Вера в здоровый образ жизни всегда помогала людям сохранить хорошее самочувствие до самого почтенного возраста. Однако одно дело верить, а другое — знать. Только в последние десятилетия ученые смогли описать конкретные биохимические механизмы, благодаря которым низкокалорийное питание и физические нагрузки препятствуют старению и продлевают молодость.
Как продлить молодость?

Последние два десятилетия значительные усилия биохимиков и геронтологов были направлены на то, чтобы объяснить природу старения, а также на поиск эффективных средств, продлевающих молодость. Были открыты десятки неизвестных ранее веществ, играющих важную роль в регуляции наших внутренних процессов. Среди них гормон лептин, контролирующий жировые запасы, «хранитель генома» белок р53, удаляющий из организма «больные» клетки, или фермент теломераза, наращивающий укороченные теломеры — концевые отрезки хромосом.

Эти открытия позволили более или менее точно объяснить природу возникновения почти всех возрастных болезней: атеросклероза, диабета, болезни Паркинсона и др. Но, несмотря на обозначившееся понимание возрастных процессов в нашем организме, до сих пор так и не удалось создать каких-либо эффективных фармакологических средств, продлевающих молодость.

После дополнительных исследований ученым стало понятно, в чем заключается главная сложность эффективного вмешательства в процессы старения. Выяснилось, что вещества, активность которых в борьбе со старением следует подавлять (такие как свободные радикалы), многофункциональны. Все они имеют как негативную, так и позитивную сторону своего воздействия. К примеру, белок цитохром способен запускать процесс клеточной «смерти». И одновременно он же является важным составляющим энергетических процессов. Такая же ситуация характерна и для других веществ.

По всей видимости, за миллионы лет эволюции сформировалась целостная сверхчувствительная система поддержания жизни, вмешиваться в которую человеку пока не под силу. Неудачи с поиском фармакологических средств против старения обратили внимание специалистов на более традиционные методы укрепления здоровья. Так появились многочисленные исследования о влиянии диеты и физических нагрузок на организм. Стало ясно, что изменение рациона и занятия спортом могут существенно помочь человеку прожить долгую и здоровую жизнь.

Все, что не убивает

Благотворное действие диеты и спорта складывается из нескольких составляющих, одна из них — повышение активности так называемых белков теплового шока, вызванное нагрузками и низкокалорийной диетой. Это группа высококонсервативных белков, которые сохранились в процессе эволюции у всех живых организмов — от простейших до человека. Они начинают активно действовать всякий раз, когда организм испытывает стресс.

Как видно из названия, эти белки были открыты во время исследований адаптивного ответа организма на повышение температуры. И хотя позже выяснилось, что они обладают множеством функций, наибольший интерес ученых вызывает их способность оказывать защитное действие на клетки. Это действие, вызванное умеренным стрессом, помогло понять механизм, который получил наименование гормезис.

Гормезисом в научной литературе называют эффект усиления защитных функций организма в ответ на небольшой стресс. Известен целый ряд факторов, способных запускать механизм гормезиса. Среди них — недоедание, малые дозы алкоголя, радиации и токсинов, нагревание и охлаждение и другие.

Возможно, первым, кто обратил внимание широких масс на феномен гормезиса, был немецкий философ Фридрих Ницше. Во всяком случае, именно ему приписывают знаменитую фразу, которую он сказал, чтобы оправдать свою привычку к крепким напиткам: «Что не убивает, то делает нас сильнее». Но, так как пьянство еще никого не сделало сильнее, Ницше закончил свои дни, не дожив и до 60 лет. Метаболические пути гормезиса Избыток нутриентов — веществ, входящих в состав пищевых продуктов и используемых организмом для обеспечения жизнедеятельности, — не благо, а зло. Большое количество глюкозы или свободных жирных кислот вызывает нарушение синтеза белков.
Хотя сам термин «гормезис» был введен в научный оборот еще в далеком 1943 году, сегодня изучение этого явления получило новый импульс. Выяснилось, что ограничение калорий вместе с нагреванием в бане, закаливанием и физическими нагрузками запускает в организме целый ряд полезных адаптивных реакций.

