Энергия жизни. Как изменить метаболизм и сохранить здоровье

7. Метаболизм. И конечно, производство самой энергии. Для этой работы требуется энергия!

Для каждого из этих видов деятельности нужен АТФ, вырабатываемый хорошо функционирующими митохондриями. Когда подходящие материалы имеются в нужном количестве, митохондрии производят достаточно энергии для здоровья всего организма. Органы – это, проще говоря, скопления клеток. Группы здоровых, наполненных энергией клеток, которые могут выполнять все свои обязанности, становятся здоровыми и исправно работающими органами. Каждая клетка имеет план, необходимый для работы; но, кроме плана, ей нужны источники энергии. Когда же митохондрии не имеют подходящих условий или в них поступают не те материалы и не в том количестве, они не генерируют АТФ в объеме, необходимом для полноценного функционирования клеток. Эта проблема плохой энергии на клеточном уровне не только напрямую приводит к проблемам в органах, но и заставляет клетки бить тревогу: что-то не так, нам нужна помощь. И иммунная система, всегда готовая немедленно отреагировать, включается в мгновение ока.

Но в данном случае проблема заключается не в инфекции или ране, с которыми иммунная система может быстро разобраться. Это нечто более серьезное: фундаментальная проблема функционирования клеток. И иммунные клетки не могут решить эту проблему, потому что то, что мешает митохондриям и клеткам выполнять свою работу, находится вне нас. Это среда, в которой сейчас существуют наши тела, среда, которая, по мнению клеток, за последние 100 лет изменилась практически до неузнаваемости.

Современный рацион и образ жизни последовательно разрушают наши митохондрии. Митохондрии и клетки, в которых они находятся, эволюционировали на протяжении веков под воздействием окружающей среды. Их механизмы настроены реагировать на информацию, поступающую к ним из внешнего мира. Определенные виды питательных веществ, солнечный свет, сигналы от бактерий в кишечнике – все это помогает снабжать клетки и их энергетические блоки тем, что им необходимо для работы. Но многие из этих базовых факторов и информационных потоков радикально изменились, что привело к нарушению работы митохондрий и их прямому повреждению.

Могущественная иммунная клетка, пытающаяся поддержать страдающую от митохондриальной дисфункции и находящуюся под угрозой клетку, оказывается совершенно бессильной. Она не может остановить разрушительные процессы и компенсировать недостаток источников питания, вызванные неестественной средой современного индустриального мира. Не в ее власти удержать вас от употребления газировки, отфильтровать воду, отключить вызывающие стресс уведомления на телефоне, очистить мир от разрушающих гормоны пестицидов и микропластика или заставить вас раньше ложиться спать. Поэтому иммунная клетка будет использовать все имеющиеся в ее распоряжении инструменты: привлекать больше иммунных клеток, посылать больше воспалительных сигналов и просто продолжать бороться – до победы. Но проблемы не решаются, потому что разрушительные воздействия окружающей среды никогда не исчезают. Это и есть корень хронического воспаления.

Группа клеток, не работающих из-за дисфункции митохондрий, реагирует на чрезмерно настойчивые, но безрезультатные попытки иммунной системы проникнуть в эту область и поддержать ее, что приводит к дисфункции органа и появлению болезненных симптомов, с которыми мы сталкиваемся сегодня. Большинство из них – это просто различные проявления той же самой катастрофы, происходящей на клеточном уровне: митохондрии страдают от того, как мы живем, плохо работающая клетка становится дисфункциональной, иммунная система пытается помочь, и эти попытки только усугубляют проблему.

Как именно окружающая среда, в которой мы живем сегодня, разрушает нашу митохондрию? Ответ сводится к десяти основным факторам (о которых я расскажу подробнее в части 2), которые тесно взаимосвязаны.

