Питание и долголетие
Шрифт:
Цинга и открытие витамина С
Историки медицины подсчитали, что с 1600 по 1800 г. от цинги, тяжелой болезни, возникавшей обычно на кораблях в дальних плаваниях, умерло около миллиона моряков. Это превышало человеческие потери во всех морских сражениях того времени. Было установлено, что чаще болели цингой команды британского флота и пираты. Испанские, голландские, немецкие и шведские моряки почти не страдали от этого заболевания. Британский морской врач Джеймс Линд (James Lind), пытавшийся изучить и объяснить этот парадокс, прославился тем, что сумел связать цингу с характером питания моряков во время плавания. Испанские и голландские корабли запасались фруктами, немецкие и шведские – квашеной капустой. На американских парусниках уже в начале XVIII в. ввели в рацион моряков клюкву, которая сохраняется в бочках около года. Основными продуктами в британском рационе были галеты, крупа и солонина. Книгу Джеймса Линда «Трактат о цинге» (A Treatise of the Scurvy), изданную в 1753 г., принято считать основополагающей в том направлении медицины, которое в последующие столетия привело к открытию витаминов. Интересно отметить, что Петр Первый, начиная создавать в 1703 г. российский флот, учился кораблестроению в Голландии и вводил в практику именно голландские рационы для моряков, включавшие лимоны и апельсины, которые доставляли с юга Европы. Квашеная капуста, по немецкому примеру, или клюква, по американскому,
В обзорах по истории цинги и в книгах о витаминах обычно утверждается, что в XX столетии уже не наблюдалось массовых заболеваний цингой, что не соответствует действительности. Эта болезнь свирепствовала в северных, сибирских и дальневосточных «трудовых лагерях» в Советском Союзе в 1933 – 1953 гг. Среди миллионов заключенных именно авитаминозы, и прежде всего цинга, были главной причиной смертности. От цинги умер в марте 1941 г. и мой отец, томившийся в одном из колымских лагерей Магаданской области. В его последнем письме, написанном в августе 1940 г., но пришедшем к нам в Ростов-на-Дону с многомесячной задержкой из-за отсутствия зимой навигации в Охотском море, уже после его смерти, была приписка нам с братом: «Ребятки, пришлите, если сможете, витамин С». Таблетки витаминов в 1941 г. обычно продавались в аптеках. Массовые заболевания цингой наблюдались в блокадном Ленинграде в 1942 – 1943 гг. Даже в настоящее время цинга часто встречается в лагерях беженцев, например в Дарфуре в Южном Судане, где более миллиона человек страдают от систематического недоедания.
В далеком прошлом немецкие и шведские моряки спасались от цинги кислой капустой, а голландские и испанские – апельсинами и лимонами. В США уже в XVIII в. с той же целью в рацион моряков ввели клюкву. Свежая клюква может храниться около года. В последующем эту ягоду стали выращивать там как культурное растение. Большая часть урожая идет на приготовление клюквенного сока, который намного полезнее и ценнее апельсинового. В настоящее время США доминируют в мировой торговле клюквой. Торговый оборот клюквы достигает 1,2 млрд долларов в год и постоянно растет. В каждой клюквине есть небольшой пузырек воздуха, поэтому она не тонет в воде. На этом снимке из журнала «Экономист» (18 декабря 1984 г.) показана очистка урожая клюквы в Нью-Джерси. Убирают клюкву специальными машинами. Клюква и клюквенный сок производятся и продаются сейчас и в России. Клюква предупреждает и лечит болезни почек и мочевого пузыря.
Функции витамина C
Основной белок соединительной ткани – коллаген, входящий в состав сухожилий, хрящей, костей, суставов, кожи и кровеносных сосудов, не может образовывать прочных волокнистых структур при отсутствии аскорбиновой кислоты. Фермент пролилгидроксилаза, формирующий межмолекулярные поперечные связи в спирали из трех переплетенных нитчатых коллагеновых молекул, содержит атом железа. Фермент активен лишь в том случае, когда атом железа находится в восстановленной форме Fe2+. Восстановительная реакция обеспечивается аскорбиновой кислотой, сильным антиоксидантом. Коллаген – это очень устойчивый белок. Его молекулы образуются и функционируют без замены в течение многих недель. Именно поэтому отсутствие аскорбиновой кислоты в диете человека проявляется признаками заболевания цингой лишь после нескольких недель неполноценного питания. Старение удлиняет этот срок, так как обновление коллагена замедляется с возрастом. У очень старых людей коллаген почти не обновляется, и после 80 лет люди уже не подвержены этой болезни. Большинство животных не страдают от цинги, так как аскорбиновая кислота синтезируется у них в печени в циклах метаболизма глюкозы. Эскимосы и другие северные народы, которые в прошлом не могли включать в свою диету фрукты и овощи, получали витамин C в основном из сырой печени морских животных и рыб, а также употребляя в пищу содержимое желудков северных оленей, питающихся мхами и лишайниками. Летом в пищу у них шли морские водоросли, тундровые ягоды и яйца перелетных птиц. В эволюции способность к синтезу аскорбиновой кислоты была утрачена у приматов, которые питались преимущественно растительной пищей, и у многих травоядных млекопитающих.