Зарядка для иммунитета

Под воздействием факторов стресса белок теплового шока Hsp70 выходит из клетки во внеклеточное пространство, стимулируя повышение активности иммунных клеток. Происходит это потому, что наши иммунные клетки воспринимают любые посторонние объекты как угрозу для организма. Под влиянием Hsp70 осуществляется своеобразная тренировка иммунной системы.

Кроме того, белки теплового шока обладают свойствами так называемых шаперонов. Это группа специализированных белков, обеспечивающих правильную «сборку» из аминокислот вновь синтезированных белковых структур, равно как и восстановление старых.

Еще одним защитным механизмом, возникающим в ответ на ограничение калорий и физические нагрузки, выступает повышение антиоксидантной активности. Сегодня всем хорошо известно, что антиоксиданты — это вещества, которые защищают наш организм от воздействия свободных радикалов кислорода. Ученые выяснили, что с возрастом может происходить ослабление антиоксидантной защиты и увеличение повреждений, вызванных свободными радикалами. Это явление получило название оксидативный (окислительный) стресс.

Регулярные физические нагрузки могут оказывать тренировочный эффект на антиоксидантную систему. Этот вопрос был хорошо изучен венгерскими исследователями, Ж. Радаком с коллегами. Они показали, что во время тренировок, когда потребление кислорода возрастает, в организме повышается и количество свободных радикалов, а они, в свою очередь, стимулируют повышение активности антиоксидантов. Таким образом, каждый раз, когда человек бегает или крутит педали, антиоксидантная система активизируется и получает хорошую тренировку. Благодаря этому организм сможет лучше противостоять повышенному количеству свободных радикалов во время болезней и старости.

Когда меньшее дает больше

Ограниченная по калориям диета улучшает процесс, посредством которого мы получаем энергию для поддержания жизни — окислительное фосфорилирование в митохондриях. Доказано, что с возрастом способность митохондрий производить энергию резко падает. Все это хорошо знают: вспомним, как быстро устают пожилые люди. По данным, полученным японским исследователем Т. Озавой, количество дефектных митохондрий у старых людей может достигать 90%. Вместе с падением выработки энергии такие дефектные митохондрии становятся главной причиной усиления оксидативного стресса, так как именно в них производится основное количество свободных радикалов.

Выяснилось, что ограничение калорий способствует ускоренному обновлению митохондрий. Этот процесс носит название митохондриальный биогенез. Здесь мы можем наблюдать интересный парадокс: человек, который меньше ест, будет иметь больше энергии, чем объедающийся деликатесами гурман. А все дело в том, что насыщенные жирные кислоты, содержащиеся в мясных и молочных продуктах, в повышенных количествах нарушают процесс окисления и фосфорилирования, не давая основному носителю энергии, аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ), накапливаться в клетках. Под воздействием жиров протонный потенциал, необходимый для синтеза АТФ, весь рассеивается, превращаясь в тепло. Поэтому люди с лишним весом так быстро устают и легко переносят холод.

Такое же благоприятное действие оказывают на митохондрии и физические нагрузки. Под их влиянием повышается уровень одного белка со сложным названием, похожим на имя далекой галактики — PPAR-Gamma Coactivator-1 alpha (сокращенно — PGC-1?). Именно PGC-1? способствует тому, что митохондрии у активных людей, занимающихся спортом, быстрее обновляются и вырабатывают больше энергии.

Уровень PGC-1? быстро поднимается в ответ на работу мышц и так же быстро падает после окончания нагрузки. Но у тех людей, которые нагружают свои мышцы регулярно, происходит постоянное повышение уровня PGC-1?. Благодаря этому энергия, которую тратит человек во время пробежек или занятий в спортзале, всегда восполняется с избытком, с некоторым запасом. И происходит это потому, что после каждой тренировки наши митохондрии чудесным образом омолаживаются.

