Панацея от старения или вредный миф: что ученые говорят об опасности антиоксидантов
Антиоксиданты и старение
Отцом свободнорадикальной теории старения является знаменитый американский биогеронтолог Денхам Харман, и это общеизвестный факт. А вот история о том, как он пришел к этой блестящей на тот момент идее, мало кому известна. В декабре 1945 года его супруга Хелен принесла домой номер Ladies’ Home Journal со статьей о потенциальных причинах старения. Эта публикация очень впечатлила Денхама, однако в то время он только начинал свою карьеру химика в исследовательском подразделении Shell Oil и из-за недостатка времени не имел возможности глубоко погрузиться в проблему. Спустя девять лет, уже завершив медицинское образование и устроившись на работу научным сотрудником в Калифорнийском университете в Беркли, Харман наконец вернулся к этой проблеме. И, как это нередко бывает в науке, на него снизошло озарение: старение должно быть обусловлено свободными радикалами.
Свободные радикалы — это молекулы или атомы, имеющие один или несколько неспаренных электронов на внешнем электронном уровне. Именно по этой причине они являются крайне реакционноспособными (то есть активно вступают в химические реакции с окружающими их веществами и структурами) и приводят к повреждению белков, липидов, нуклеиновых кислот, клеточных органелл и мембран.
О деструктивных эффектах свободных радикалов к тому моменту ученым уже было хорошо известно. Наибольшее количество исследований их повреждающего действия проводилось при изучении влияния на организм радиоактивного излучения. Образующиеся свободные радикалы вызывали целый ряд нарушений в структуре и функциях клетки. При этом был выявлен защитный эффект веществ, обладающих антиоксидантными свойствами. Изучив эти исследования, Харман увидел аналогию и предположил, что свободные радикалы, которые в норме являются побочным продуктом клеточного дыхания (образования энергии) в митохондриях, могут приводить к накоплению мутаций в ДНК, нарушению функций организма и его последующей смерти. Это предположение было положено в фундамент свободнорадикальной теории старения. Затем последовал каскад научных исследований, в которых отмечались положительные эффекты антиоксидантов. И сегодня, как говорит Дэвид Джемс из Института здорового старения при Университетском колледже Лондона: «Если вы работаете в области старения, то теория свободных радикалов подобна воздуху, которым вы дышите. Она повсеместна, она есть в каждом учебнике. Кажется, что каждая статья ссылается на нее прямо или косвенно».
К сожалению, в ученом мире почему-то не уделили внимание одному маленькому, но крайне важному факту, на который указывал еще сам Харман: свободные радикалы в основном производят митохондрии, и сами же при этом являются главными мишенями их повреждающего действия. Харман и его последователи считали, что именно митохондрии определяют продолжительность жизни, но большинство антиоксидантов не проникает в эти органеллы, и поэтому даже их теоретическая эффективность уже тогда могла бы быть поставлена под сомнение. Однако этого не случилось, и пропорционально количеству публикуемых научных работ рос спрос от населения на антиоксиданты. Врачи их активно назначали, провизоры рекомендовали, а пациенты охотно покупали и принимали. Лидером по приему антиоксидантов является Япония, а в России, согласно статистике, препараты-антиоксиданты сегодня регулярно употребляет 25% населения.
Обоснованные сомнения
С развитием и использованием генетических методов в ряде работ уже на рубежах XX-XXI столетий стали появляться данные, ставящие под сомнение состоятельность свободнорадикальной теории старения. В блестящем и отчасти несколько провокационном обзоре Мелинды Мойер, опубликованном в журнале Scientific American в феврале 2013 года, описывается несколько исследований, результаты которых противоречат логике этой доктрины. Одним из ученых, усомнившихся в связи между свободными радикалами и старением, был Дэвид Джемс, который ранее был активным приверженцем данной теории. Все изменилось в 2006 году, когда Джемс провел эксперимент с генетически модифицированными круглыми червями, чтобы подтвердить постулаты свободнорадикальной теории старения. Эти черви специально были созданы неспособными обезвреживать свободные радикалы. Логично, что концентрация свободных радикалов должна была резко вырасти и привести к разрушительным окислительным реакциям в их организме. Однако черви не умирали раньше своего естественного срока.