Оптимальные дозы витамина C
Открытие витамина C и его специфических функций в предупреждении цинги, естественно, поставило вопрос: каковы должны быть оптимальные дозы? Ответ можно было получить, лишь проведя опыты на людях, добровольно согласившихся на такой режим питания, при котором они получали бы различные дозы витамина C вплоть до полного его отсутствия в диете. Добровольцев для таких исследований долго не могли найти, и первыми участниками чреватых цингой экспериментов провели на себе ученые, изучавшие эту проблему. В 1930-е годы трое ученых в Германии, независимо друг от друга, установили для себя диету, свободную от аскорбиновой кислоты, на срок 100 и 160 дней. Однако ни у одного из них не появилось признаков цинги [1]. Как это очевидно сейчас, отрицательный результат был связан с их немолодым возрастом. В США один ученый, перешедший на рацион без витамина C, обнаружил у себя признаки авитаминоза только через 5 месяцев [2]. Первый более массовый эксперимент был проведен в Великобритании в 1944 г. Его участниками стали молодые мужчины, призванные в армию, но не желавшие воевать по этическим или религиозным причинам. Им предложили альтернативную службу – пожить на диете без витамина C под наблюдением врачей в одном из госпиталей Шеффилда. В опыте участвовали 20 солдат. Все они получали рацион, в котором полностью отсутствовал витамин C. Однако семи волонтерам из двадцати каждый день добавляли к пище по 10 мг кристаллической аскорбиновой кислоты. Троим участникам суточная доза витамина C была увеличена до 70 мг. У десятерых солдат, не получавших витамина C, начальные признаки цинги (выпадение волос) были обнаружены через 17 недель опыта. Более явный признак авитаминоза – кровотечение из десен – появился через 26 недель. У семи человек, получавших ежедневно по 10 мг аскорбиновой кислоты, никаких признаков цинги не было. Более того, 10 мг аскорбиновой кислоты в день оказалось достаточно, чтобы вылечить от цинги основную группу участников. Этот опыт, отчет о котором не публиковался много лет (встречаются лишь упоминания о нем в других более поздних работах), привел британских военных медиков к выводу, что 10 мг аскорбиновой кислоты – это минимальная доза для предупреждения и лечения цинги. Их заключение было важным для рационов военного времени и существовавшей тогда в Великобритании карточной системы распределения продовольствия. Минимальная доза не составляла проблем. Такое количество аскорбиновой кислоты содержится в одной среднего размера вареной картофелине, в 20 г капусты или в одном яблоке. Один апельсин мог обеспечить человека витамином C на неделю. Однако для полной гарантии Британский медицинский совет установил рекомендуемую дневную дозу для витамина C в 30 мг. Беременным и кормящим женщинам оптимальную дозу увеличили до 40 мг.
В США аналогичный эксперимент провели лишь в 1969 г. Добровольцев вербовали по тюрьмам. Заключенным, соглашавшимся на риск заболеть цингой, обещали досрочное освобождение. В этом опыте явные симптомы цинги появились на несколько недель раньше, чем в британском эксперименте 1944 г. [3]. Очевидно, это можно объяснить неполноценной тюремной диетой до начала испытаний. В организме, как показали дальнейшие исследования, создается небольшой резерв аскорбиновой кислоты в коре надпочечников. В опыте, проведенном в США, 10 мг также были «пороговой» дозой. Однако американский Институт здоровья и Администрация по продовольствию и питанию для обеспечения полной гарантии рекомендовали ежедневную дозу витамина С для взрослых мужчин 60 мг, а для женщин 55. Это различие между Великобританией и США по рекомендуемой дневной дозе (РДД) витамина C сохраняется до настоящего времени. В Советском Союзе РДД по витамину C соответствовала американским стандартам.