И вот что примечательно: из-за физических нагрузок ускоренно обновляются митохондрии не только в мышцах, но и в клетках мозга. И этот факт позволил ученым предположить, что регулярные тренировки и ограничение рациона могут быть средством профилактики против возрастных нейродегенеративных болезней. Были обнаружены сразу несколько защитных факторов для нервных клеток, действие которых дает человеку неплохие шансы избежать распространенных возрастных патологий мозга, таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Здоровье на десерт

Благотворный эффект низкокалорийной диеты связывают еще и с тем, что снижение калорийности рациона происходит в основном за счет ограничения самых калорийных продуктов. В том числе и тех, которые содержат рафинированный сахар, вызывающий резкое повышение глюкозы в крови. Как хорошо известно биологам, глюкоза — это вовсе не безобидное, а очень агрессивное вещество, способное повреждать клетки нашего организма. Именно поэтому больные диабетом долго не живут, умирая от внутренних повреждений, вызванных действием глюкозы. В научной литературе существует специальный термин — «глюкозотоксичность».

В 2000 году американские ученые из лаборатории эндокринологии, диабета и метаболизма Университета в Буффало давали группе здоровых людей выпить растворенную в воде глюкозу, после чего брали у них кровь на анализ. В течение трех часов после приема глюкозы в организме происходило развитие воспалительной реакции, повышались уровни вызывающих воспаление веществ, а также свободного радикала супероксида. В то же время сильно падал уровень одного из антиоксидантов, витамина Е. То есть организм реагировал на резкий скачок глюкозы в крови точно так же, как на чужеродную инфекцию.

Эффект глюкозотоксичности характерен лишь для рафинированного сахара. Когда человек съедает овсянку или овощи, глюкоза поступает в кровь небольшими порциями и постепенно. Благодаря этому организм в состоянии ее нормально усвоить. В свете этих фактов становится понятным, почему уменьшение в рационе сладостей неизбежно приводит к укреплению здоровья.

Не пей пиво, не ешь мясо

Снижение потребления мяса и таких жирных молочных продуктов, как сметана, сыр и сливочное масло, также оказывает выраженный оздоровительный эффект. Он связан с аминокислотой метионином и пальмитиновой жирной кислотой.

Выяснилось, что избыток метионина каким-то образом может повышать количество свободных радикалов. Этот феномен впервые был хорошо изучен испанскими исследователями Р. Памплоной и его коллегами: «Мы обнаружили впервые, что ограничение метионина значительно уменьшает производство митохондриальных реактивных форм кислорода и снижает окислительное повреждение митохондриальной ДНК». Серия последующих исследований подтвердила это открытие. Именно с уменьшением количества метионина многие ученые связывают полезное действие религиозных постов.

Пальмитиновая кислота накапливается в организме людей, которые едят слишком много жирных продуктов, и становится причиной гибели клеток. В ходе исследований последних лет установлена прямая способность пальмитиновой кислоты запускать процесс самоуничтожения клетки — апоптоз. Избыток этой кислоты приводит также к накоплению в клетках мозга ?-амилоидного белка, главного виновника возникновения такой тяжелой патологии, как болезнь Альцгеймера.

По мнению одного из самых авторитетных специалистов по атеросклерозу, российского биолога В.Н. Титова (Институт клинической кардиологии, Москва), высокое содержание пальмитиновой кислоты в пище становится основной причиной возникновения болезней сердца и сосудов, а также жировой болезни печени и диабета. Понятно, что если сократить в рационе излишне жирные продукты, богатые пальмитиновой кислотой, то организм скажет нам спасибо.

Немаловажную роль в полезном действии спорта и диеты играют такие вещества, как АМФ-активируемая протеинкиназа (АМФК) и белки сиртуины. Они тесно связаны между собой, и их уровень повышается, как только в клетках происходит уменьшение запасов энергии. Понятно, что эти запасы обычно уменьшаются от регулярных тренировок и ограничения рациона. И как только такое происходит, АМФК вместе с сиртуинами запускают целую цепь последовательных и очень полезных для организма реакций. Так, под их воздействием активируется процесс аутофагии — очистки клеток от поврежденных структур. Одновременно с этим подавляется пагубная возрастная активность белка mTOR, непосредственного виновника многих отклонений в пожилом возрасте.

Наконец, гормезис может противодействовать развитию воспалительных реакций, свойственных пожилому возрасту и разным патологиям. Он подавляет активность одного из главных участников воспалительного процесса — ядерного фактора транскрипции NF-?B (nuclear factor kappa B). Некоторые ученые напрямую связывают этот фактор со старением. Так, в мае 2013 года в журнале Nature вышла статья американского биолога Д.?Кэя с соавторами, в которой шла речь о взаимосвязи NF-?B с воспалительными процессами в мозге и ранним старением. И всего этого можно избежать, нагружая свои мышцы и не переедая.

100 лет — не предел

Как мы видим, польза от физических нагрузок и умеренного рациона подкреплена научными данными и может считаться вполне достоверной. В связи с этим возникает вопрос: какую же диету считать низкокалорийной и оздоровительной? Надо отметить, что в опытах с животными для достижения положительных результатов их рацион уменьшали минимум на треть.

Для человека низкокалорийной может считаться та диета, в которой сведены к минимуму высококалорийные продукты, такие как фастфуд, жирное мясо или сладости. Наверное, не случайно так устроено, что все полезные продукты, такие как овсянка, овощи или рыба, обычно содержат совсем немного калорий.

Хорошим примером позитивного влияния умеренного питания могут служить жители японского острова Окинава. Этот регион занимает первое место в мире по числу долгожителей (тех, кому исполнилось 100 и более лет): 50 долгожителей на 100?000 граждан. Такой феномен ученые в первую очередь объясняют традиционно малым количеством калорий в рационе окинавцев (менее 2000 ккал) и почти полным отсутствием в нем потенциально вредных продуктов. Занимаясь крестьянским трудом, они много двигаются и питаются почти исключительно тем, что дает им земля и море: рисом, соей, рыбой и овощами. Скорее всего, именно такой образ жизни — активный в движении и умеренный в питании — и служит тем решающим фактором, который позволяет человеку прожить долгую и счастливую жизнь. Жизнь без болезней и преждевременной старости.

Возраст рекордов

Ольга Котелько (2.03.1919 –24.09.2014) Легкоатлетка, обладательница 30 мировых рекордов и 750 золотых медалей в возрастной категории 90−95 лет.
В ноябре 2010 года в газете The New York Times вышла большая статья под заголовком «Невероятная летающая 90-летняя старушка». Главной героиней этой статьи стала жительница Канады Ольга Котелько, дочь украинских эмигрантов-переселенцев. Олимпийская чемпионка по легкой атлетике в самой старшей возрастной категории начала заниматься спортом, когда ей было уже далеко за семьдесят. Несмотря на скромные данные (ее рост — всего 150 см), Ольга Котелько благодаря настойчивым тренировкам начала показывать изумительные результаты и вскоре стала мировым рекордсменом. Когда этой женщине исполнился 91 год, ею заинтересовались канадские ученые. После тщательных обследований они не нашли в ее организме никаких существенных возрастных изменений. Девяностолетняя рекордсменка была так же здорова, как и большинство молодых людей. Столь удивительное продление молодости ученые могли объяснить только одним — регулярными физическими нагрузками.

Статья «Есть нельзя бежать» опубликована в журнале «Популярная механика» (№11, Ноябрь 2014).