1. Хроническое переедание. Потребление в течение длительного периода времени большего количества калорий и макроэлементов, чем требуется организму, может привести к дисфункции митохондрий несколькими способами. Мы потребляем примерно на 20 % больше калорий, чем 100 лет назад, и на 700-3000 % больше фруктозы, которую организм должен перерабатывать. Представьте, что вас попросили бы выполнить на 700-3000 % больше работы, чем вы обычно делаете ежедневно, – вы бы просто рухнули от изнеможения! Клетка не в состоянии переработать весь избыточный пищевой материал, вредных побочных продуктов производится слишком много, и процессы в клетке, включая работу митохондрий, затормаживаются. Эта повышенная нагрузка приводит к тому, что внутренняя часть клетки заполняется токсичными жирами, которые блокируют способность клетки к нормальной деятельности, в том числе сигнальной. Кроме того, когда митохондрии испытывают нагрузку, пытаясь преобразовать избыток пищи в энергию, они производят и высвобождают реактивные молекулы, называемые свободными радикалами. Свободные радикалы – это молекулы с отрицательно заряженным, высокореактивным электроном. Они стремятся нейтрализоваться, связываясь с другими структурами митохондрий и клеток, и при этом наносят им значительный ущерб. В организме есть несколько механизмов безопасной нейтрализации свободных радикалов, включая выработку антиоксидантов, которые связывают и подавляют свободные радикалы. Однако когда производство этих разрушительных молекул превышает защитные возможности организма, как это происходит при хроническом переедании, может возникнуть разрушительный дисбаланс, называемый окислительным стрессом. Он наносит вред митохондриям и окружающим клеточным структурам. Когда организм здоров, наличие свободных радикалов на низком и контролируемом уровне является нормой: они действуют как сигнальные молекулы в клетке. Но когда уровень выходит из-под контроля и возникает окислительный стресс, запускается цепная реакция повреждений. Здоровый уровень свободных радикалов – это уютный костерок, а окислительный стресс – разрушительный лесной пожар.

Основная причина чрезмерного потребления пищевой энергии заключается в доступности ультрапереработанных, промышленно изготовленных продуктов, которые нарушают действие саморегулируемых механизмов насыщения и напрямую вызывают чувство голода и тягу к еде. Эти ультрапереработанные промышленные продукты питания химически разработаны так, чтобы вызывать привыкание, и составляют почти 70 % калорий, потребляемых сегодня жителями США.

2. Дефицит питательных веществ. Недостаток некоторых микроэлементов: витаминов и минералов – может привести к дисфункции митохондрий. На последних этапах производства энергии в митохондриях электроны проходят через пять белковых структур, называемых электрон-транспортной цепью, что в конечном счете приводит в действие небольшой молекулярный мотор, вырабатывающий АТФ. Все эти пять белковых комплексов нуждаются в микроэлементах, каждому комплексу для активации нужен правильно подобранный ключ. К сожалению, сейчас наша диета обеднена микроэлементами более чем когда-либо на протяжении истории. До половины жителей Соединенных Штатов испытывают дефицит хотя бы некоторых важнейших микроэлементов. Отчасти это происходит вследствие истощения почвы (в результате применения современных промышленных методов ведения сельского хозяйства: использования пестицидов и механизированной обработки земли) и отсутствия разнообразия в рационе. По крайней мере 75 % людей не потребляют рекомендуемое количество овощей и фруктов. Большинство наших калорий поступает из рафинированных форм сельскохозяйственных культур, таких как пшеница, соя и кукуруза, а они бедны микроэлементами и, что еще хуже, перегружают наш организм избытком углеводов и насыщенных жиров. Например, дефицит коэнзима Q10 (CoQ10) – микроэлемента, необходимого для работы электрон-транспортной цепи, – как показали исследования, приводит к снижению синтеза АТФ. Другие микроэлементы, участвующие в ключевых митохондриальных процессах, включают селен, магний, цинк и некоторые витамины группы В.

3. Проблемы микробиома. Здоровый микробиом кишечника, питающийся полезными продуктами и защищенный от вредных для него химических веществ, производит тысячи «постбиотических» соединений, которые попадают в наш организм из кишечника и действуют как важные сигнальные молекулы; часть их непосредственно влияют на митохондрии. Постбиотические соединения, такие как короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), необходимы для правильного функционирования митохондрий и защиты их от окислительного стресса. При дисбалансе микробиома, называемом дисбиозом, производство этих полезных химических веществ нарушается, что лишает митохондрии информации и поддержки. Дисбактериоз может быть вызван избытком сахара и ультрапереработанной пищи, пестицидами, лекарственными препаратами, такими как нестероидные противовоспалительные средства (НПВС), антибиотиками, хроническим стрессом, недостатком сна, употреблением алкоголя, слабой физической активностью, курением, инфекциями и другими факторами.

