Питание и долголетие
Шрифт:
Свободные радикалы генерируются некоторыми клетками печени для процессов детоксификации инородных растворенных веществ, включая лекарственные. Детоксификация каких-то постоянно возникающих в организме вредных продуктов, например аммония, осуществляется специфическими ферментами. Но если в кровь попадает какой-либо необычный токсин, его окисление, как начальная стадия детоксификации, возможно лишь свободными радикалами. Поскольку свободные радикалы постоянно образуются в организме не только как ошибки окислительных процессов, но и для некоторых функций, то эволюция обеспечила функциональные клетки необходимой защитой, тоже в основном ферментативной. Во всех клетках и в тканевых жидкостях есть фермент супероксиддисмутаза, который быстро превращает свободные кислородные радикалы в перекись водорода. Два других фермента, каталаза и пероксидаза, превращают перекись водорода в воду и молекулярный кислород, поэтому
2Н2О2 = 2Н2О + О2
и
КН2 + Н2О2 = К + 2Н2О.
Аналогичных реакций очень много, и существуют десятки разных металлосодержащих ферментов, которые также способны быстро разрушать свободные радикалы кислорода, перекиси и гипероксиды. Ученые пытаются создать эффективные антиоксидантные лечебные препараты, пробуя воссоздавать для этого лишь активные группы таких ферментов без их белкового носителя. В этом случае препарат не будет разрушаться в пищеварительной системе. В клетках существуют особые органеллы пероксисомы размером около 0,5 мк в диаметре. Ферменты, разрушающие свободные радикалы кислорода и молекулы перекиси водорода, находятся в основном в пероксисомах, локализуясь в определенной конфигурации. Митохондрии, в которых происходит образование свободных радикалов кислорода, имеют размеры от 0,5 до 1 мк. В многочисленных ячейках митохондрий содержатся десятки разнообразных ферментов энергетического обмена. Митохондрии, возникшие в эволюции из хлоропластов растений, имеют автономную генетическую систему и размножаются независимо от клеточных делений. Взаимоотношение клеток и их митохондрий можно охарактеризовать как симбиоз. Иммунокомпетентные клетки, лимфоциты и макрофаги, имеют в своей цитоплазме наибольшую концентрацию митохондрий, и свободные радикалы необходимы для их «санитарных» и защитных функций.
В организме человека есть антиоксиданты, которые способны «гасить» свободные радикалы и без катализа, путем их химического связывания. Это – восстановленный глютатион, альфа-токоферол и аскорбиновая кислота. Некоторые антиоксиданты поступают с пищей. Это не только витамины Е и С, но и флавоноиды, обширный класс фенолсодержащих пигментов. В составе флавоноидов имеется много гидроксильных групп и свободных валентностей, благодаря которым они быстро связывают свободные радикалы кислорода. Однако флавоноиды выполняют эту функцию в крови и в клеточных средах, не проникая в цитоплазму к митохондриям. Процианидин красного вина относится к группе флавоноидов.
Попытки найти «французский парадокс» в других странах
Французский парадокс», существование которого подтверждала официальная статистика ВОЗ в конце 1980-х годов, очень широко обсуждался в средствах массовой информации. В Великобритании и США этому явлению посвящались специальные телевизионные программы. С научной точки зрения, корреляция между высоким уровнем потребления красного вина и низким уровнем сердечнососудистых заболеваний в некоторых провинциях Франции не есть доказательство причинной связи. Обсуждение проблемы в популярной прессе и в телевизионных программах можно рассматривать лишь как весьма успешную форму рекламы. Эффект оказался очень сильным. В США потребление красного вина в 1991 – 1994 гг. возросло на 40%. Импорт красного вина из Франции не мог удовлетворить растущие потребности. Поэтому в «винных» районах США, и особенно в Калифорнии, закладывались новые обширные виноградники. В самой Франции, по данным Организации по продовольствию и сельскому хозяйству ООН (FAO), площадь под виноградниками с 1989 по 2000 г. уменьшилась с 911 тыс. га до 861 тыс. га. А в США за этот же период она увеличилась с 300 тыс. га до 383 тыс. га, причем и урожайность там была значительно выше, чем во Франции. В Италии и Испании, производивших больше вина, чем Франция, площадь виноградников уменьшилась. Зато новые большие площади под виноград были отведены в Австралии и Чили [7].
В различных научных центрах виноделия начали исследовать, почему в самой Франции наиболее сильная корреляция между потреблением красного вина и снижением сердечных болезней характерна для самых дорогих сортов бургундского вина. Оказалось, что именно в этих винах максимальная концентрация флавоноидов.
Минимальный для США уровень сердечно-сосудистых заболеваний наблюдался в Центральной долине Калифорнии, где производилась половина всех американских вин и почти 60% томатов и томатного сока, также богатых антиоксидантом ликопином, изомером бета-каротина, провитамина А. Однако большинство американского населения живет в городах, где условия жизни отличаются от условий калифорнийской долины по очень большому числу показателей.
