизни людей и не делают их здоровее», – сказал доктор Питер Коэн, эксперт по безопасности биологически активных добавок и эксперт компании Cambridge Health Alliance.

Современный виток интереса к геропротекторным свойствам перехватчиков свободных радикалов возник благодаря труду большой группы ученых под руководством академика В. П. Скулачева. Как биоэнергетик (ученый, изучающий процессы выработки, распределения и использования энергии в живом организме), Владимир Петрович всю жизнь посвятил изучению функционирования митохондрий, что позволило ему изобрести антиоксидант, способный, как мечтал Харман, проникать в митохондрии, перехватывая радикалы на месте их массового зарождения. Однако максимальная продолжительность жизни в экспериментах, выполненных на животных из разных эволюционных групп, под действием иона Скулачева существенно не изменялась.

УЗНАЙ БОЛЬШЕ

Многие вещества, которые увеличивают жизнь модельным животным, действительно обладают некоторой способностью гасить свободные радикалы в химических реакциях вне живой клетки, в пробирке. Но, как отмечает биофизик В. К. Кольтовер, когда они попадают в клетку, их так мало, что они не могут конкурировать со встроенными защитными механизмами живого организма наподобие фермента супероксиддисмутазы (этот фермент в нашем организме является главным антиоксидантом, именно он способствует связыванию кислородных радикалов). Антиоксидантное действие геропротекторов не играет заметной роли в живом организме, однако многие из них могут стимулировать активность генов стрессоустойчивости клетки (например, вызвать усиленное производство нашей собственной супероксиддисмутазы) или предупредить образование вредных белков, что и обеспечивает замедление старения и продление жизни. Например, байкалеин, компонент некоторых лекарственных растений, продлевает жизнь нематодам на 54 % (максимальную продолжительность жизни – на 24 %). Байкалеин проявляет способность перехватывать свободные радикалы в пробирке, однако в клетке он также подавляет активность токсичных ферментов (липоксигеназы, циклооксигеназы, индуцированной синтазы оксида азота), которые усиливают склонность к воспалительным процессам, и активируют собственные антиоксидантные белки клетки (NRF-2), включая их в борьбу со свободными радикалами.

«В пробирке» изучены антиоксидантные свойства такого большого количества полезных веществ, что создается впечатление, будто эти свойства изучали только для того, чтобы отдать дань устаревшей теории, ведь ранее все старение было принято объяснять свободными радикалами, а антиоксиданты считались панацеей от проблем старости. Впрочем, грех нам жаловаться, так как в результате этих исследований мы получили много любопытных научных данных. Это заставило ученых внимательнее присмотреться к свободным радикалам и их роли в поддержании здоровья.

Наибольшее удивление вызывают даже не низкий геропротекторный отклик известных антиоксидантов. Интереснее всего то, что в небольших концентрациях сильные яды со свободнорадикальным механизмом действия, например паракват, способны вызывать у некоторых подопытных животных продление жизни до 20 %. Как говорил Фридрих Ницше, «что нас не убивает, делает нас сильнее».

У некоторых модельных животных искусственное удаление генов, которые образуют такие ферменты, как супероксиддисмутаза, защищающие клетки от свободных радикалов, не только не снижает, но даже продлевает жизнь. Это явление получило название «митогормезис», которым обозначают защитное и регуляторное действие определенных митохондриальных свободных радикалов. Некоторые из них необходимы для стимуляции защитных реакций клетки, процессов передачи сигналов внутри и между клетками, в частности, для активации внутриклеточных ферментов, управляющих процессами роста и развития клетки. Еще один свободный радикал, оксид азота (NO), имеет большое значение для межклеточной сигнализации, участвуя в расширении кровеносных сосудов, эрекции полового члена, иммунном ответе, передаче нервного импульса. Таким образом, определенные свободные радикалы в малых дозах являются необходимыми и способствуют долголетию, тогда как в избытке они же токсичны и ускоряют старение.

Несколько лет назад при исследовании спортсменов было показано, что прием антиоксидантов перед физическими нагрузками не позволяет сформироваться тренированности. В недавнем исследовании 2014 года сочетание приема антиоксидантов с воздействием некоторых геропротекторов (в частности, D-глюкозамина, хорошо знакомого людям, заботящимся о состоянии суставов) отменяло действие последних и не вызывало увеличения продолжительности жизни.

Если значимость перехвата антиоксидантами свободных радикалов в живой клетке ставится под сомнение по сравнению с собственными защитными системами клетки, то более весомым доказательством справедливости свободнорадикальной теории могло бы стать увеличение продолжительности жизни при искусственной активации собственных антиоксидантных ферментов. В ряде ранних работ было показано, что сверхактивация генов антиоксидантных белков вызывает увеличение продолжительности жизни. Однако позже оказалось, что результаты не воспроизводятся и связаны с неточностями в постановке экспериментов – с заниженной продолжительностью жизни в контрольных группах животных. В других экспериментах, на дрожжах, дрозофилах и мышах, сверхактивация антиоксидантных ферментов либо не вызывала отклика, либо сокращала длительность жизни.

Таким образом, свободнорадикальная теория потерпела фиаско. Сегодня можно с уверенностью сказать, что воздействие свободных радикалов, хотя и вносит свою лепту в развитие процессов старения, не является его основной, а тем более единственной причиной.