4. Сидячий образ жизни. Малоподвижность может привести к снижению функции митохондрий и уменьшению их количества и размера. Движение – это мощный сигнал клеткам, говорящий, что им необходимо производить больше энергии для работы мышц. Физическая активность положительно влияет на функцию и количество митохондрий в клетках благодаря регуляции нескольких генов и гормональных путей. Кроме того, упражнения стимулируют выработку организмом антиоксидантов. Когда мы ведем сидячий образ жизни, нам труднее защищаться от свободных радикалов, которые могут повредить митохондрии, а положительные сигналы для митохондрий отсутствуют, что приводит к ухудшению их функций.

5. Хронический стресс. Длительный стресс может привести к дисфункции митохондрий несколькими путями. Во-первых, он активизирует выделение гормона стресса кортизола, который является стероидным гормоном, способным напрямую повреждать митохондрии. Известно, что кортизол подавляет экспрессию генов, участвующих в производстве новых митохондрий, тем самым уменьшая количество митохондрий в клетке, а это приводит к снижению выработки энергии. Избыток кортизола также способствует увеличению количества свободных радикалов, частично подавляя выработку антиоксидантов.

6. Лекарства и наркотики. Многие лекарства нарушают работу митохондрий. К ним относятся некоторые антибиотики, химиотерапевтические препараты, антиретровирусные препараты, статины, бета-блокаторы и лекарства от высокого давления, называемые блокаторами кальциевых каналов. Алкоголь и наркотики также могут негативно влиять на митохондрии.

7. Депривация сна. Низкое качество и количество сна сопровождается широким спектром побочных эффектов, которые повреждают митохондрии. Недостаток качественного сна приводит к гормональному дисбалансу, в том числе к изменению уровня кортизола, инсулина, гормона роста и мелатонина, а они все взаимодействуют с митохондриями. Кроме того, он нарушает экспрессию генов, участвующих в производстве и репликации митохондрий. Как и стресс, бессонница увеличивает количество свободных радикалов за счет активации клеточного механизма и подавления выработки антиоксидантов.

8. Токсины и загрязнители окружающей среды. Многие синтетические промышленные химикаты, попавшие в продукты, воду, воздух и потребительские товары за последнее столетие, разрушают митохондрии. В неполный список входят пестициды, полихлорированные бифенилы (ПХБ), фталаты, содержащиеся в пластмассах и ароматизированных продуктах, перфторалкильные и полифторалкильные вещества (ПФАС) в антипригарной посуде, пищевой упаковке и многих других товарах, бисфенол А (БПА) в пластмассах и смолах, диоксины и др. Некоторые природные вещества, например тяжелые металлы, попавшие в окружающую среду, также могут напрямую нарушать работу митохондрий. К ним относятся свинец, ртуть и кадмий. Кроме того, химические соединения в сигаретном дыме являются одними из самых сильных токсинов, опасных для митохондрий. Вы когда-нибудь задумывались, почему сигареты так вредны для нашего здоровья? Одна из главных причин заключается в том, что химические вещества, содержащиеся в сигаретном дыме (цианид, альдегид и бензол) напрямую создают плохую энергию: нарушают функцию митохондрий, вызывают мутацию митохондриальной ДНК и структурные изменения митохондрий (например, их набухание). Алкоголь тоже считается токсичным для митохондрий – он, как было показано, изменяет их форму и функцию, повреждает митохондриальную ДНК, вызывает окислительный стресс и нарушает образование новых митохондрий.

9. Искусственный свет и нарушение циркадного ритма. С появлением цифровых устройств мы постоянно подвергаемся воздействию искусственного синего света, который – как прямо, так и косвенно – способствует развитию митохондриальной дисфункции. Яркий свет в темное время суток влияет на циркадные ритмы и метаболические пути, которые должны активироваться в определенных фазах суточного цикла – когда наши глаза (а значит, и мозг) подвергаются воздействию света. К тому же мы сейчас мало времени проводим на свежем воздухе, лишая себя возможности смотреть на прямой солнечный свет рано утром, а ведь он является одним из лучших сигналов, которые мы можем дать мозгу, чтобы укрепить естественные циркадные ритмы.

10. «Термонейтральность». Большую часть времени мы проводим в помещении при относительно стабильной температуре. Такова отличительная черта современной индустриальной жизни, назовем ее термонейтральностью. Интересно, что колебания температуры благоприятно сказываются на работе митохондрий, поскольку холод стимулирует организм вырабатывать больше тепла, повышая активность митохондрий и стимулируя выработку и использование АТФ. Было доказано, что воздействие тепла активирует белки теплового шока (HSP) в клетках, которые защищают митохондрии от повреждений и помогают поддерживать их функцию. HSP также могут стимулировать производство новых митохондрий и повышать их эффективность в производстве АТФ.