Сотрудники киевского Института геронтологии совместно с коллегами из Института питания Германии установили корреляцию между содержанием в пище антиоксидантов и смертностью в Абхазии, Азербайджане, Закарпатье и в Киеве. По содержанию в пище антиоксидантов, включавших флавоноиды, полифенолы и аскорбиновую кислоту, лидировала Абхазия, и ей же принадлежало первое место по долголетию жителей. Киев, как и следовало ожидать, оказался на последнем месте по показателям здоровья населения. Однако очень уж велика разница между условиями и образом жизни киевлян и сельского
Экспериментальные попытки продления жизни антиоксидантами
Простейшие из животных организмов, нематоды, продолжительность жизни которых измеряется неделями, достаточно заметно реагируют на присутствие антиоксидантов. Добавляя в их питательную среду различные антиоксиданты из группы радиопротекторов, жизнь нематод удавалось продлить почти вдвое. Успешные опыты по продлению жизни антиоксидантами были проведены на плодовых мушках дрозофилах, ротиферах и некоторых других простейших организмах, жизнь которых обычно не превышает трех-четырех месяцев. У этих животных не происходит обновление клеточного состава тканей, и антиоксиданты способствуют сохранению стабильности дифференцированных специализированных клеток. В 1970 – 1980-х годах были проведены сотни таких исследований, и отчеты о них публиковались в обзорах и книгах по проблемам старения. Однако в опытах с лабораторными млекопитающими, обычно мышами и крысами, результаты оказались более скромными. К 1970 г. радиопротекторы были переименованы в геропротекторы. Этот термин ввели в румынском Институте геронтологии, где профессор Анна Аслан, начавшая с 1954 г. применять для омоложения людей анестетик новокаин, переименовала его в геровитал. В Советском Союзе первым энтузиастом по использованию геропротекторов в опытах на мышах стал Леонид Комаров, секретарь секции геронтологии при Московском обществе испытателей природы. В 1959 г. он выступил на заседании этого общества с докладом «Проблема радикального увеличения продолжительности жизни» и предвещал успешное решение этой проблемы с помощью румынского геровитала [9]. Румынские ученые сильно преувеличивали свои успехи в экспериментальном продлении жизни людей. Однако именно пропаганда их достижений привела к решению создать Институт геронтологии и в СССР. Его начали строить в Киеве, на базе лабораторий, созданных еще Александром Богомольцем, умершим в 1946 г. в возрасте 66 лет. Леонид Комаров приступил к серии опытов на мышах в 1960 г. в Институте генетики АН СССР. Однако он включил в эксперименты слишком малое количество животных и поэтому не смог получить статистически достоверных результатов. Комарова, с которым я был хорошо знаком, интересовало именно радикальное продление жизни, в два-три раза. В последующем он пробовал и другие геропротекторы, но добиться успеха не сумел. Он умер в 1985 г. в возрасте 67 лет.
С гораздо большим размахом опыты по продлению жизни с помощью антиоксидантов организовал академик Николай Маркович Эмануэль. С 1966 г. он возглавлял Институт химической физики АН СССР. Этот институт еще с 1943 г. занимался проблемами атомной химической физики по программе создания атомного оружия и имел очень большие фонды и отделения в других городах. На базе существовавшего ранее в этом институте отдела радиопротекторов Н. М. Эмануэль создал отдел геронтологии. Сам Эмануэль был специалистом в области кинетики и механизма химических реакций, и его представления о старении были весьма упрощенными. Тем не менее в институте начались испытания большого количества синтетических антиоксидантов в опытах на мышах и крысах, и результаты опытов периодически публиковались в «Докладах АН СССР». В этом журнале академики могли печатать свои статьи без предварительных рецензий. В течение десяти лет опытов наибольшую эффективность показали два соединения – диметиламинэтанол и гидроксипиридин. Судя по опубликованным данным, они увеличивали не только среднюю, но и максимальную продолжительность жизни мышей на несколько месяцев [10]. Эмануэль был настолько уверен в чудодейственных свойствах этих соединений, что начал принимать их сам, смешивая обычно с мороженым. В 1983 г. Институт химической физики посетила группа британских биохимиков, среди которых был мой друг профессор Тата (J. R. Tata). Возвратившись в Лондон, он рассказывал, что на семинаре по итогам экспериментов по продлению жизни мышей гостей угощали специально приготовленным мороженым с синтетическими антиоксидантами. Однако в декабре 1984 г. академик Эмануэль неожиданно умер в возрасте 69 лет. После его смерти эксперименты по про длению жизни мышей антиоксидантами в Институте химической физики были прекращены.
В последующие годы аналогичные опыты начали проводить в Институте биофизики РАН в Пущино. Исследователи добавляли в рацион мышей не синтетические, а натуральные антиоксиданты: бета-каротин, альфа-токоферол, аскорбиновую кислоту, рутин, селений и цинк. Незначительное увеличение средней продолжительности жизни наблюдалось у тех групп мышей, которые получали смесь этих веществ в течение всей жизни. А когда смесь антиоксидантов получали уже половозрелые животные, удлинения их жизни не наблюдалось [11].
Под руководством академика Скулачева на факультете биоинженерии Московского государственного университета создан научный центр, в котором работают более 250 научных работников. В этом центре ведется большая работа по созданию особого антиоксидантного препарата для продления жизни. В 2005 – 2007 гг. в прессе широко рекламировались таблетки и капли, которые могут контролировать скорость старения, и писали о сенсационных достижениях, полученных в опытах на животных, от мышей и крыс до лошадей. Однако клинических испытаний каких-либо конкретных препаратов пока не было. Проведение клинических испытаний в этой области сложно и требует многих лет. В научной литературе исследования этого центра представлены пока опытами на простейших моделях, в частности на дрожжевых клетках.