523 подписчика

Митохондрии, теломеры, витаукт. Пути к здоровому долголетию

13 сентября 202413 сен 2024

15 мин

Оглавление

Почему люди одного возраста выглядят и ощущают себя очень по-разному?
Один из самых известных примеров из жизни — это американские астронавты-близнецы Марк и Скотт Келли.
Теломерная теория старения

После 40-50 лет в организме любого человека нарастают возрастные изменения.

• Множатся поломки в клетках и тканях;

• Снижается эластичность сосудов, кровоснабжение в мозге, сердце и других жизненно важных органах;

• Возрастает частота сахарного диабета и онкологии;

• Ухудшается память и способность к восприятию новой информации;

• Кожа становится дряблой и морщинистой, мышцы – вялыми и слабыми.

Однако, можно усомниться в полной фатальности и необратимости инволюционных процессов старения, хотя бы уже потому, что существует понятие календарного и биологического возраста человека.

Для общей оценки состояния здоровья и предположительной меры предстоящей жизни гораздо большее значение имеет биологический возраст организма, а не число лет по паспорту.

Почему люди одного возраста выглядят и ощущают себя очень по-разному?

Например, если собрать случайную группу из несколько человек 40 или 50 лет, то почти всегда в группе найдутся люди, которые выглядят как значительно моложе, так и значительно старше своего паспортного возраста. От чего это зависит?

Разная генетика? – да, конечно не без этого.

Но если главная причина в генетике, то как же нам расценивать примеры из жизни однояйцевых близнецов, когда они старятся в разном темпе? Таких случаев немало среди братьев и сестер, разлученных в детстве или живущих по-разному уже во взрослом возрасте.

В Финляндии в 2012 году проведено крупное исследование однояйцовых близнецов (Oxford Academic), которые выросли в разных семьях. Вывод из исследования: условия жизни могут значительно влиять на риск развития таких заболеваний, как шизофрения, депрессия и другие психические расстройства. Близнецы, выросшие в неблагоприятных условиях более подвержены риску этих заболеваний, несмотря на одинаковый геном.

Шведское исследование близнецов (Swedish Adoption/Twin Study of Aging - SATSA) также изучало влияние генетических и экологических факторов на старение у близнецов, воспитанных в разных семьях. Было показано, что физическая активность и диета существенно влияют на процесс старения и здоровье. Те близнецы, которые вели менее здоровый образ жизни (имели избыточный вес и низкую физическую активность) – имели больше признаков старения, таких как морщины, потеря мышечной массы и снижение когнитивных функций.

То есть, образ жизни и факторы окружающей среды играют важнейшую роль в состоянии здоровья и старения при одинаковом наборе генов у близнецов.

Один из самых известных примеров из жизни — это американские астронавты-близнецы Марк и Скотт Келли.

Скотт провел почти год на орбите в МКС, в то время как Марк остался на Земле. После возвращения Скотта исследователи обнаружили значительные различия в состоянии здоровья братьев. В частности, у прибывшего с орбиты Скотта произошло удлинение теломер.

(подробную информацию можно найти на сайте NASA)

Правда через некоторое время после возвращения на Землю, теломеры Скотта опять укоротились и пришли к своему первоначальному размеру.

Но для нас важен сам факт – теломеры могут не только укорачиваться, но и удлиняться могут тоже (при определенных условиях).

Теломеры – это концевые защитные участки хромосом, которые защищают хромосомы от повреждений и играют важную роль в процессе деления клеток.

Теломерная теория старения

С укорочением теломер на протяжении жизни человека связана теломерная теория старения:

критическое укорочение теломер в конце концов делает хромосомы человека нежизнеспособными. Клетка теряет способность к делению и вступает в состояние апоптоза (запрограммированной клеточной смерти).

Укорочение теломер считается одним из ключевых биологических механизмов старения, так как приводит к постепенной потере функции клеток и тканей.

Однако, современные исследования показывают, что здоровый образ жизни и диета замедляют скорость укорочения теломер.

Научные публикации на эту тему:

• Влияние диеты на длину теломер:

Ornish, D., Lin, J., Daubenmier, J., Weidner, G., Epel, E., Kemp, C., ... & Blackburn, E. H. (2008). "Increased telomerase activity and comprehensive lifestyle changes: A pilot study." The Lancet Oncology, 9(11), 1048-1057.

В исследовании рассматривалось, как комплексное изменение образа жизни (диета, физическая активность и управление стрессом) способно увеличивать активность теломеразы – фермента, поддерживающего длину теломер.

