Авторы: Ржешевский Алексей

Как ограничение калорий и физические нагрузки влияют на организм.

В ноябре 2010 года в газете «The New York Times» вышла большая статья под названием «Невероятная летающая 90-летняя старушка». Главной героиней этой статьи стала жительница Канады Ольга Котелько, дочь украинских эмигрантов-переселенцев.

Ольга Котелько – олимпийский чемпион по лёгкой атлетике в самой старшей возрастной категории. Она начала заниматься спортом, когда ей было уже далеко за семьдесят. Несмотря на свои скромные данные (её рост – всего 1 м 50 см), Ольга Котелько благодаря настойчивым тренировкам начала показывать изумительные результаты и вскоре стала мировым рекордсменом, а также выиграла Олимпийские игры для пожилых людей. Когда этой женщине исполнился 91 год, ею заинтересовались канадские учёные. После тщательных обследований, они не нашли в её организме никаких существенных возрастных изменений. Девяностолетняя рекордсменка была также здорова, как и большинство молодых людей. Такое удивительно продление молодости учёные могли объяснить только одним: регулярными физическими нагрузками.

Последние два десятилетия значительные усилия биохимиков и геронтологов были направлены на то, чтобы объяснить природу старения, а также на поиск эффективных средств, продлевающих молодость. Такое направление научной деятельности, конечно же, совсем неудивительно. Ведь наступление старости и уход из жизни является для всех нас самой неприятной вещью на свете. Неприятной и пока неотвратимой. Но, за последнее время, благодаря колоссальным усилиям и множеству исследований в этом направлении, всё же удалось продвинуться вперёд и достичь некоторых обнадёживающих результатов. Это позволило некоторым исследователям предположить, что мы стоим на пороге решающих и судьбоносных открытий.

За прошедшие годы учёными были открыты десятки неизвестных ранее веществ, играющих важную роль в регуляции наших внутренних процессов. Таких, как гормон лептин, контролирующий жировые запасы, «хранитель генома» белок р53, удаляющий из организма «больные» клетки или фермент теломераза, наращивающий укороченные теломеры. Благодаря этим открытиям стало возможным более или менее точно объяснить природу возникновения почти всех возрастных болезней: атеросклероза, диабета, болезни Паркинсона и др. Но, несмотря на обозначившееся понимание возрастных процессов в нашем организме, до сих пор так и не удалось создать каких-либо эффективных фармакологических средств, продлевающих молодость.

После дополнительных исследований учёным стало понятно, в чём заключается главная сложность эффективного вмешательства в процессы старения. Выяснилось, что вещества, активность которых в борьбе со старением следует подавлять (такие, как свободные радикалы), являются многофункциональными. Все они имеют как позитивную, так и негативную сторону своего воздействия. К примеру, белок под названием цитохром с способен запускать процесс клеточной «смерти». И одновременно он же является важным составляющим энергетических процессов. Такая же ситуация характерна и для других веществ.

По всей видимости, за миллионы лет эволюции всё лишнее и ненужное из нашего организма было «выброшено», и в результате сформировалась очень целостная сверхчувствительная система поддержания жизни. И вмешиваться в эту систему человеку пока, похоже, не под силу.

Неудачи с поиском фармакологических средств против старения подтолкнули часть учёных обратить внимание на более традиционные методы укрепления здоровья. Так появились многочисленные исследования о влиянии диеты и физических нагрузок на наш организм. И благодаря этим работам стало ясно, что изменение рациона и занятия спортом могут существенно помочь человеку прожить долгую и здоровую жизнь. В чём же именно заключается благотворное влияние ограничения рациона и физических нагрузок?

«Было доказано, что среди пищевых факторов количество потребляемых калорий однозначно и причинно связано с риском возникновения многих возрастных заболеваний. Проще говоря, чрезмерное потребление пищи увеличивает, а умеренное и низкое – уменьшает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, диабета 2 типа, инсульта, рака и, возможно, нейродегенеративных расстройств» – вот так, коротко и ясно, определил степень влияния рациона на здоровье американский биолог, профессор Национального института по проблемам старения Марк Мэттсон.

Благотворное действие ограничения калорий и физических тренировок складывается из нескольких составляющих. Первым, на что обратили внимание учёные в своих исследованиях, было повышение активности так называемых белков теплового шока (heat shock protein), вызванное нагрузками и низкокалорийной диетой.

Белки теплового шока – это группа высококонсервативных белков, которые сохранились в процессе эволюции у всех живых организмов: начиная от простейших и заканчивая человеком. Они начинают активно действовать всякий раз, когда организм испытывает стресс. Как видно из их названия, эти белки были открыты во время исследований адаптивного ответа организма на тепловой шок, т.е. при повышении температуры. И хотя позже выяснилось, что они обладают множеством функций, наибольший интерес учёных вызывает их способность оказывать защитное действие на клетки.

Это защитное действие, вызванное умеренным стрессом, помогло понять механизм, который получил наименование гормезис. Гормезисом сегодня в научной литературе принято называть эффект усиления защитных функций организма в ответ на небольшой стресс. Такое усиление можно сравнить с физической тренировкой спортсмена. Когда тренирующийся, преодолевая возникающие поначалу трудности, становится, в итоге, намного сильнее и выносливее. И не случайно, что гормезис является основной составляющей позитивного воздействия физических нагрузок.

Возможно первым, кто обратил внимание широких масс на феномен гормезиса, был немецкий философ Фридрих Ницше. Во всяком случае, это именно ему приписывают знаменитую фразу, которую он сказал, чтобы оправдать свою привычку к крепким напиткам: «что не убивает, то делает нас сильнее». Но, так как пьянство ещё никого не сделало сильнее, даже немецких философов, Ницше закончил свои дни, не дожив и до 60 лет. Хотя сам термин «гормезис» был введён в научный оборот ещё в далёком 1943 году, сегодня изучение этого явления получило новый импульс. Выяснилось, что ограничение калорий вместе с нагреванием в бане, закаливанием и физическими нагрузками запускает в организме целый ряд полезных адаптивных реакций.

Так, под воздействием этих факторов белок теплового шока Hsp70 выходит из клетки во внеклеточное пространство и стимулирует своим выходом повышение активности иммунных клеток. Происходит это потому, что наши иммунные клетки воспринимают любые посторонние объекты как угрозу для организма. Под влиянием Hsp70 осуществляется своеобразная тренировка иммунной системы. И благодаря этому организм становится лучше подготовленным на случай попадания внутрь опасной инфекции.

Кроме того, белки теплового шока могут действовать как «очистители», удаляя повреждённые клеточные структуры. Выяснилось, что они обладают свойствами т.н. шаперонов, специализированных белков, обеспечивающих правильное прохождение фолдинга – сворачивания аминокислотных цепочек в трехмерные структуры. Таким образом в организме происходит восстановление повреждённых белков. Нормальное протекание этого процесса является одним из главных залогов здорового долголетия, так как многочисленные и чрезвычайно широко представленные разнообразные белки исполняют в нашем организме множество важнейших функций.

Вторым защитным механизмом, возникающим в ответ на ограничение калорий и физические нагрузки, выступает повышение антиоксидантной активности. Сегодня всем хорошо известно, что антиоксиданты – это вещества, которые защищают наш организм от воздействия свободных радикалов кислорода. Учёные выяснили, что с возрастом может происходить ослабление антиоксидантной защиты и увеличение повреждений, вызванных свободными радикалами. Это явление получило название оксидативный (или окислительный) стресс. Какое же отношение может иметь диета и занятия спортом ко всему этому? Оказалось, что самое прямое.

Регулярные физические нагрузки могут оказывать тренировочный эффект на антиоксидантную систему. Этот вопрос был хорошо изучен венгерскими исследователями, Ж. Радаком и его коллегами. Они показали, что под влиянием физических нагрузок наблюдалось общее улучшение работы антиоксидантной системы. И связано это было вот с чем. Во время тренировок, когда потребление кислорода человеком возрастает, одновременно повышается и количество свободных радикалов. Эти радикалы, в свою очередь, стимулируют повышение активности антиоксидантов. И, таким образом, каждый раз, когда человек бегает или крутит педали, антиоксидантная система получает хорошую тренировку.

Ограниченная по калориям диета может косвенно влиять на уровень свободных радикалов. Такая диета улучшает процесс, посредством которого мы получаем энергию для поддержания жизни. Этот процесс – окислительное фосфорилирование в митохондриях. Доказано, что с возрастом способность митохондрий производить энергию резко падает. Все это хорошо знают: вспомним, как быстро устают пожилые люди. По данным, полученным японским исследователем Т. Озавой, количество дефектных митохондрий у старых людей может достигать 90 %. Вместе с падением выработки энергии, такие дефектные митохондрии становятся главной причиной усиления оксидативного стресса, так как именно в них производится основное количество свободных радикалов.

«Так как митохондрии являются одновременно и основным источником, и первой мишенью потенциально вредных активных форм кислорода, дисфункция митохондрий прочно ассоциируется с наступлением многочисленных возрастных заболеваний, таких, как, диабет, рак и нейродегенеративные патологии, включая болезнь Паркинсона и Альцгеймера. Действительно, ухудшение функции митохондрий можно считать основной движущей силой старения» – утверждают в своей работе немецкие учёные Л. Мао и Ж. Франке из Института генетики человека (Берлин).

Так вот, ограничение калорий способствует тому, что белки, участвующие в окислительном фосфорилировании, быстрее обновляются. Этот процесс носит название митохондриальный биогенез. Здесь мы можем наблюдать интересный парадокс: человек, который меньше ест, будет иметь больше энергии, чем объедающийся деликатесами гурман. А всё дело в том, что насыщенные жирные кислоты, содержащиеся в мясных и молочных продуктах, в повышенных количествах нарушают процесс окисления и фосфорилирования, не давая основному носителю энергии, аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ), накапливаться в клетках. Под воздействием жиров протонный потенциал, необходимый для синтеза АТФ, весь рассеивается, превращаясь в тепло. Поэтому люди с лишним весом так быстро устают и легко переносят холод.

Такое же благоприятное действие оказывают на митохондрии и физические нагрузки. Под их влиянием повышается уровень одного белка со сложным названием, похожим на имя далёкой галактики – PPAR-Gamma Coactivator-1 alpha (сокращённо – PGC-1a). Именно PGC-1a способствует тому, что митохондрии у активных людей, занимающихся спортом, быстрее обновляются и вырабатывают больше энергии. Уровень PGC-1a быстро поднимается в ответ на работу мышц и также быстро падает после окончания нагрузки. Но у тех людей, которые нагружают свои мышцы регулярно, происходит постоянное повышение уровня PGC-1a. Благодаря этому энергия, которую тратит человек во время пробежек или занятий в спортзале, всегда восполняется с избытком, с некоторым запасом. И происходит это потому, что после каждой тренировки наши митохондрии чудесным образом омолаживаются.

И вот что примечательно: из-за физических нагрузок ускоренно обновляются митохондрии не только в мышцах, но и в клетках мозга. И этот факт позволил учёным предположить, что регулярные тренировки и ограничение рациона могут быть средством профилактики против возрастных нейродегенеративных болезней. Позже подтвердилось, что это действительно так.

Были обнаружены сразу несколько защитных факторов для нервных клеток, уровень которых повышается в ответ на активную работу мышц и умеренное питание. Это уже упоминавшиеся выше белки теплового шока, а также глюкозо-регулируемый белок 78 (GRP 78), нейротрофический фактор мозга (BDNF), интерферон-гамма (IFN-γ) и β-оксибутират. Их уровень и активность имеют прямую связь с занятиями спортом и ограниченным рационом, значительно повышаясь под их воздействием. Все эти факторы имеют способность предохранять клетки мозга, нейроны, от повреждений и, тем самым, продлевать здоровую жизнь. Благодаря их позитивному действию, человек имеет неплохие шансы избежать таких распространённых возрастных патологий мозга, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Благотворный эффект низкокалорийной диеты учёные объясняют ещё вот чем. Снижение калорийности рациона происходит, в основном, за счёт ограничения в нём самых калорийных продуктов. В том числе и тех, которые содержат рафинированный сахар. Как хорошо известно биологам, глюкоза (основное составляющее сахара) – это вовсе не безобидное, а очень агрессивное вещество, способное повреждать клетки нашего организма. Именно поэтому больные диабетом долго не живут, умирая от внутренних повреждений, вызванных действием глюкозы. В научной литературе существует специальный термин – «глюкозотоксичность». И, что примечательно: этой глюкозотоксичности могут подвергаться даже совершенно здоровые люди.

Это стало известно после серии работ, проведённых в 2000 году американскими учёными из лаборатории эндокринологии, диабета и метаболизма университета г. Буффало. Они давали группе здоровых людей выпить растворённую в воде глюкозу, после чего брали у них кровь на анализ. И результаты анализов показали, что в течении трёх часов после приёма глюкозы в организме происходило развитие воспалительной реакции. Повышались уровни веществ, участвующих в воспалении, а также свободного радикала супероксида. И одновременно сильно падал уровень одного из антиоксидантов, витамина Е. То есть организм реагировал на резкий скачок глюкозы в крови как на чужеродную инфекцию – развитием воспалительной реакции.

Причём эффект гюкозотоксичности характерен лишь для рафинированного сахара. Когда человек съедает овсянку или овощи, то глюкоза поступает в кровь небольшими порциями и постепенно. Благодаря этому организм в состоянии её нормально усвоить. И происходит это благодаря клетчатке, которая «тормозит» резкое поступление глюкозы. В свете этих фактов становится понятным, почему уменьшение в рационе сладостей неизбежно приводит к укреплению здоровья.

Снижение потребления при низкокалорийной диете мяса и таких жирных молочных продуктов, как сметана, сыр и сливочное масло, также оказывает выраженный оздоровительный эффект. И связан он с аминокислотой метионином и пальмитиновой жирной кислотой.

Выяснилось, что избыток метионина каким-то образом может повышать количество свободных радикалов. Этот феномен впервые был хорошо изучен испанскими исследователями, Р. Памплона и его коллегами: «Мы обнаружили впервые, что ограничение метионина глубоко уменьшает производство митохондриальных реактивных форм кислорода и снижает окислительное повреждение митохондриальной ДНК». После них было проведено ещё ряд исследований, подтвердивших это открытие. Именно с уменьшением количества метионина многие учёные связывают полезное действие религиозных постов.

Ограничение потребления пальмитиновой кислоты также оказывается не менее полезным. Она накапливается в организме людей, которые едят слишком много жирных продуктов, и становится причиной гибели клеток. В ходе исследований последних лет установлена прямая способность пальмитиновой кислоты запускать процесс самоуничтожения клетки под названием апоптоз. Также избыток этой кислоты приводит к накоплению в клетках мозга β-амилоидного белка, главного виновника возникновения такой тяжёлой патологии, как болезнь Альцгеймера.

Это было подтверждено множеством исследований, в том числе в ходе экспериментов, проведённых украинскими учёными из НИИ биологии Харьковского университета во главе с профессором Н.А. Бабенко: «Показано, что чрезмерное содержание жиров в пищевом рационе заметно увеличивает вероятность возникновения нейродегенеративных заболеваний. Высокая степень насыщенности жирных кислот, поступающих с пищей, является одним из критических факторов риска развития болезни Альцгеймера»

Кроме этого, по мнению одного из самых авторитетных специалистов по атеросклерозу, российского биолога В.Н. Титова (Институт клинической кардиологии, г. Москва), высокое содержание пальмитиновой кислоты в пище является основной причиной возникновения болезней сердца и сосудов, а также жировой болезни печени и диабета. Понятно, что если сократить в рационе излишне жирные продукты, богатые пальмитиновой кислотой, то организм скажет нам спасибо.

Немаловажную роль в полезном действии физических нагрузок и ограничении калорий играют такие вещества, как АМР-активируемая протеинкиназа (АМРК) и белки сиртуины. Они тесно связаны между собой, и их уровень повышается, как только в клетках происходит уменьшение запасов энергии. Как мы понимаем, эти запасы обычно уменьшаются от регулярных тренировок и ограничения рациона. И как только такое происходит, АМРК вместе с сиртуинами запускают целую цепь последовательных и очень полезных для организма реакций. Так, под их воздействием активируется процесс аутофагии – очистки клеток от повреждённых и «старых» структур. Одновременно с этим подавляется пагубная возрастная активность белка mTOR, который является непосредственным виновником многих отклонений в пожилом возрасте.

