Крах антиоксидантов. Обрушение теории свободнорадикального старения
Сегодня трудно представить себе аптеку, в ассортименте которой не было бы антиоксидантов. Эти вещества прочно вошли в образ жизни потребителей, искренне верящих в их чудодейственные эффекты. Особенно в возможность сохранять молодость. Но так было не всегда, и, возможно, всё скоро снова изменится.
Родоначальником свободнорадикальной теории старения был химик Денхам Харман, начавший свою карьеру в исследовательском подразделении компании Shell Oil, затем ставший научным сотрудником в Калифорнийском университете в Беркли. Именно он впервые связал старение со свободными радикалами. С этого момента мир изменился и стал таким, каким мы видим его сегодня – антиоксиданты воспринимаются, как таблетки молодости, здоровья и красоты.
Логическим обоснованием этой связи Харман посчитал, с одной стороны, полученные в то время данные о механизмах биологического действия источников радиоактивного излучения. Стало известно, что в основе повреждения радиоактивным излучением клеточных структур лежит выработка свободных радикалов. В то время как диеты, богатые пищевыми антиоксидантами, нивелируют вред радиации. С другой стороны, свободные радикалы являются и в норме побочными продуктами при обмене веществ и образовании энергии в клетке. Предположив, что с возрастом их количество увеличивается, Харман связал это с повреждением клеток и возложил на свободные радикалы ответственность за старение. По аналогии с защитным свойством антиоксидантов при радиационном поражении клеток, учёный предположил, что таким же действием эти вещества должны обладать и при естественных процессах старения.
Необходимо было проверить и подтвердить гипотезу в экспериментах. Харман кормил мышей антиоксидантами и показал, что их продолжительность жизни увеличилась. Однако был маленький нюанс, который в то время почему-то не учитывался – в высоких дозах антиоксиданты оказывали вредное действие. Затем и другие исследователи, воодушевлённые результатами Хармана, начали проверять эту гипотезу.
В 1969 году учёные из Университета Дьюка открыли супероксиддисмутазу – это был первый изученный антиоксидантный фермент, который вырабатывается в организме. Уже находясь под влиянием гипотезы о безусловном вреде свободных радикалов, они конечно, сделали предположение, что супероксиддисмутаза необходима для противодействия негативным эффектам их накопления. Всё больше биологов начали соглашаться с этой идеей, и дальше случился эффект домино – каждое новое исследование в этой области выявляло вред свободных радикалов для структуры и функции клеток, при этом демонстрируя защитные эффекты антиоксидантов.
Джемс как раз был одним из огромной плеяды учёных, которые считали накопление клеточных повреждений, вызванных высокореактивными свободными радикалами, основным механизмом старения. Согласно этой теории, неконтролируемое окисление со временем разрушает всё большее количество белков, липидов, фрагментов ДНК и других ключевых компонентов клеток, в результате угрожая функционированию всего организма.
В 2006 году он проводил эксперимент над группой круглых червей Caenorhabditis elegans, которых часто используют для изучения механизмов старения. Эти черви специально генетически модифицировали, чтобы они не могли вырабатывать определённые ферменты, которые действуя как природные антиоксиданты, инактивируют свободные радикалы. В отсутствие антиоксидантов концентрация свободных радикалов в организме червей резко возросла и должна была вызвать потенциально разрушительные окислительные реакции во всём организме.
Тем не менее черви-мутанты не умерли и прожили столько же, сколько и обычные черви. Джеймс первым делом засомневался в правильности постановки эксперимента и попросил своего коллегу по лаборатории перепроверить результаты и повторить эксперимент. Однако ничего не изменилось, результаты остались прежними. Черви, с рождения лишённые антиоксидантов, как и предполагалось, накапливали большое количество свободных радикалов, но несмотря на сильное окислительное повреждение, не умирали раньше своего естественного срока.
Дальнейшие эксперименты и других учёных в других лабораториях мира продемонстрировали такие же ошеломляющие для сторонников свободнорадикальной теории старения результаты. Арлан Ричардсон, директор Института изучения долголетия и старения в Техасском университете в Сан-Антонио, проведя опыты на 18 различных генетических линиях мышей, которые вырабатывали больше антиоксидантных ферментов, чем обычные мыши, не увидел разницы в продолжительности жизни между ними. Ведь если причина старения – это повреждения, вызванные образованием свободных радикалов, то мыши с бо́льшим количеством антиоксидантов в клетках должны были жить дольше, чем обычные мыши.
Физиолог Рошель Баффенштейн в течение десятилетия изучала грызуна с необъяснимо большой продолжительностью жизни – голого землекопа, живущего до 25–30 лет, что примерно в восемь раз больше мыши аналогичного размера. Её эксперименты показали, что у голых землекопов уровень природных антиоксидантов значительно ниже, чем у мышей, они накапливают больше окислительных повреждений в своих тканях, чем другие грызуны. Однако, как это ни парадоксально, голые землекопы живут практически без болезней, пока не умирают в весьма преклонном возрасте, обычно погибая в лапах хищников.