• Физическая активность и длина теломер:

Ludlow, A. T., Zimmerman, J. B., Witkowski, S., Hearn, J. W., Hatfield, B. D., & Roth, S. M. (2008). "Relationship between physical activity level, telomere length, and telomerase activity." Medicine and Science in Sports and Exercise, 40(10), 1764–1771.

Исследование показало, что у людей, ведущих активный образ жизни, длина теломер больше, чем у тех, кто ведет сидячий образ жизни.

• Стресс и укорочение теломер:

Epel, E. S., Blackburn, E. H., Lin, J., Dhabhar, F. S., Adler, N. E., Morrow, J. D., & Cawthon, R. M. (2004). "Accelerated telomere shortening in response to life stress." Proceedings of the National Academy of Sciences, 101(49), 17312-17315.

В исследовании показано, что у женщин, подвергающихся хроническому стрессу, теломеры более короткие по сравнению с женщинами, живущими в спокойной обстановке.

• Качество сна и длина теломер:

Недостаток сна связан с укорочением теломер –

Prather, A. A., Puterman, E., Lin, J., O'Donovan, A., Krauss, J., Tomiyama, A. J., ... & Epel, E. S. (2011). "Shorter leukocyte telomere length in caregivers of Alzheimer's disease patients: Roles of perceived stress and cardiovascular disease risk." Psychoneuroendocrinology, 36(4), 598-607.

• Вредные привычки и длина теломер:

Ожирение и курение связаны с укорочением теломер –

Valdes, A. M., Andrew, T., Gardner, J. P., Kimura, M., Oelsner, E., Cherkas, L. F., ... & Aviv, A. (2005). "Obesity, cigarette smoking, and telomere length in women." The Lancet, 366(9486), 662-664.

Таким образом мы видим, что на длину теломер и соответственно состояние и жизнеспособность наших хромосом влияют такие факторы как: питание, физическая активность, сон, стресс, вредные привычки. И это не предположения, а факты выявленные в исследованиях.

Другие механизмы старения

Современная наука о старении – геронтология – помимо укорочения теломер выделяет следующие биологические механизмы старения:

• Накопление повреждений ДНК.

• Изменения в регуляции генов.

• Окислительный стресс.

• Гликация.

• Хроническое воспаление.

Подробно на каждом из механизмов старения здесь останавливаться не буду, приведу их в форме таблицы.

Третий столбец – "Меры противодействия" – для нас самый важный. Обратите внимание, что разные теории (механизмы) старения имеют схожие пути противодействия, то есть по сути – пути профилактики, замедления старения.

И снова повторяются все те же методы воздействия – здоровый образ жизни, питание, физическая активность, стрессы. (Употребление антиоксидантов – это тоже в первую очередь питание, а не лекарства).

Причем все эти процессы взаимосвязаны и трудноразделимы.

Например, физическая активность замедляет укорочение теломер за счет того, что снижает уровень окислительного стресса и воспаления (исследование Springer Open).

Точно так же дела обстоят и с питанием. Низкоуглеводная диета, богатая растительными антиоксидантами и полифенолами, оказывает позитивное влияние на организм с точки зрения любого из механизмов старения.

• Полифенолы, присутствующие в овощах, ягодах, орехах, зелёном чае, обладают мощными антиоксидантными свойствами, защищают клетки от окислительного стресса и воспаления, что помогает сохранить длину теломеров (исследование MDPI).

• Диета, богатая полифенолами и бедная простыми углеводами уменьшает не только воспаление, но и такой механизм старения, как гликация.

(Гликация или гликирование – это процесс связывания и повреждения белков, в том числе коллагена и гемоглобина, сахарами).

Еще одно исследование подтверждающее, что здоровое питание и регулярные физические упражнения могут замедлить биологическое старение и улучшить здоровье, было проведено в Стэнфордском университете (Stanford Medicine). Оно показало, что у детей с ожирением после шестимесячной программы здорового питания и физической активности произошло увеличение длины теломер.

Митохондриальная теория старения

Два последних десятилетия стремительно развиваются так называемые митохондриальная теория старения и митохондриальная медицина (медицина, которая фокусируется на изучении, диагностике и лечении заболеваний, связанных с дисфункцией митохондрий).

Митохондрии как маркер здоровья и старения

Митохондрии — это микроскопические внутриклеточные органеллы, снабжающие клетку энергией. Именно они преобразуют вещества из съеденных человеком продуктов в энергию. В организме их – гигантское количество – от 5-6 штук до 2,5 тысяч в каждой клетке.

Состояние “благополучия” митохондрий в значительной степени определяет жизнеспособность той клетки, в которой они “обитают”.

В 1972 году американский ученый Денхам Харман предложил митохондриальную теорию старения, согласно которой старение организма связано с накоплением повреждений в митохондриях и их ДНК, что в конечном итоге приводит к нарушению функций всех клеток, органов и тканей.

Обратите внимание на чрезвычайно интересный факт – митохондрии имеют собственную ДНК. Митохондриальная ДНК (мтДНК) полностью отличается от ДНК ядра той клетки, в которой находятся митохондрии.

В отличие от ядерной, митохондриальная ДНК (мтДНК) не имеет защиты в виде белков-гистонов и является значительно более уязвимой к окислительному повреждению.

Повреждение мтДНК приводит к снижению эффективности работы митохондрий, нарушению функции клеток, их преждевременному старению или гибели (апоптозу), и в конечном итоге – к старению тканей, органов и организма в целом.

Представьте себе, подходы к замедлению старения на основе митохондриальной теории все те же: физическая активность, низкокалорийное низкоуглеводное питание богатое антиоксидантами, полноценный сон, контроль над стрессом.

• Регулярные физические нагрузки средней интенсивности способствуют увеличению количества, объема и качества митохондрий в мышечных клетках, что улучшает их способность к выработке энергии.

• Недостаток сна может привести к накоплению повреждений в митохондриальной ДНК, снижению их эффективности и увеличению продукции реактивных форм кислорода (РФК).
Полноценный сон помогает снизить уровень окислительного стресса, поддерживает баланс производства и расхода энергии в клетках, обеспечивая оптимальное функционирование митохондрий.

• Калорийное ограничение и использование низкоуглеводных диет тоже улучшают митохондриальные функции и снижают уровень окислительного стресса в клетке.

Низкоуглеводное питание уменьшает уровень глюкозы в крови, снижая вероятность образования конечных продуктов гликирования (AGEs), которые могут повреждать митохондрии.

Жиры, в условиях ограничения углеводов, начинают использоваться клетками в качестве основного источника энергии. Это способствует более эффективной работе митохондрий и уменьшает образование РФК. Таким образом низкоуглеводная диета, может способствовать увеличению количества и улучшению качества митохондрий.

Исследования, подтверждающие эти утверждения:

• Zhang, L., et al. (2019). "Sleep deprivation induces cognitive impairment by decreasing mitochondrial protein in hippocampus". Sleep and Biological Rhythms, 17(1), 43-51.

Исследование сна и митохондриальной функции демонстрирует, как недостаток сна может ухудшать когнитивные функции через уменьшение митохондриального белка в гиппокампе.

• Paoli, A., et al. (2014). "Beyond weight loss: a review of the therapeutic uses of very-low-carbohydrate (ketogenic) diets". European Journal of Clinical Nutrition, 68(5), 641-651.

В обзоре рассмотрены терапевтические эффекты низкоуглеводных диет, включая улучшение митохондриальной функции и метаболического здоровья.

• Упражнения и здоровье митохондрий: Safdar, A., et al. (2011). "Endurance exercise rescues progeroid aging and induces systemic mitochondrial rejuvenation in mtDNA mutator mice". Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(10), 4135-4140. Исследование показывает, как умеренные физические нагрузки могут омолодить митохондрии и улучшить их функцию.

• Стресс и митохондриальная функция: Picard, M., et al. (2018). "Mitochondrial psychobiology: Foundations and applications". Current Opinion in Behavioral Sciences, 28, 168-175. В статье описывается, как хронический стресс может оказывать негативное влияние на митохондриальную функцию и здоровье.

Митохондриальная медицина

Митохондриальная медицина утверждает, что большинство хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые, нейродегенеративные и метаболические расстройства, связаны с нарушением функции митохондрий. Поэтому, заботясь о здоровье митохондрий, можно не только продлить жизнь, но и улучшить ее качество.

ЗОЖ позволяет предотвратить накопление повреждений в митохондриях и поддерживает их нормальную функцию:

• умеренные аэробные упражнения, такие как ходьба, плавание и велосипед;

• методы управления стрессом, такие как медитация, йога и дыхательные практики;

• спать не менее 7-8 часов в сутки и придерживаться регулярного графика сна;

• использование добавок для поддержания функции митохондрий, таких как коэнзим Q10, L-карнитин и ресвератрол.