Когда митохондрии повреждены перечисленными выше факторами, они не могут должным образом выполнять свою работу по преобразованию энергии пищи в клеточную энергию. Они становятся неэффективными механизмами, что приводит к сбоям, а это большая проблема.

В норме продукты распада жиров и глюкозы транспортируются в митохондрии, где перерабатываются в АТФ – и расходуются. В идеальных, здоровых условиях наши энергетические потребности удовлетворяются потребляемой пищей, митохондрии не повреждаются десятью вышеупомянутыми факторами окружающей среды и весь процесс протекает как надо.

Но в обычных, неидеальных условиях все происходит иначе. Когда митохондрии не работают должным образом, преобразование жиров и глюкозы в АТФ нарушается и эти сырьевые материалы откладываются внутри клетки в виде вредных жиров. Любая клетка, не являющаяся жировой, но заполненная жирами, представляет собой источник проблем, поскольку нормальная клеточная деятельность, о которой мы говорили ранее: передача клеточных сигналов и транспортировка элементов по клетке, обеспечивающая нормальное функционирование клеток, – блокируется. Это пробка внутри клетки, вызванная избытком жира. Один из путей клеточной сигнализации, заблокированный, когда клетка заполнена токсичным жиром, – это инсулиновая сигнализация, которая оказывает огромное влияние на уровень сахара в крови, циркулирующего в организме.

В нормальных условиях, когда после приема и переваривания богатой углеводами пищи в крови резко возрастает количество сахара, из поджелудочной железы выделяется гормон инсулин, который перемещается по организму, связываясь с инсулиновыми рецепторами на клетках и подавая сигнал клеткам, чтобы те активировали транспортеры глюкозы изнутри клетки на клеточную мембрану и пустили глюкозу внутрь. Но когда клетка заполнена жиром, этот процесс инсулиновой сигнализации нарушается; каналы для транспортировки глюкозы не доходят до клеточной мембраны, и глюкоза не попадает в клетку – она блокируется. Эта блокировка, называемая инсулинорезистентностью, – способ, которым клетка защищает себя от чрезмерной бомбардировки энергией, поступающей с пищей (глюкозой). Клетка «знает», что из-за проблем с митохондриями она не может преобразовать сырье (глюкозу) в клеточную энергию, поэтому она блокирует поступление глюкозы в клетку. Из-за инсулинорезистентности глюкоза в избытке попадает в кровь, что вызывает целый ряд проблем.

Но это еще не конец истории. Организм очень умен. Он знает, что избыток сахара, циркулирующего в крови, может вызвать проблемы, поэтому он изо всех сил старается побудить клетки принять его. Для этого он заставляет поджелудочную железу вырабатывать гораздо больше инсулина (что приводит к высокому уровню инсулина в крови), чтобы преодолеть блок инсулиновой сигнализации. И что удивительно, это работает – до поры до времени. В течение многих лет организм может компенсировать свою инсулинорезистентность, просто повышая выработку инсулина, бомбардируя инсулиновые рецепторы и заставляя глюкозу поступать в клетки. В этот период уровень сахара в крови может казаться нормальным и здоровым, в то время как на самом деле речь идет о серьезной дисфункции и инсулинорезистентности. Со временем перегруженная клетка, наполненная жиром и неработающими митохондриями, просто не может продолжать набивать себя глюкозой. В этот момент мы начинаем наблюдать резкое повышение уровня сахара в крови и трудности с его контролем.

В этом кроется корень проблем с уровнем сахара в крови и появлением таких заболеваний, как преддиабет и диабет 2-го типа, – ими страдают более 50 % взрослых и почти 30 % детей в США. Возникает настоящий эффект домино: дисфункция митохондрий, вызванная рядом факторов окружающей среды, приводит к резервному накоплению глюкозы и жирных кислот, которые превращаются в токсичные жиры, заполняющие клетку, блокируя тем самым инсулиновый сигнал, что приводит к тому, что клетка с трудом принимает глюкозу из крови. Резистентность к инсулину в конечном счете приводит к повышению ежедневного уровня сахара в крови.

Примечания