Код долголетия. 12 понятных и доступных способов сохранить здоровье, ясность ума и привлекательность на долгие годы

Механизмы, сохраненные эволюцией

Простые одноклеточные организмы – прокариоты, например бактерии, – это одни из самых ранних форм жизни на Земле, и они до сих пор существуют в изобилии. Эукариоты, более сложные, но все равно одноклеточные организмы, впервые появились примерно через 1,5 миллиарда лет после них. Затем, после столь скромного начала, появились многоклеточные организмы. Все клетки животных, в том числе человека, – это эукариотические клетки. Поскольку все они происходят из одного источника, они похожи друг на друга. Многие молекулярные механизмы (гены, ферменты и т. д.) и биохимические сигнальные пути остались неизменными, даже когда эволюция создавала более сложные организмы.

Генетическое сходство людей и шимпанзе составляет 98,8 %. Но даже разницы в 1,2 % достаточно, чтобы обеспечить разницу между двумя видами. Возможно, вы еще больше удивитесь, узнав, что даже у таких разных организмов, как люди и дрожжи, тоже довольно много общих генов. По крайней мере 20 процентов генов человека, связанных с развитием тех или иных заболеваний, есть и у дрожжей [7]. Когда ученые вставили более 400 разных человеческих генов в генетический код дрожжей Saccharomyces cerevisiae, то обнаружили, что целых 47 процентов из них функционально заместили гены дрожжей [8].

Еще больше сходства у нас с более сложными организмами, например мышами. Из более чем 4000 изученных генов человека и мыши отличными друг от друга оказались меньше десяти. 85 процентов генов, кодирующих белки, – то есть не входящих в так называемую «мусорную» часть ДНК, – одинаковы и у мышей, и у людей. Мыши и люди очень похожи на генетическом уровне [9].

Многие гены, связанные со старением, одинаковы у разных биологических видов – и это позволяет ученым, изучающим дрожжи и мышей, все равно узнавать важные факты о человеческой биологии. Многие исследования, на которые мы ссылаемся в этой книге, проводились на таких разных организмах, как дрожжи, крысы и макаки-резусы, степень сходства которых с людьми разнится. Не все результаты исследований напрямую применимы для людей, но в большинстве случаев они достаточно близки к человеческим, чтобы дать полезную информацию о старении. В идеале, конечно, исследования стоит проводить на людях, но во многих случаях это невозможно, так что нам приходится рассчитывать на животных.

Рис. 1.2. Геномное сходство между людьми и животными

Теории старения

В следующих разделах мы изложим принципы нескольких теорий старения и оценим их правдоподобие.

Теория одноразовой сомы

Теория одноразовой сомы, изначально предложенная профессором Томасом Кирквудом из Ньюкаслского университета, утверждает, что у организмов есть конечные запасы энергии, которые расходуются либо на восстановление и ремонт организма (сома), либо на размножение [10]. Как и при антагонистической плейотропии, приходится идти на компромисс: если вы расходуете энергию на восстановление организма, то у вас меньше доступных ресурсов для размножения. Поскольку эволюция направляет больше энергии на размножение, передачу генов следующему поколению, то сома любого индивида после размножения является, по сути, расходным материалом. Зачем тратить драгоценные ресурсы на долгую жизнь, которая никак не поможет передать ваши гены? В некоторых случаях лучшая стратегия для особи – дать как можно больше потомков, а затем умереть.

Один из таких примеров – тихоокеанский лосось: эта рыба нерестится всего один раз в жизни, а потом умирает. Лосось расходует все свои ресурсы на размножение, после чего его организм «просто разваливается» [11]. Если у лосося нет шансов пережить нападение хищников или другие угрозы, чтобы дать потомство вторично, то эволюция просто не даст ему медленно стареть. Мыши обильно размножаются и достигают половой зрелости в возрасте двух месяцев. Они подвергаются нападению со стороны множества хищников, так что им выгоднее отдавать внутренние ресурсы на размножение, а не на борьбу со старением организма.