Бактериальная теория происхождения митохондрий

Митохондрии не просто тесно связаны со старением и здоровым долголетием, они вообще, сами по себе чрезвычайно интересные “сущности”.

Митохондрии открыты примерно в середине XIX века как органеллы, снабжающие клетки энергией. Тогда же высказывались предположения о бактериальном происхождении митохондрий.

В настоящее время бактериальная теория происхождения митохондрий (эндосимбиотическая) считается общепринятой в научной среде. Это вообще одно из важнейших открытий в области клеточной и эволюционной биологии, подкрепленное многочисленными генетическими, биохимическими и морфологическими доказательствами.

Суть теории: митохондрии – это бактерии, внедрившиеся около 600 млн лет назад в живые клетки и образовавшие с ними некий симбиоз.

Произошло это тогда, когда в атмосфере Земли начала повышаться концентрация кислорода. Бактерии-митохондрии "спрятались/вселились" внутрь клеток и научились там утилизировать кислород с образованием энергии.

Сейчас процесс “симбиоза” митохондрий со своей средой обитания – клеткой выглядит так:

• Организм с едой получает питательные вещества, они после переработки в желудочно-кишечном тракте поступают в клетки, доходят до митохондрий и подвергаются там окислению с выделением и запасанием энергии в форме молекул АТФ.

• Организму нужна энергия АТФ абсолютно на все клеточно-тканевые процессы: на проведение нервных сигналов, мышечные сокращения, образование тепла, синтез клеточных компонентов, выведение токсинов и так далее.

• Митохондрии-бактерии внутри ядерных клеток имеют безопасную среду обитания с запасом различных веществ, окруженную защитной мембраной. Клетка обеспечивает свои митохондрии всем необходимым – защитой от внешней среды, питательными веществами, кислородом. Митохондрии в таких условиях "чувствуют себя прекрасно", процветают и, в свою очередь, снабжают свою клетку-дом энергией.

Но всё меняется, когда в клетке не хватает кислорода и питательных веществ. Митохондрия в таких условиях уже не может быть энергетической станцией для своей клетки. Она, напротив, превращается в клеточного паразита. Не имея возможности производить АТФ, митохондрия начинает поглощать АТФ – чтобы поддержать свои собственные процессы.

Возможно, что в благоприятных условиях митохондрии производят АТФ в таких огромных количествах именно для того, чтобы СЕБЕ обеспечить «стратегический запас» на «черный день».

Таким образом, есть два варианта “взаимоотношений” митохондрии и клетки, в которой она “обитает”:

В благоприятных условиях – симбиоз, взаимная польза;
В неблагоприятных условиях – “эгоизм”, когда митохондрии стремятся выжить любой ценой, даже за счет клетки-хозяина.

Если клетка не обеспечивает митохондрии всем необходимым, то митохондрии убивают клетку.

Для организма хорошо, когда митохондрии убивают поломанную клетку, и очень-очень плохо, когда митохондрии убивают хорошие и нужные клетки.

Существуют теории митохондриального происхождения рака, болезни Паркинсона, Альцгеймера и многих других дегенеративных состояний.

Теория бактериального происхождения митохондрий дает, например, и понимание того, насколько вредно для нашего организма злоупотребление антибиотиками. Ведь антибиотики губительно действуют на бактерии, а значит, и бывшие бактерии – наши современные митохондрии – тоже могут быть подвержены их негативному влиянию.

Какое практическое значение для нас с вами имеет тезис «митохондрии – бывшие бактерии»?

Очень простое и конкретное: если мы хорошо заботимся о своих митохондриях, обеспечивая их кислородом и питательными веществами, то живем с ними в слаженном симбиозе на пользу друг другу.

Всего то и требуется с нашей стороны – не перекармливать митохондрии углеводами, регулярно снабжать кислородом и жирными кислотами, не травить их токсинами и гормонами стресса, давать клеткам продолжительный отдых-сон для того, чтобы митохондрии могли запасать АТФ впрок.

Всё, что полезно для митохондрий – полезно и нашему организму в целом.

Здоровые митохондрии – важнейшая составляющая здорового бодрого долголетия.

В современном российском информационном пространстве митохондриальная теория здорового долголетия тесно связана с именами Андрея Тарасевича и Аркадия Прокопьева. В интернете много бесплатных видео-лекций этих докторов, найдите и послушайте, очень интересно.

Теперь, когда мы с вами вспомнили теломерную и митохондриальную теории старения, нам будет легче понять, что такое ВИТАУКТ (есть такая теория антистарения).