В других экспериментах на червях и грызунах были получены аналогичные результаты. В частности, в наблюдении на 18 разных генетических линий мышей, которые, наоборот, имели избыток ферментов-антиоксидантов, никакого увеличения продолжительности жизни зафиксировано не было. На нашей планете есть грызун с необъяснимо большой продолжительностью жизни — голый землекоп. Он живет в среднем 25-30 лет, и это примерно в восемь раз дольше жизни мыши аналогичного размера. При этом количество природных антиоксидантов в его организме очень низкое, что не мешает голому землекопу проживать свою жизнь практически без болезней и умирать в очень преклонном возрасте. Само существование этого факта без всяких экспериментальных вмешательств и наблюдений ставит под сомнение роль свободных радикалов в процессах старения.
Зигфрид Хекими из Университета Макгилла подошел к проблеме с другой стороны. Он наблюдал за искусственно выведенными круглыми червями, у которых синтезируется избыточное количество одного из агрессивных свободных радикалов — супероксида. У этих червей не было высокого уровня окислительного повреждения, и они даже прожили дольше, чем их обычные немодифицированные родственники. Но как только червям стали давать антиоксидант, витамин С, это сразу уменьшило их продолжительность жизни. Хекими логично предположил, что действие свободных радикалов (в данном случае супероксида) не всегда деструктивно. Это вещество, вероятно, также может служить и защитным сигналом, повышая экспрессию определенных генов, которые ответственны за восстановление повреждений клеток.
Нобелевский лауреат предупреждает
Постепенно, с накоплением новых данных, свободнорадикальная теория стала основательно сдавать позиции, и безоговорочная польза приема антиоксидантов начала подвергаться сомнению. А в 2013 году неожиданный и сильный удар по антиоксидантам нанес научный тяжеловес — лауреат Нобелевской премии, получивший ее за открытие пространственной структуры ДНК, генетик Джеймс Уотсон. Он публично и обоснованно заявил о том, что антиоксиданты способны вызывать рак. Функция свободных радикалов в организме заключается в уничтожении регулярно появляющихся злокачественных клеток. Этот механизм противоопухолевой защиты активно используется иммунной системой организма. Аналогичные процессы запускаются при лучевой и химиотерапии опухолей — раковые клетки разрушаются благодаря образованию активных форм кислорода. И когда мы избыточно и неконтролируемо применяем антиоксиданты, это лишает организм его основного оружия в борьбе с онкологическими заболеваниями.
Уотсон указал также на способность антиоксидантов блокировать сигналы от активных форм кислорода, направленные на повышение чувствительности к инсулину и соответственно снижение уровня синтеза глюкозы. Ученый обращает внимание на исследование Михаэля Ристоу, где было показано, что предупреждение развития сахарного диабета II типа при регулярных физических нагрузках достигается именно посредством повышения концентрации активных форм кислорода. Однако при дополнительном назначении антиоксидантов этот эффект исчезал — прием витаминов С и Е сводил на нет все положительные эффекты тренировок.
Несколько крупных исследований подтверждают опасения Джеймса Уотсона. В наблюдении за 30 000 курящих мужчин была установлена повышенная заболеваемость раком легких среди тех, кто принимал бета-каротин по сравнению с людьми, которые курили, но не использовали этот антиоксидант. Общая смертность (по причине рака легких и ишемической болезни сердца) была выше у людей, регулярно получавших бета-каротин. При его сочетании с витамином А также была выявлена повышенная заболеваемость и смертность от рака легких. Это исследование даже пришлось досрочно прекратить из-за существенных доказательств вреда, выявленных в ходе его проведения. Заболеваемость раком легких была в нем на 28% выше, а смертность на 17% выше, чем без приема этих антиоксидантов.
Научная группа Кристиана Глууда на основе анализа 68 исследований, в которых приняло участие 232 606 человек, обнаружила, что назначение бета-каротина, витамина А и витамина Е вместе или по отдельности увеличивает смертность. Эта же команда ученых из Дании установила, что антиоксидантные добавки не могут предотвратить развитие рака желудочно-кишечного тракта. Напротив, они, увеличивают общую смертность. Эрик Кляйн с коллегами в свою очередь обнаружили значительное увеличение риска возникновения уже другого онкологического заболевания — рака предстательной железы при регулярном приеме пищевых добавок с витамином Е.