С другой стороны, долгая жизнь может способствовать развитию более хороших восстановительных механизмов. Мышь в два года уже стара, а вот жизнь слона в два года только начинается. Слоны выделяют больше энергии для роста и дают намного менее многочисленное потомство. Беременность у слоних длится от восемнадцати до двадцати двух месяцев, и рождается всего один слоненок. Мыши же приносят в одном помете до четырнадцати мышат и могут размножаться от пяти до десяти раз в год.

Теория одноразовой сомы дает полезные рамки для обсуждения, но есть у нее и очевидные проблемы. Эта теория предсказывает, что умышленное ограничение калорий – и, соответственно, общего количества доступных ресурсов – приведет к тому, что животное будет меньше размножаться или быстрее умрет. Но животные, даже в случае доведения практически до голода, не умирают в более раннем возрасте – они живут намного дольше. Этот эффект наблюдается у самых разных видов животных. По сути, лишение животных пищи заставляет их выделять больше ресурсов на борьбу со старением.

Более того, самки большинства видов живут дольше, чем самцы. Если бы теория одноразовой сомы была верна, все было бы ровно наоборот, потому что самки вынуждены тратить намного больше энергии на размножение, и, соответственно, у них остается меньше энергии или ресурсов на восстановление организма.

Вердикт. Эта теория подходит под некоторые факты, но у нее есть очевидные проблемы. Теория одноразовой сомы либо неполна, либо неверна.

Свободнорадикальная теория

Биологические процессы приводят к образованию свободных радикалов – молекул, которые могут повреждать окружающие ткани. Клетки нейтрализуют их с помощью антиоксидантов, но этот процесс отлажен неидеально, так что со временем повреждения накапливаются и вызывают старение.

Крупные клинические исследования показали, что прием антиоксидантных витаминов (C и E) парадоксальным образом может повышать смертность или ухудшать здоровье. Некоторые факторы, которые, как известно, улучшают здоровье и повышают продолжительность жизни, например ограничение калорий и физические упражнения, увеличивают производство свободных радикалов, которые выполняют роль своеобразных сигналов для клеток, сообщая им о необходимости улучшить защитные механизмы и работу митохондрий, вырабатывающих энергию. Антиоксиданты могут даже ликвидировать всю пользу для здоровья, которую приносят физические упражнения [12].

Вердикт. К сожалению, некоторые факты противоречат свободнорадикальной теории. Она тоже либо неполна, либо неверна.

Митохондриальная теория

Митохондрии – это части клеток (органеллы), которые вырабатывают энергию, так что, как уже упоминалось ранее, их часто называют «энергостанциями» клеток. Это тяжелый труд, и митохондрии получают немалый молекулярный урон, так что их нужно периодически перерабатывать и заменять, чтобы поддерживать пиковую эффективность. В клетках действует процесс аутофагии; митохондрии тоже уничтожают дефективные органеллы для дальнейшей замены (этот процесс называется митофагией). Митохондрии содержат собственную ДНК, которая со временем накапливает повреждения. В результате митохондрии начинают работать менее эффективно, что приводит к накоплению новых повреждений, и так далее. Если клетки получают недостаточно энергии, они умирают – так проявляется старение.

Мышечная атрофия действительно связана с высоким уровнем повреждения митохондрий [13]. Но сравнение выработки энергии в митохондриях молодых и старых людей не выявило особой разницы [14]. У мышей даже очень высокая степень мутации митохондриальной ДНК не привела к ускорению старения [15].

Вердикт. Это интересная теория, но исследования пока еще находятся на ранней стадии. Есть аргументы как за, так и против.

Гормезис

В 120 г. до н. э. Митридат VI был наследником Понтийского царства, региона Малой Азии на территории современной Турции. Во время пира его мать отравила отца, чтобы занять трон. Митридат бежал и провел семь лет в изоляции. Панически боясь отравления, он периодически принимал небольшие дозы ядов, чтобы выработать иммунитет. Повзрослев, он вернулся, сместил мать с трона и стал могущественным царем. Он воевал с Римской империей, но не сумел сдержать натиска римлян. Чтобы не попасть в плен, Митридат решил покончить с собой и выпил яд. Несмотря на большую дозу, «царь ядов» так и не умер, и точная причина его смерти до сих пор неизвестна [16]. То, что вас не убивает, может действительно сделать вас сильнее.

Гормезис – это явление, при котором низкие дозы факторов стресса, которые обычно являются ядовитыми, вместо этого укрепляют организм и развивают в нем сопротивляемость к большим дозам тех же токсинов или факторов стресса. Поклонники фильма «Принцесса-невеста», возможно, вспомнят, как главный герой Уэстли много лет принимал небольшие дозы яда, чтобы получить к нему иммунитет. А потом, когда Уэстли подмешал яд в напитки и Виззини, и себе, Уэстли выжил. Вот что такое гормезис.

Гормезис – это не теория старения, но он имеет огромное значение для других теорий. Главный закон токсикологии – «Все есть яд и все есть лекарство, то и другое определяет доза». Малая доза «токсина» может сделать вас здоровее.

Физические упражнения и ограничение калорий – это тоже гормезис. Упражнения, например, вызывают мышечный стресс, заставляя организм реагировать, наращивая мышечную массу. Силовые упражнения нагружают кости, заставляя организм укреплять их. Если вы не встаете с постели или оказались в невесомости, как космонавт, это приводит к быстрому ослаблению мышц и костей.

Ограничение калорий можно считать фактором стресса, потому что оно вызывает повышение кортизола, который обычно называют гормоном стресса. Повышение уровня кортизола увеличивает производство белков теплового шока (семейство белков, которое помогает стабилизировать новые белки или восстановить поврежденные) и сопротивление последующему стрессу [17]. Так что ограничение калорий тоже отвечает требованиям гормезиса. Поскольку и физические упражнения, и ограничение калорий – это формы стресса, они вызывают производство свободных радикалов.

Гормезис – это не редкий феномен. Алкоголь, например, тоже действует благодаря гормезису. Умеренное употребление алкоголя обычно ассоциируется с более хорошим здоровьем, чем полное воздержание. Но вот обильные возлияния приводят к ухудшению здоровья, а зачастую – и к болезням печени. Физические упражнения полезны для здоровья, но вот экстремальные нагрузки могут ухудшить здоровье и привести к стрессовым переломам. Небольшие дозы радиации могут помочь поправить здоровье, а вот большие дозы вас убьют [18].

Некоторые пищевые продукты, возможно, приносят пользу именно благодаря гормезису. Полифенолы – это вещества, содержащиеся во фруктах и овощах, а также кофе, шоколаде и красном вине; они, судя по всему, улучшают здоровье в том числе потому, что действуют подобно малым дозам токсинов и повышают выработку естественных эндогенных антиоксидантных ферментов организма.

Почему гормезис важен для старения? Другие теории старения предполагают, что все повреждения вредны и накапливаются со временем. Но феномен гормезиса показывает, что организм обладает мощными восстановительными механизмами, которые приносят пользу при активации. Возьмем для примера физические упражнения. Поднятие тяжестей вызывает микроскопические разрывы мышц. Звучит довольно неприятно, но вот процесс восстановления делает мышцы сильнее. Сила тяготения нагружает наши кости. Силовые тренировки, например бег, приводят к образованию микротрещин в костях. В процессе восстановления кости становятся крепче. В условиях невесомости в космосе ситуация противоположна. Без стресса, вызываемого гравитацией, кости ослабевают, и развивается остеопороз.

Не всякие повреждения вредны – более того, небольшие повреждения могут быть даже полезны. Мы говорим здесь о цикле обновления. Гормезис вызывает разрушения тканей – например мышц и костей, – которые затем восстанавливаются таким образом, чтобы лучше выдержать будущий стресс. Мышцы и кости могут стать сильнее, но без разрушения и восстановления здесь не обойтись.

Вердикт. Есть немало доказательств тому, что гормезис – это настоящая биологическая реакция на небольшие повреждения.

Рост против продолжительности жизни

Гормезис, как и теория одноразовой сомы, говорит нам о существовании фундаментального компромисса между ростом и продолжительностью жизни. Чем крупнее и быстрее вырастает организм, тем быстрее он стареет. Возможно, какую-то роль играет и антагонистическая плейотропия: некоторые гены, полезные на раннем этапе жизни, становятся вредными на позднем. Если сравнить продолжительность жизни внутри одного и того же вида, например мышей [19] или собак, то выяснится, что животные меньших размеров (те, которые меньше растут) живут дольше [20]. Женщины, которые в среднем меньше мужчин, тоже живут дольше, а невысокие мужчины живут дольше высоких [21]. Представьте себе столетнего человека. Кого вы представили – двухметрового богатыря или миниатюрную старушку?

Но вот если сравнивать одни виды с другими, то более крупные животные живут дольше. Слоны, например, живут дольше мышей. Но эту разницу можно объяснить тем, что крупные животные медленнее развиваются [22]. Крупные животные сравнительно реже страдают от нападения хищников, так что эволюция отдала предпочтение более медленному росту и старению. Мелкие животные, на которых хищники охотятся реже, чем на других животных сравнимого размера (например, летучие мыши), тоже живут дольше.

Старение не запрограммировано в нас изначально, но его вызывают те же самые физиологические механизмы, что и рост. Старение – это просто продолжение той же самой программы роста, им управляют те же факторы роста и питательные вещества. Если вы заведете двигатель на полную мощность, то очень быстро разовьете огромную скорость, но если вы и дальше будете ехать на полных оборотах, то двигатель скоро сгорит. Это, по сути, та же самая программа, только на более коротком временном отрезке: краткосрочная эффективность против продолжительности жизни. Все теории старения указывают на этот фундаментальный компромисс. Это очень важная информация, потому что некоторые программы приносят пользу только на определенных этапах жизни. В детстве, например, нам нужно расти. А вот в среднем и старшем возрасте программа быстрого роста может вызвать преждевременное старение, так что рост лучше всего будет замедлить. Поскольку в этом программировании важную роль играет пища, мы можем вносить продуманные поправки в рацион питания, чтобы увеличить продолжительность здоровой жизни.

2. Ограничение калорий: палка о двух концах

Общество ограничения калорий, в которое входят более 7000 человек, часто ограничивает себя в пище, надеясь прожить подольше. Не звучит ли это как обычная фантазия? На самом деле ограничение калорий – это едва ли не лучше всего задокументированная методика продления жизни; исследования на животных ведутся уже не одно десятилетие. Ограничение калорий (ОК) при получении достаточного количества питательных веществ – возможно, самое эффективное антивозрастное средство из ныне известных [1].

Еще в 1917 г. исследования на животных показали, что ограничение калорий может продлить жизнь. Ограничение употребления пищи у молодых самок крыс задерживает менопаузу и намного дольше сохраняет у них плодовитость. В 1935 г. ученый Клайв Маккей заметил, что в условиях ограничения калорий белые крысы вырастают до меньших размеров, но это увеличивает их продолжительность жизни [2]. Однако животные не должны страдать от плохого питания. Недостаточное употребление в пищу необходимых витаминов и минералов вызывает самые разные болезни, и при плохом питании мыши обычно умирают в молодом возрасте. Ограничение энергии (калорий) одновременно с предоставлением всех необходимых питательных веществ продлевает жизнь – раньше это казалось чем-то неслыханным.

Ученые обычно используют 40-процентное ограничение калорий, но даже 10-процентное ограничение калорий у крыс приносит практически такую же пользу [3]. 10-процентное ограничение калорий увеличило продолжительность жизни крыс примерно на 15 процентов, а 40-процентное – на 20 процентов. В 1942 г. ученые впервые показали, что ограничение калорий у животных может предотвратить развитие рака [4]. Контролируемых исследований на людях не существует, потому что их практически невозможно провести этичным образом. В течение всей дальнейшей книги мы будем использовать термин ограничение калорий, подразумевая, что недоедания все равно надо избегать.

Ограничение калорий продлило жизнь всем организмам, на которых проводились соответствующие опыты, в том числе дрожжам, червям, мухам, грызунам и мартышкам. Еще оно замедляет или даже предотвращает возрастные заболевания, в том числе деменцию, диабет, сердечно-сосудистые заболевания и коронарную недостаточность, нейродегенеративные расстройства и некоторые виды рака. В 1946 г. ученые проницательно отметили, что диету с ограничением калорий в условиях изобилия пищи соблюдать очень трудно – или, как показали последующие десятилетия, просто невозможно. Они размышляли, нельзя ли организовать более реалистичный метод ограничения калорий – интервальное голодание. Эксперименты на крысах показали, что эта стратегия успешно работает и для продления жизни, и для профилактики рака [5].

Рис. 2.1. Эффект от ограничения калорий

Перенося эту идею на людей, Росс в 1959 г. писал, что коронарная недостаточность не наблюдается в обществах, страдающих от недоедания [6]. Иными словами, люди, которые едят мало калорий, меньше страдают болезнями сердца. Кроме того, ученые в тот период нашли более слабый эффект от ограничения белковой пищи: высокое содержание в рационе крыс казеина (одного из пищевых белков) уменьшает продолжительность жизни [7].

В 1970-х гг. доктор Рой Уолфорд из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе стал главным апологетом ограничения калорий с целью продления жизни. Позже он стал врачом «Биосферы-2». Этот проект, запущенный в начале 1990-х гг., представлял собой замкнутую теплицу, в которой жили восемь «терранавтов», полностью отрезанных от внешнего мира. Они сами выращивали себе пищу и перерабатывали отходы. Однако им не удалось вырастить столько еды, сколько планировалось. Доктор Уолфорд убедил других членов команды закончить двухлетнюю миссию, сев на диету с ограничением калорий. К сожалению, все пошло не так, как он надеялся. «Терранавты», судя по всему, были ограничены не только в калориях, но и в питательных веществах. Доктор Уолфорд потерял больше 10 килограммов, хотя и так-то не отличался габаритами (он весил 65 кг), и вышел из «Биосферы-2», выглядя заметно старше. Позже у него развился боковой амиотрофический склероз, и в 79 лет он умер.

В 1980-х гг. модели ограничения калорий стали уделять все больше внимания, и ученые всерьез раздумывали, как применить результаты исследований на животных для людей. Все больше и больше исследовательских статей расширяют границы наших знаний, давая понять, почему ограничение калорий, возможно, является ключевым компонентом долгой жизни.

Один из самых убедительных примеров того, что ограничение калорий может увеличить продолжительность жизни человека, – это жители японской префектуры Окинава. На Окинаве существует традиционная практика «хара хати бу» – своеобразного осознанного употребления пищи. Окинавцы напоминают себе, что пора прекратить есть, когда чувствуют себя сытыми на 80 процентов – по сути, они накладывают на себя добровольное 20-процентное ограничение калорий. Среди этой популяции, как ни невероятно это прозвучит, в четыре-пять раз больше столетних людей, чем в большинстве индустриальных стран, и это связывают с их ограничительной диетой, которая содержит на 20 процентов меньше калорий, чем у остальных японцев [8]. Однако эта впечатляющая статистика не распространяется на жителей Окинавы моложе 65 лет – возможно, это связано с тем, что начиная с 1960-х гг. их рацион питания подвергается все большему влиянию Запада. Подробнее мы поговорим о рационе и продолжительности жизни окинавцев и других долгожителей (народов, обитающих в так называемых голубых зонах) в двенадцатой главе.

Рис. 2.2. Ограничение калорий повышает продолжительность жизни животных

Ограничение калорий – единственный нефармакологический метод стабильного увеличения продолжительности жизни и защиты от многих возрастных заболеваний. Когда пища есть в изобилии, животные, в том числе люди, быстро развиваются и растут, но быстро и стареют. У всех животных есть сенсоры питательных веществ, которые сложным образом связаны с сигнальными путями роста. Когда животные чувствуют малую доступность питательных веществ, рост замедляется – а это, в свою очередь, запускает сигнальные пути долгожительства и сдвигает баланс «рост/долголетие» в сторону последнего [9]. Конечно же, у подобного ограничения есть свои границы. Голод и недоедание вызывают инвалидизацию и смерть. Но ограничение калорий при оптимальном употреблении питательных веществ очень полезно.