«Витаминная революция» Лайнуса Полинга
В декабре 1970 г. знаменитый американский ученый Лайнус Полинг, в то время профессор химии Станфордского университета в Калифорнии, опубликовал в «Докладах Национальной академии наук США» статью «Эволюция и потребность в аскорбиновой кислоте». В этой статье он назвал ошибочными все предыдущие данные об оптимальных дозах витамина С и о роли аскорбиновой кислоты в организме человека [4]. К такому заключению Полинг пришел не путем каких-либо экспериментов, а в результате теоретических рассуждений и достаточно избирательного использования некоторых литературных источников. Одной из ключевых стала для Полинга публикация Г. Боурна, который в 1949 г., когда британские опыты в Шеффилде были еще засекречены, предположил, что оптимальной дозой витамина С могут быть 4,5 грамма в день, так как примерно столько аскорбиновой кислоты поступает в организм горилл, питающихся исключительно листьями деревьев и кустарников [5]. Если бы человек, рассуждал Полинг, как и другие приматы, питался только растительной пищей, то в его организм также поступало бы ежедневно не менее 5 г аскорбиновой кислоты. Получение необходимых человеку 2 500 ккал за счет кочанной капусты приносило бы в организм 5 г аскорбиновой кислоты, а в случае более питательной капусты брокколи – 8,8 г. Получение 2 500 ккал за счет сладкого перца поднимало объем поступавшей в организм аскорбиновой кислоты до 16,5 г. Человек в результате недавней эволюции перешел к потреблению более концентрированных источников калорий – зерен растений, мяса, рыбы, жиров, которые содержат очень мало витамина С. Это, по мнению Полинга, привело к хроническому авитаминозу, и ликвидация его с помощью синтетических витаминных препаратов могла бы иметь огромное значение для здоровья, иммунитета и долголетия. На самом деле это было всего лишь предположение, ничем не обоснованное. Для формирования коллагеновых волокон, то есть для выполнения функции коэнзима, достаточно было 10 мг аскорбиновой кислоты. Однако Полинг утверждал, что аскорбиновая кислота, как антиоксидант, может выполнять множество других функций и обеспечивать защиту клеток и тканей от повреждений свободными радикалами кислорода. Теория о том, что старение является результатом накопления повреждений клеточных структур свободными радикалами кислорода, выдвинутая Денманом Харманом еще в 1956 г., оставалась в то время наиболее популярной [6]. По предположению Лайнуса Полинга, ежедневные дозы витамина С должны быть увеличены в 100 – 200 раз. Только в этом случае аскорбиновая кислота, насыщая ткани, будет защищать человека от инфекций, особенно простудных, стимулировать иммунную систему, ускорять детоксификацию вредных веществ, улучшать работу мозга и снимать стрессовые состояния. В качестве примера Полинг приводил лишь собственный опыт, сообщив, что они с женой установили для себя дневную норму витамина С в 10 г, что улучшило их самочувствие.
Будь эта статья написана кем-то другим, она вряд ли обратила бы на себя внимание. В рассуждениях автора было много фактических ошибок. Иммунные клетки, лимфоциты и макрофаги являются одним из главных источников свободных радикалов, с помощью которых они уничтожают проникшие в ткани бактерии, а свободные радикалы кислорода генерируются митохондриями, к которым аскорбиновая кислота пищи не имеет доступа. Но Лайнус Полинг был знаменитым ученым, лауреатом двух Нобелевских премий (первая – по химии, вторая – премия Мира). Будучи по специальности физико-химиком, он прославился и открытием аномальных гемоглобинов при некоторых наследственных тропических заболеваниях крови. Как член Американской национальной академии наук Полинг имел право, по уставу академии, свободно публиковать свои статьи в ее «Докладах» без рецензий.
Появление статьи Полинга в декабре 1970 г. вызвало полемику и критические комментарии в некоторых медицинских и биохимических журналах. К этому времени было установлено, что концентрация аскорбиновой кислоты в крови не должна превышать 1 мг на децилитр. Превышение этого уровня может изменить нейтральную реакцию сыворотки. Избыточная аскорбиновая кислота обычно просто удаляется через почки, не поступая в ткани. Менять рекомендуемые дозы витаминов без множества дополнительных исследований не было оснований. Вполне возможно, что спор вокруг статьи Полинга мог бы заглохнуть через два-три года без особых последствий. Но этого не случилось по случайной и весьма необычной причине.
В 1972 г. в Сан-Франциско умерла очень богатая и бездетная вдова. Свое состояние она завещала пожертвовать на создание в Калифорнии института по разработке методов продления жизни. Президентом такого института покойница хотела видеть Лайнуса Полинга. До 1973 г. я не обращал особого внимания на теории Полинга. Весной 1974 г. я впервые в жизни приехал с длительным визитом в США, где мне предстояло провести две недели в Сан-Франциско и Беркли по приглашению профессора Калифорнийского Университета Томаса Джукса (Thomas Н. Jukes), с которым я давно переписывался. Том Джукс был крупным специалистом именно по биохимии витаминов. Ему, в частности, принадлежало открытие нового витамина группы В – фолиевой кислоты. Он тоже являлся членом Национальной академии наук США и только что опубликовал в тех же «Докладах» академии статью с критикой теорий и рассуждений Лайнуса Полинга, объясняя, что при повышенных дозах весь избыток аскорбиновой кислоты будет удаляться с мочой [7]. По рассказу Джукса, новый институт, названный сначала Институтом ортомолекулярной медицины, но вскоре переименованный в Институт науки и медицины Лайнуса Полинга, уже имеет фонд в 70 млн долларов и строится по проекту какого-то известного французского архитектора в живописном городе Пало-Алто на берегу залива Сан-Франциско. Институт зарегистрирован как частная некоммерческая компания и энергично собирает пожертвования на свою программу исследований по продлению жизни и лечению рака.