120 лет жизни - только начало. Как победить старение?
Шрифт:
В организме человека углеводы играют роль, которую трудно переоценить. Моносахарид глюкоза — жизненно важный углевод, необходимый для быстрого восполнения энергетических потребностей тканей, особенно головного мозга (который, кстати, потребляет до 25 % энергии, поступающей в наш организм). Такие энергетические процессы клетки, как гликолиз и митохондриальное дыхание, в результате которых образуется «энергетическая валюта» клетки — АТФ, — в большой степени зависят от доступности глюкозы. По этой причине в норме уровень глюкозы в крови строго регулируется под действием гормона инсулина. Помимо сгорания в клетке, обмен глюкозы включает в себя превращения животного крахмала — гликогена. Глюкоза может запасаться в организме в виде гликогена (обыкновенно это происходит в течение 1–2 часов после еды), либо мобилизоваться
Глюкоза широко используется в важных физиологических реакциях нашего тела. Однако ее обилие делает возможной побочную химическую реакцию с белками, нарушающую их функцию. Реакция глюкозы с белками называется гликированием или неферментативным гликозилированием и представляет собой необратимое взаимодействие сахара с аминогруппами лизина и аспарагина в составе белков с образованием конечных продуктов гликирования (КПГ), перекрестных сшивок внутри белковой молекулы и между разными белками.
Результат гликирования мы можем легко наблюдать в повседневной жизни в виде коричневой корочки поджаренных продуктов. При высокой температуре белок, содержащийся в любом продукте, связывается с глюкозой, которая всегда есть в любой ткани. Точно такие же процессы «поджаривания», только более медленно, происходят с возрастом при температуре нашего тела. К сожалению, процесс этот весьма разрушительный, так как белки нашего тела могут успешно выполнять свои функции только в том случае, если имеют неповрежденную структуру. Особенно опасны и часты КПГ в почечных клубочках, сетчатке глаза и важных кровеносных сосудах, таких, как коронарные артерии, поставляющие кровь к сердцу.
Несмотря на то, что глюкоза в меньшей степени, чем другие углеводы, повреждает белки в процессе гликирования, она тоже способна спонтанно переходить в форму, гликозилирующую белки. При расщеплении глюкозы в процессе гликолиза в цитоплазме клетки также появляются промежуточные соединения (метилглиоксаль), которые в присутствии ионов меди Cu 2+ гликируют белки. Конечные продукты гликирования (КПГ), связываясь с особыми рецепторами на поверхности клеток (КПГР), вызывают воспалительные реакции.
Кстати говоря, количеством КПГР управляет уже известный нам гормон лептин, выделяющийся жировыми клетками и накапливающийся при старении.
Как показали исследования, куркумин, вещество из приправ карри и американской горчицы, а также корня имбиря, эффективно подавляет активность КПГР, снижая токсичные последствия КПГ.
Гликирование коллагена и эластина, являющихся основными белками стенок сосудов, — один из факторов атеросклероза. Гликированные белки легко образуют перекрёстные сшивки, поэтому стенки сосудов становятся менее эластичными, более проницаемыми и хрупкими. В результате в сосудах появляются уплотнения с рубцовыми изменениями (фиброз) и происходит активация процессов свертывания крови, что служит причиной гипертензии, аневризм и тромбозов. Гликирование вызывает фиброз не только в сосудах, но и в ткани легких, и в коже.
Гликированные белки устраняются медленно, что на фоне общего снижения синтеза новых молекул белков вызывает серьезные проблемы со здоровьем. Гликирование вызывает атеросклероз, диабет 2-го типа, катаракту, почечную недостаточность, старческие морщины. В свою очередь, развитие сахарного диабета приводит к высокому уровню сахара в крови и тканевой жидкости и еще большему накоплению КПГ, которые являются основной причиной диабетических осложнений.
Поскольку гликирование происходит и в поджаренных продуктах, мы можем получать КПГ с пищей, и около 10 % КПГ при этом поглощается организмом. Такая пища способствует воспалительным процессам, атеросклерозу, развитию болезни Альцгеймера, остеоартрита, ревматоидного артрита и рака простаты. Кстати, продукты из общепита, как правило, содержат в тысячи раз большее количество продуктов гликирования, чем домашняя еда. Приготовление пищи при температуре менее 120 градусов предотвращает образование КПГ. К примеру, можно использовать такие способы термической обработки, как варка, варка на пару и тушение.