Обратный эксперимент недавно провёл Зигфрид Хекими, биолог из Университета Макгилла. У искусственно выведенных круглых червей, которые производят избыточное количество супероксида – одного из свободных радикалов, вопреки классическим ожиданиям, что черви умрут молодыми, этого не произошло. Вместо этого у червей не только не развился высокий уровень окислительного повреждения, они жили в среднем на 32% дольше, чем их обычные собратья. А вот «лечение» этих генетически модифицированных червей антиоксидантом – витамином С как раз и предотвратило это увеличение продолжительности жизни. Хекими выдвинул предположение, что действие супероксида не всегда разрушительно, он может выполнять роль и защитного сигнала, повышая экспрессию определённых генов, которые в свою очередь отвечают за восстановление повреждений клеток.
В другом эксперименте Хекими подвергал нормальных червей воздействию низких уровней гербицида, который активирует выработку свободных радикалов. Он обнаружил, что черви подвергшиеся воздействию токсина прожили на 58% дольше, чем те, кто не имел контакта с гербицидом. И снова «лечение» червей антиоксидантами нивелировало полученный эффект – разница в продолжительности жизни обеих групп исчезала.
В третьем эксперименте учёный подавлял благотворное действие токсина, отключая гены, кодирующие ферменты супероксиддисмутазы у червей, в результате это практически не повлияло на продолжительность их жизни. Хекими считает свободные радикалы частью защитного механизма. По его мнению, свободные радикалы могут вырабатываться в ответ на повреждение клеток и генерировать сигналы для запуска собственных восстановительных механизмов. Конечно, учёный не отрицает тот факт, что в больших количествах эти вещества, безусловно, могут вызывать повреждения клеток.
Эти результаты и их интерпретация согласуется с данными, полученными другими исследовательскими группами. Учёные из Университета Колорадо в Боулдере на короткое время подвергали червей воздействию тепла или химических веществ, которые стимулируют синтез свободных радикалов. Они обнаружили, что после этого у червей повышается способность переносить в дальнейшем более серьёзные повреждения, а также увеличивается продолжительность жизни на 20%. Исследователи из Университета науки и технологий Пхохан в Южной Корее и Калифорнийского университета в Сан-Франциско в США обнаружили и опубликовали данные экспериментов, в которых установили, что некоторые свободные радикалы активируют ген под названием HIF-1. Он, в свою очередь, отвечает за активацию ряда генов, участвующих в репарации клеток, в том числе и ген, который помогает восстанавливать мутировавшую ДНК.
Неудивительно, что результаты этих исследований и выводы, последовавшие из них, были расценены адептами теории окислительного повреждения старения как еретические. Но невозможно отрицать факты, нашедшие подтверждение в исследованиях в лабораториях по всему миру, с соблюдением всех правил и строгим контролем. И как раз возникают вопросы к результатам, полученным десятилетиями ранее. Уже можно с уверенностью утверждать, что в определённых количествах и ситуациях свободные радикалы могут быть не опасны, а полезны для здоровья. Эти высокоэнергетические молекулы способны активировать внутренние защитные механизмы.
Если теория окислительного повреждения неверна (а недавно полученные научные данные её опровергают), то процесс старение имеет другие механизмы развития, а повышение концентрации свободных радикалов является следствием, а не причиной. Если свободные радикалы не всегда вредны, а их антидоты – антиоксиданты, не всегда могут быть полезными, тогда необходимо поднять вопрос о целесообразности приёма высоких доз витаминов-антиоксидантов.
На сегодняшний день регулярно принимают антиоксиданты (в частности, витамин Е и бета-каротин) 52% американцев и более 90% японцев. В России БАДы с антиоксидантными веществами используют около четверти населения. В 2007 году в Журнале Американской медицинской ассоциации на основании систематического обзора 68 клинических был сделан вывод о том, что добавки с антиоксидантами не снижают риск смерти. Более того, при исключении исследований, в которых могла существовать предвзятость, было обнаружено, что определённые антиоксиданты были связаны с повышенным риском смерти, в некоторых случаях до 16%.
Несколько организаций США, включая Американскую кардиологическую ассоциацию и Американскую ассоциацию диабета, в настоящее время рекомендуют людям принимать антиоксидантные добавки только для лечения диагностированного дефицита витаминов. «Появляется всё больше свидетельств того, что эти добавки – особенно в высоких дозах – не обязательно оказывают то благотворное действие, о котором думали. Мы стали остро осознавать потенциальные недостатки», – говорит Деметриус Альбанес, старший исследователь отделения эпидемиологии питания Национального института рака.
Будущее антиоксидантов становится туманным. Маловероятно, что потребители начнут массово отказываться от их приёма. Тем более, что большинство исследователей, изучающих старение, не смогут смириться с идеей полезных свойств свободных радикалов без дополнительных доказательств. Однако постепенно, похоже, появляются свидетельства того, что старение представляется гораздо более сложным, или совсем иным явлением, чем Харман представлял себе 60 лет назад, а, вероятно, и вовсе изначально ошибался.
Другие материалы по теме:
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.