Надо сказать, что есть одна категория людей, которым противопоказано ограничивать свой рацион. Это молодые женщины, которые готовятся стать мамами. Были проведены исследования, которые показали, что женщины, сидевшие во время беременности на «разгрузочных» диетах, генетически программировали своих будущих детей на предрасположенность к ожирению и диабету. Жировые отложения исполняют очень важную функцию в женской репродуктивной системе: содержащиеся в них жирные кислоты становятся строительным материалом для клеток растущего в чреве ребёнка. Поэтому будущие мамы должны нормально питаться, чтобы иметь достаточные жировые запасы.

Как мы видим, что польза от физических нагрузок и умеренного рациона подкреплена научными данными и может считаться вполне достоверной. В связи с этим может возникнуть вопрос: какую же диету можно считать низкокалорийной и оздоровительной? Надо отметить, что в опытах с животными для достижения положительных результатов их рацион уменьшали минимум на треть. Здравый смысл подсказывает, что для человека низкокалорийной может считаться та диета, в которой сведены до минимума высококалорийные продукты, потенциально опасные для здоровья. Такие, как «фаст фуд», жирное мясо или сладости.

Наверное, не случайно так устроено, что все полезные продукты, такие как овсянка, овощи или рыба, обычно содержат совсем немного калорий. И сформированный из таких продуктов рацион будет как раз низкокалорийным и полезным.

Хорошим примером позитивного влияния умеренного питания могут служить жители японского острова Окинава. Окинава занимает первое место в мире по числу долгожителей – тех, кому исполнилось 100 и более лет: 50 долгожителей на 100 000 граждан. Такой феномен учёные в первую очередь объясняют традиционно малым количеством калорий в рационе окинавцев (менее 2000 ккал) и почти полным отсутствием в нём потенциально вредных продуктов. Занимаясь крестьянским трудом, они много двигаются и питаются почти исключительно тем, что даёт им земля и море: рисом, соей, рыбой и овощами. Скорее всего, именно такой образ жизни –активный в движении и умеренный в питании, – и является тем решающим фактором, который позволяет человеку прожить долгую и счастливую жизнь. Жизнь без болезней и преждевременной старости.

Вот как прокомментировал данный вопрос заведующий лабораторией эпигенетики Институтa геронтологии им. Д.Ф. Чеботарева (г.Киев), доктор медицинских наук Александр Михайлович Вайсерман:

– В статье довольно подробно описываются исследования последних лет, проливающие свет на молекулярные и клеточные механизмы "парадоксального стимулирования" (гормезиса), такие, как активизация антиоксидантной и иммунной систем организма. Ещё одним механизмом, который считается одним из ключевых в проявлении горметического эффекта и не был здесь упомянут, является стимуляция репарации ДНК. Репарация (или восстановление повреждённых участков) нашей генетической составляющей, ДНК, играет очень важную роль, так как без неё невозможно нормальное функционирование всех систем организма. И ограничение калорий способно стимулировать репарацию ДНК. Сегодня эффективность многих фармацевтических средств (например, синтетических антиоксидантов), на которые возлагались большие надежды в борьбе со старением, ставится многими учёными под сомнение. С этим связано увеличение интереса к феномену гормезиса. Изучение механизмов гормезиса может позволить разработать определенные схемы воздействий (в том числе ограниченного в калорийном отношении режима питания, физических нагрузок, высоко- и низкотемпературных воздействий и т.д.), применение которых позволит улучшить здоровье и реализовать потенциал долгожительства.

Источник: Популярная механика

опубликовано 03/12/2014 16:07
обновлено 21/09/2016
Публицистика, Популярная медицина

Комментарии 1

Для того чтобы оставить комментарий, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

rozalinda
05/02/2015 20:28 #

rozalinda Россия, Москва

Оказывается сколько еще неизведанного остается в нашем организме! Не даром ученые каждый день разрабатывают новые препараты для омоложения на основе новейших знаний. Недавно опробовала на себе и могу подтвердить эффективность новейшей разработки Российских ученых - концентрата молодости Блоссомсиб. В нем природная основа из Сибирских компонентов соединена с новейшими знаниями о процессах старения и борьбе с ними. И действительно, даже один курс помог мне нормализовать сон, теперь просыпаюсь без будильника бодрой и отдохнувшей, буду продолжать прием в ожидании дальнейших улучшений. Ведь мы же с Вами живем не в Окинаве, приходится помогать организму в борьбе за жизнь в условиях городов, плохой экологии, неправильного питания и принудительных физ. нагрузок.

Скачивайте наши приложения

Приложение Кроха