Гликирование способно повреждать не только белки, но и липиды, и ДНК. В последнем случае возникают разрывы цепей ДНК и модификации оснований в составе нуклеотидов, что способствует мутациям, приводящим к дисфункции клеток или к образованию опухолей.
Что же получается? Не потреблять с пищей углеводы мы не можем, так как они необходимы нам для выработки энергии, а потребляя — стареем? К сожалению, так и есть. Обнадеживает лишь то, что наука уже накопила достаточно сведений о гликировании, чтобы разрабатывать средства, затормаживающие этот процесс на разных его этапах.
К примеру, мы писали выше о том, что КПГ, связываясь со своими рецепторами на поверхности клеток (КПГР), вызывают воспалительные реакции. Наши исследования показали, что фармакологическое блокирование активности фермента (NF-kB), опосредующего этот процесс, приводит к увеличению продолжительности жизни в модельных экспериментах. Чем менее активен КПГР, тем медленнее происходит развитие атеросклероза, аневризмы аорты и болезни Альцгеймера. А полное отключение гена КПГР на 75 % снижало частоту формирования аневризм в особой линии мышей, генетически предрасположенных к данному заболеванию.
Блокирование влияния КПГ — не единственное оружие в борьбе со старением.
Имеются данные о том, что тиамин-гидрохлорид (витамин B1) и его жирорастворимое производное бенфотиамин умеренно снижают уровень гликирования. Пиридоксамин, разновидность витамина B6, ингибирует реакцию Майяра и блокирует образование конечных продуктов гликирования. Карнозин, дипептид, состоящий из аминокислот бета-аланина и гистидина, который присутствует в больших концентрациях в наших мышцах и головном мозге, а также потребляется с мясом, способен уменьшать количество КПГ. Кстати, это вещество хорошо знакомо посетителям спортзалов. Предполагаемых механизмов, лежащих в основе защитного действия этих соединений, несколько, однако вероятнее всего ключевую роль играет их способность связывать и обезвреживать ионы меди Cu 2+ и железа Fe 2+, катализирующие неферментативное гликозилирование. По такому же механизму, вероятно, действуют и другие антигликирующие соединения — аминогуанидин, липоевая кислота, 2,3-диаминофеназин, OPB-9195, TM2002, тенилсетам, пеницилламин, метилкобаламин. К сожалению, этот механизм предполагает эффективность лишь при больших концентрациях данных веществ, что может вызвать неблагоприятные побочные эффекты.
Уровень гликирования не только определяет скорость старения, но и часто свидетельствует о развитии сахарного диабета. Поэтому существуют различные клинические способы выявлять и отслеживать уровень гликирования в организме. В частности, это измерение уровня автофлуоресценции кожи и количества гликированного гемоглобина (HbA1C) в крови. Вероятнее всего, в будущем этот показатель войдет в число биомаркеров старения, и, увидев повышенные уровни КПГ, терапевт направит пациента в аптеку за лекарствами против старения. А пока что необходимо замедлять вызывающие старение процессы гликирования, приведя в соответствие диету. Уровень образования КПГ можно снизить, придерживаясь принципов ограничительной диеты. При этом достигается не только снижение уровня глюкозы, что уменьшает вероятность ее реагирования с белками, но и повышается активность автофагии — переваривания поврежденных белков и разнообразного белкового мусора, что приводит к обновлению структур клетки с улучшением ее функций.
При несбалансированной диете ключевым фактором риска выступает высокий гликемический индекс продуктов питания. Гликемический индекс (ГИ) — это показатель влияния употребленных продуктов питания на уровень сахара в крови. Величина ГИ отражает скорость усвоения источника сахара по сравнению с чистой глюкозой. Значение ГИ более 70 считается высоким, и его следует избегать (табл. 9). Такая пища быстро увеличивает количество глюкозы в крови, а затем резко снижает его, поэтому такие продукты питания еще называют быстрыми углеводами. Чем выше пик концентрации глюкозы после еды, тем больше вероятность гликирования.