Полученные тревожные данные привели к тому, что на сегодняшний день несколько медицинских организаций, в том числе Американская кардиологическая ассоциация и Американская ассоциация диабета рекомендуют прием антиоксидантов исключительно для лечения диагностированного дефицита витаминов.
Будущее anti-age антиоксидантов
Свободные радикалы, ранее считавшиеся большим злом для организма, оказывается обладают целым рядом важных физиологических свойств, в том числе защитных, репаративных и регулирующих. В очередной раз мы видим подтверждение слов Парацельса: «Все — яд и все — лекарство; то и другое определяет доза». В определенных концентрациях и состояниях организма эти высокоактивные молекулы могут быть не опасны, а, напротив, полезны, активируя внутренние защитные механизмы. И сегодня полученные в экспериментах новые данные поднимают вопрос как о пересмотре методов борьбы со старением в целом, так и о целесообразности приема высоких антиоксидантов в частности. Если все-таки теория свободнорадикального старения окажется в общем верной и накопление этих высокореактивных веществ в митохондриях действительно способствует последовательному разрушению организма, то особое внимание следует обратить именно на антиоксиданты с таргетированным (избирательным) действием внутри митохондрий. И на это указывал еще сам Харман более полувека назад. Такие молекулы смогли бы осуществить свое точечное действие непосредственно в митохондриях, не нарушая в целом баланс окислительно-восстановительных реакций в организме. И уже сегодня полученные в некоторых исследованиях результаты подтверждают эту гипотезу.
Команда ученых из Вашингтонского университета в Сиэтле создали трансгенных мышей, которые сверхэкспрессируют внутримитохондриальную каталазу (фермент с выраженной антиоксидантной активностью в самих митохондриях). Исследователи наблюдали уменьшение концентрации свободных радикалов внутри митохондрий, снижение окислительного повреждения и увеличение продолжительности жизни мышей на 21%. Также было отмечено и замедление характерных признаков старения организма — развитие кардиологических заболеваний и катаракты было отсрочено.
Японские ученые из Университета Токио в своем эксперименте применили новый, химически синтезированный антиоксидант — покрытые полимерами наночастицы платины, оказывающие активирующее действие на внутримитохондриальные супероксиддисмутазу и каталазу. Они зафиксировали увеличение продолжительности жизни червей, однако весьма осторожны в своих прогнозах, отмечая, что необходимы дополнительные исследования по подбору оптимальных дозировок, так как препараты платины являются очень сильными ловушками для свободных радикалов, и их избыточное количество может оказать токсическое действие на организм.
Еще одним перспективным anti-age антиоксидантом может стать водородная вода. Молекулы водорода очень маленькие, обладают высокой проникающей и антиоксидантной способностью. Эти характеристики как раз идеальны для внутримитохондриального антиоксиданта. Водород легко проникает в митохондрии, предотвращает образование супероксида в митохондриальном комплексе, утилизирует свободные радикалы и таким образом препятствует окислительному повреждению митохондрий. Молекулы водорода, помимо антиоксидантного действия, обладают противовоспалительным эффектом, а также способностью регулировать гибель клеток, что крайне важно для поддержания гомеостаза организма. Группа сербских ученых рассматривает этот биомедицинский газ как потенциальное универсальное средство против старения, которое борется сразу с несколькими его проявлениями, включая потерю физической функции и укорочение длины теломер.
Несмотря на оптимистичные прогнозы, пока говорить об успехах таргетированных антиоксидантов рано. Когда они действительно подтвердят свою эффективность и безопасность в экспериментах и клинических исследованиях и пройдут испытание временем, когда в наблюдениях на протяжении нескольких лет или десятилетий эти данные будут подтверждены, то можно будет говорить об успехе этой терапии и о том, что Харман был прав. Однако, если его теория в корне неверна, что на сегодняшний день кажется весьма вероятным, тогда антиоксиданты так и останутся в своей нише средств для комплексного лечения хронических воспалительных процессов, где их эффективность и необходимость применения сегодня неоспорима. В этом случае придется снять с антиоксидантов ярлык «таблеток молодости». С пониманием механизмов старения придет и новый класс препаратов для борьбы с ним.
Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора.