Глава 3
Меньше ешь – дольше проживешь
Наличие искусственного освещения позволило человеку быть активным в любое время суток, а доступность больших количеств пищи таит соблазны частых перекусов. В результате нарушается естественный цикл активности и покоя, систематичность приема пищи, создаются предпосылки для чрезмерного употребления калорий, сбивается цикличность уровней гормонов.
Такие изменения образа жизни современного человека способствуют ускоренному старению и развитию метаболических заболеваний. Восстановление естественного для человека как вида промежутка между приемами пищи (трехразовое питание без перекусов) или применение диеты, физиологически схожей с голоданием, может стать эффективным способом их профилактики и лечения.
В 1934 году в знаменитом эксперименте в Корнеллском университете было установлено, что лабораторные мыши могут жить вдвое дольше, чем ожидалось, если их содержали на низкокалорийной диете, которая при этом включала в себя достаточное количество питательных веществ, чтобы избежать дефицита важных нутриентов. С тех пор у многих модельных организмов (от одноклеточных дрожжей до приматов) в многочисленных экспериментах выявлено положительное влияние постоянной низкокалорийной диеты (20–40 % от суточной нормы калорий) на продолжительность жизни, массу тела, уровень заболеваемости.
Предполагается, что это может быть связано со снижением температуры тела, темпов метаболизма, образования свободных радикалов, с повышением чувствительности тканей к инсулину и изменением в нейроэндокринной и симпатической нервной системе. Действительно, ограничительная диета вызывает позитивные метаболические и клеточные изменения, в частности снижает уровень окислительных повреждений, воспаления, оптимизирует энергетический метаболизм (организм переключается от сжигания глюкозы на утилизацию жировых запасов), активизирует защитные механизмы в клетках (разрушение старых и поврежденных структур клетки).
Существенную роль в эффектах низкокалорийной диеты играет печень. При голодании она выделяет гормон, который называется «фактор роста фибробластов-21» (FGF-21). Большое внимание этот гормон привлек, когда было установлено, что мыши с искусственно вызванным высоким уровнем FGF21 живут гораздо дольше.
Особенно полезной оказалась низкокалорийная диета, богатая полифенолами, которые, например, можно потребить вместе с гранатом, помидорами, голубикой и другими ягодами.
Однако эффект увеличения продолжительности жизни лабораторных животных при воздействии низкокалорийной диеты не является универсальным. Пересмотр данных о продолжительности жизни 60 000 мышей и крыс с учетом массы тела, выполненный Национальным институтом старения США, показал, что многие эффекты диеты связаны скорее с негативным влиянием переедания в контрольных группах животных. В некоторых исследованиях животные в контрольном варианте просто страдали от последствий избыточного веса, поскольку питались без ограничений. В таких случаях ограничительная диета спасала от метаболического синдрома, вызванного ожирением.
Многолетние исследования на приматах выявили уменьшение в несколько раз уровня возрастзависимых заболеваний при низкокалорийной диете. В одном из исследований продолжительность жизни животных не изменялась, а в другом существенно увеличивалась. В обоих исследованиях смертность от рака была меньше.
Применительно к человеку хроническое недоедание может привести к необратимым патологическим изменениям в организме. Формой ограничительной диеты, лишенной необходимости постоянно потреблять малое количество калорий, является периодическое или прерывистое голодание. Оно заключается в нескольких циклах отказа от еды, но не от питья, лишь на некоторое время.
Исследователь из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе Вальтер Лонго много лет занимается изучением воздействия ограничительной диеты и голодания на здоровье и долголетие. Общепринятыми являются несколько типов голодания: ограниченный по времени прием пищи с длительными перерывами, питание через день, снижение калорийности приема пищи пару раз в неделю, постная диета.
В. Лонго выделяет прерывистое голодание, при котором предлагается обходиться без пищи около суток, а затем нормально питаться 1–2 дня, и периодическое (пролонгированное) голодание, которое длится 2 и более дней и отделяется от следующего цикла по крайней мере недельным перерывом.
Исследования на грызунах показали, что прерывистое голодание способствует активизации нервных связей и улучшению когнитивных функций, повышает чувствительность тканей к инсулину, снижает артериальное давление и частоту сердечных сокращений, задерживает появление опухолей, предотвращает воспалительные заболевания (в частности, дерматиты), способствует регенерации клеток крови, увеличению доли белых клеток крови и тем самым стимулирует иммунную систему. Прерывистое голодание у людей имеет еще одно преимущество над низкокалорийной диетой: оно позволяет уменьшить долю жировой массы тела, не теряя мышечную массу.
После 24-часового голодания у млекопитающих и человека в организме происходят положительные метаболические изменения, при которых ткани для получения энергии в меньшей степени полагаются на глюкозу и в большей – на кетоновые тела, образующиеся из жировых запасов. Как оказалось, прерывистое и периодическое голодание обеспечивает профилактику многих заболеваний.
Прерывистое голодание на примере мышей оказывает профилактическое действие в отношении сахарного диабета, опухолевых, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний.
У людей прерывистое голодание и более щадящие режимы питания (например, употребление 500–600 ккал/день на протяжении 2 дней в неделю) оказывает положительное влияние на уровни инсулина, глюкозы, маркеров воспаления и артериальное давление.
У пациентов с избыточной массой тела, которые 2 дня в неделю употребляли всего 500 ккал на протяжении 6 месяцев, обнаружено снижение количества жира в брюшной области, артериального давления, увеличение чувствительности к инсулину. Похожие результаты были получены при 2–3-недельном голодании каждый второй день.
Прерывистое голодание имеет сопоставимые эффекты с 20 %-ным постоянным ограничением калорийности питания, в том числе это касается уменьшения доли висцерального жира, уровня инсулина и невосприимчивости к инсулину. Двухмесячное голодание через день способствовало снижению количества маркеров воспаления у больных бронхиальной астмой.
Циклы пролонгированного голодания (2 и более дней), между которыми имеет место хотя бы неделя нормального приема пищи, доказали свою эффективность для защиты клеток от различных токсинов, повышали чувствительность опухолей к терапии, улучшали регулирование уровней глюкозы, инсулина, инсулиноподобного фактора роста 1, активизировали аутофагию (избавление от внутриклеточного мусора).
Следует отметить, что пролонгированное голодание способствует снижению общей массы тела, массы печени, количества лейкоцитов в крови. Однако при возобновлении питания эти изменения запускают мощные процессы возобновления как в печени, так и в иммунной системе.
Пролонгированное голодание успешно применено в клинике при лечении ревматоидного артрита. Голодание продолжительностью 1–3 недели уменьшало симптомы этого заболевания.
В том случае, если затем пациент переходил к вегетарианской диете, эффекты улучшения сохранялись. При возвращении к обычному рациону улучшение исчезало. Голодание способствовало снижению систолического артериального давления у людей со средней степенью гипертонии.
Однако надо отдавать себе отчет в том, что длительное голодание (менее 200 ккал в день) может иметь негативные последствия и его можно осуществлять только в специализированном медицинском учреждении под надзором врача. В частности, при голодании происходит застой желчи и недостаточное снабжение мозга глюкозой.
Менее радикальным подходом является диета, положительные результаты которой схожи с голоданием. Она способна оказывать схожее положительное воздействие на организм (низкие уровни глюкозы и IGF-1, высокий уровень кетоновых тел), как и голодание, однако сводит к минимуму негативные его последствия. Это 5-дневный режим, предполагающий употребление от 725 до 1090 ккал в сутки, при котором сведены к минимуму макронутриенты, при том что микронутриенты присутствуют в необходимом количестве.
Периодическое применение такой диеты способствует увеличению уровня маркеров регенерации и уменьшению выраженности маркеров диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, канцерогенеза и старения.
Четырехдневные циклы такой диеты, чередующиеся с одним днем обычного питания, в исследованиях на мышах способствовали здоровому долголетию и увеличению продолжительности жизни на 11 %.
При этом наблюдалось уменьшение уровней маркеров воспаления, объем висцерального жира, а число мезенхимальных стволовых клеток, напротив, возрастало. Произошла стимуляция регенеративных процессов, когнитивных функций, омоложение иммунной системы, замедлилась утрата костной массы с возрастом, снизилась частота рака.
Основные черты такой диеты, разработанной применительно к человеку, состоят в следующем. Последние 5 дней каждого месяца (на протяжении 3 месяцев) пациенты употребляли 34–54 % калорий от обычной нормы.
Диета основывалась на вегетарианских продуктах и была составлена так, чтобы быть максимально сбалансированной в отношении необходимых микронутриентов. Первый день предлагалось употребление 1,090 ккал (10 % белков, 56 % жиров, 34 % углеводов), со 2-го по 5-й день употреблялось 725 ккал (9 % белков, 44 % жиров, 47 % углеводов).
Авторы разработки рекомендуют использовать этот подход только под контролем врача. Особенно осторожными с голоданием следует быть в пожилом возрасте (после 65 лет), поскольку недостаток употребления белков именно в этом возрасте способствует нежелательной потере веса тела и мышечной массы.
В клинических исследованиях у двух десятков практически здоровых пациентов благодаря подобному режиму питания после окончания курса отмечалась тенденция к снижению количества висцерального жира при одновременном увеличении доли безжировой массы тела. Кроме того, прошедшим процедуру удалось снизить уровень глюкозы на 5 %, фактора роста IGF-1 на 15 % (он важен для регенерации тканей, однако его негативные свойства связаны со стимуляцией опухолевых процессов) и увеличить количество кетоновых тел в крови, одновременно уменьшив уровень маркеров воспаления.
Следует отметить, что кетоновые тела – не только маркеры «сжигания» жиров. Они обладают противовоспалительными и нейропротекторными свойствами.
Кроме глюкозы, они являются единственными молекулами, способными обеспечивать энергией нейроны. Благодаря этому свойству они питают нейроны, препятствуют развитию депрессии.
В недавнем исследовании было показано, что один из видов кетоновых тел, бета-гидроксибутират, способен увеличивать продолжительность жизни модельным экспериментальным животным.
Кстати, быстрее всего кетоновые тела образуются из среднецепочечных насыщенных жирных кислот, которыми богато масло кокоса, чем обусловлена его польза для восстановления нервной системы и противодействия депрессиям.
Еще одной разновидностью голодания является диета, при которой прием пищи за сутки ограничен определенным интервалом времени (обычно менее 12 ч) без изменения качественного или количественного состава пищи. В исследованиях на мышах ограничение употребления высокожировой пищи 8–12 ч в день не снижало уровень потребленных за день калорий, однако приводило к улучшению суточных ритмов, предотвращало или обращало вспять развитие метаболических заболеваний.
Одновременно наблюдались позитивные изменения в обмене веществ, в том числе вывод избытков холестерина с желчными кислотами, активизация бурой жировой ткани, бета-окисление жирных кислот, снижение выделения свободной глюкозы печенью и угасание воспалительных процессов в белой жировой ткани.
Ограниченная по времени диета улучшает сон и состояние сердечно-сосудистой системы. Пациенты с избыточным весом, которые употребляли свой дневной рацион в 10–11-часовое окно, спустя 16 недель на несколько процентов сбавили свой вес. При этом типе диеты уменьшается жировая масса тела, но не теряется мышечная масса. Голодание около 13 часов с вечера до утра уменьшает риск рака груди.
Рис. 3. Механизмы влияния ограничительной диеты на здоровье и долголетие
С. Симпсон с соавторами изучил влияние 25 различных диет на показатели жизнедеятельности, метаболическое здоровье и долголетие мышей. Мыши могли съесть столько, сколько они хотели в рамках одной из диет, различающихся соотношением макронутриентов – белков, жиров и углеводов. Продолжительность жизни и состояние метаболизма оказались наибольшими в тех вариантах, где диета содержала мало белка и много углеводов. Диета, богатая белком и бедная углеводами, а также диета с низким содержанием белка и высокой жировой составляющей ухудшали состояние здоровья и длительность жизни.
В многочисленных экспериментах показано, что у грызунов ограничение белка увеличивает продолжительность жизни и уменьшает вредные проявления старения. Клинические исследования у взрослых людей среднего возраста продемонстрировали способность ограниченной по белкам диеты обеспечить здоровое долголетие. Наименьшая смертность от всех причин была у людей, потребляющих около 50 % калорий в виде углеводов, преимущественно «медленных». Достаточно иметь физиологическое мышление, чтобы отдавать себе отчет в том, что глюкоза крайне важна для мозга и его когнитивных функций и если организм ее лишить (углеводы менее 40 % в пище), он найдет другие способы ее получить: печень будет ее производить из аминокислот (разрушая мышцы), глицерина, лактата и т. д. С другой стороны, диета с количеством углеводов более 70 % тоже способствует повышенной смертности.
Важно отметить, что люди в возрасте старше 65 лет не чувствуют себя лучше при низкобелковой диете. Вероятно, это связано с тем, что физиологическое старение приводит к снижению всасывания аминокислот и биосинтеза собственных белков. Кроме того, чрезмерное ограничение белковой составляющей пищи (ниже 9 % от суточной калорийности диеты) может быть опасно в любом возрасте.
Исследования на модельных организмах позволили установить, что ограничение некоторых отдельных аминокислот способствует долголетию и стрессоустойчивости организма. Роль отдельных аминокислот в ускоренном старении активно изучается.
Ограничение метионина способствует продлению жизни от одноклеточных дрожжей до крыс и мышей. Кроме того, ограничение метионина у мышей способствует уменьшению уровней глюкозы, инсулина, IGF-1 в крови, митохондриального окислительного стресса, ожирения. Важно понимать, что под ограничением понимается избегание избыточного потребления, ведь метионин является незаменимой аминокислотой, нехватка которой может негативно сказаться на функции печени и других органов.
Ограничение триптофана у грызунов отсрочивает образование опухолей, способствует увеличению здорового периода жизни, уменьшает проявление ишемии в поврежденных почках и печени. Поскольку триптофан – предшественник фактора бодрости серотонина, его недостаток тоже вреден и может способствовать депрессии.
Ограничение лейцина увеличивает чувствительность тканей к инсулину в экспериментах на животных. Правда, при этом не изменялась продолжительность жизни.
Белковое голодание запускает процесс частичного самопереваривания клетки (аутофагии). В результате уничтожаются поврежденные клеточные структуры (например, старые митохондрии), скопления денатурированных белков, что способствует не только высвобождению аминокислот для биосинтеза новых белков, но и замедлению старения и продлению жизни.
На протяжении более 20 лет проводились два исследования, в одном из которых (Nurses’ Health Study) наблюдали более 80 000 женщин, а в другом (‘Health Professionals’ Follow-up Study’) – более 40 000 мужчин. За этот период отмечено около 30 000 случаев смерти, 41 % из которых по причине рака и 25 % – от сердечно-сосудистых заболеваний.
Оказалось, что те, кто придерживался диеты с высоким содержанием животного белка и насыщенных жиров, имели более высокий риск смертности, чем те, кто употреблял больше растительных белков, поли- и мононенасыщенных (растительных) жиров. Наибольший риск смертности обеспечивали трансжиры (содержатся в маргарине и продуктах питания с его добавлением – покупная выпечка, печенье, чипсы).
Дальнейший анализ этих результатов позволил выявить вклад потребления красного мяса и молочных продуктов в развитие ишемической болезни сердца, рака толстой кишки и сахарного диабета. Еще одно исследование, в котором изучали состояние здоровья 43 396 шведских женщин, позволило установить, что увеличение на 5 г на кг массы тела от нормы потребления белка в день способствовало значительному увеличению частоты сердечно-сосудистых заболеваний.
