Основные принципы нутригеронтологии

Старение организма проявляется постепенным снижением его базовых функций на уровне физиологии, а именно:

• ослаблением иммунных сил;
• уменьшением мышечной массы;
• нарушением деятельности мозга и нервной системы в целом;
• заболеваниями сердца и сосудов.

Специалистам уже давно известно, что те признаки старения организма, которые проявляются объективно и видны «простому глазу», являются результатами дегенеративных клеточных и молекулярных изменений. Что касается характера этих изменений, его суть удалось определить не так давно, более того, он подлежит дальнейшему изучению и уточнениям. Сейчас учёными выделено несколько признаков старения организма, обозначенных на клеточно-молекулярном уровне. Все они являются типовыми и общими для организмов, относящихся к разным биологическим видам:

• геном становится нестабильным;
• теломеры становятся короче;
• происходят серьёзные изменения на эпигенетическом уровне;
• межклеточная коммуникация также претерпевает возрастные изменения;
• нарушается гомеостаз белков;
• в стволовых клетках происходит истощение внутренних ресурсов;
• запускаются процессы старения на уровне клеток в целом;
• наблюдаются митохондриальные нарушения и проч.

Есть очевидные взаимосвязи между тем, как человек питается и какую продолжительность жизни он имеет. На современном этапе в мире проводят, как минимум, несколько разных исследований, цель которых — подбор рациона питания, оптимального для лиц пожилого и старческого возраста. Более того, схемы здорового и полноценного питания, активно разрабатываемые специалистами разных профилей, могут замедлить процессы угасания живого организма.

Нутригеронтология является новой научной областью, призванной изучать молекулярные механизмы, ведущие к старению, и находить способы замедления дегенеративных процессов путём поиска оптимального и полезного рациона питания.

Белковый гомеостаз и его утрата

Поддержание белкового гомеостаза на клеточном уровне обусловлено двумя процессами, каждый из которых имеет разное направление:

• корректная сборка белков с их стабилизацией в дальнейшем;
• белковая деградация с нарушением структуры белков.

При сбоях в том или ином процессе происходит агрегация (склеивание) белков, в результате чего возникают нейродегенеративные патологии.

Важным видом белков, вырабатываемым нашим организмом, являются БТШ (или белки теплового шока). Благодаря им структура белков, нарушенная в результате воздействия негативных факторов, восстанавливается. То же самое происходит после теплового или химического стресса. У пожилых людей выработка БТШ снижается, что укорачивает жизненный цикл.

Также у нас есть две главные протеолитические системы, а именно:

• аутофагосомная (её ещё называют лизосомальной);
• протеасомная.

Их функции с возрастом тоже значительно уменьшаются. Известно, что при активации аутофагосом процессы старения клеток будут замедлены. Это касается, как минимум, нескольких живых организмов. Например, грибы содержат вещество, называемое спермидином. Также спермидин есть в зерновых и бобовых культурах. При его регулярном употреблении черви, мушки и мыши живут гораздо дольше.

О стабильности генома

На протяжении жизни человеческого организма в ДНК происходит постепенное повреждение их структур. Именно это является базовым признаком старения. К сожалению, наш геном не может постоянно оставаться стабильным и целостным, так как на него всегда воздействуют как внешние, так и внутренние негативные факторы. Повреждения на генетическом уровне часто нарушают работу важнейших клеточных путей на уровне биохимии. При этом сильной опасности подвергаются именно стволовые клетки. Установлено, что рацион питания оказывает гораздо большее влияние на стабильность генома, чем было принято считать ранее.

Для того, чтобы организм нормально синтезировал ДНК, нам необходимо регулярное употребление:

• витаминов группы В (особенно В3, В9 и В12);
• магния;
• цинка.

Даже если дефицит этих веществ в организме является незначительным, это может привести к угрозе геномной стабильности, вследствие чего происходит спонтанное повреждение хромосом. 

Современные рекомендуемые дозировки витаминных комплексов и витаминов в целом предназначены для профилактики недостатка нужных веществ, а не для того чтобы минимизировать повреждения на уровне ДНК. Обозначенные витамины являются особенно важными для лиц пожилого возраста. По истечении 50 лет человеку следует употреблять продукты, богатые витаминами В12 и В9.

О теломерах и их длине

Под теломерами следует понимать хромосомные участки на их концах. Каждый этап клеточного деления сокращает длину теломер. Известно о связи теломеров со специфическими мультибелковыми комплексами. Такой комплекс получил название шелтерина. Именно он препятствует процессам слипания, а также блокирует репарационным системам доступ к ДНК. Поскольку репарация ограничена, повреждения, происходящие на уровне теломер, обладают стойкостью, следовательно, могут провоцировать остановку деления клеток либо их апоптоз. Для того, чтобы предотвратить серьёзные повреждения на уровне клеток и поддерживать длину теломер в оптимальном состоянии, человек нуждается в витаминах группы В (а именно, В3 и В9). Не менее благотворное влияние на длину теломер оказывает и регулярное употребление жирных кислот омега-3.

Изменения на уровне эпигенеза

Изменения на уровне эпигенеза, происходящие в клеточных структурах нашего организма на протяжении всей его жизни, затрагивают ряд важнейших процессов:

• ДНК-метилирование;
• изменения в структуре хроматина;
• модификацию гистонов.

В результате способность ДНК к репарации ослабевает, а хромосомы становятся нестабильными. Тем не менее, здесь имеется большое отличие от клеточных мутаций, так как процессы эпигенеза являются обратимыми. Сейчас уже доказана возможность регулирования активности ферментов, которые принимают участие в создании «меток эпигенеза» и поддержании их функций.

Был проведён интересный опыт: учёные внесли изменения в модификации гистонов, тем самым увеличив срок жизни нескольких лабораторных мышей. Это были прогероидные животные с ускоренными процессами старения. Также в ходе исследования специалистам удалось значительно улучшить мыслительные способности у старых животных. Кстати, свежие фрукты и овощи содержат обилие полезных компонентов, оказывающих положительное влияние на ферментную активность. Именно эти ферменты отвечают за эпигенетическое конструирование в организмах живых существ.

Суть возрастных митохондриальных нарушений

Митохондрии неслучайно принято называть «главными энергостанциями клеток», так как их задача заключается в окислении питательных компонентов и их последующем преобразовании в энергию (АТФ). При окислительных процессах в митохондриях происходит образование радикалов кислорода в их активной форме, или АФК, повреждающих структуры клеток. Раньше специалисты считали, что одна из причин старения — высокое продуцирование АФК, возникающее в результате повреждения митохондрий. Однако результаты исследований, проведённых недавно, вызывают сомнение в предыдущей гипотезе. Независимо от того, каков уровень АФК в клетках, митохондриальные нарушения приводят к тому, что в клеточных структурах возникает апоптоз, а воспалительные реакции становятся интенсивнее.

Возрастные митохондриальные дисфункции возникают исходя из нескольких причин:

• новые митохондрии образуются уже не так интенсивно, так как ДНК повреждены, а теломеры укорочены;
• в ДНК митохондрий происходит накопление мутагенных факторов, так как во внутренней среде скапливается обилие АФК. Также и репарационные системы митохондрий демонстрируют уже более ограниченную эффективность, если сравнивать с клеточными ядрами.

В свою очередь, белок SIRT-1 стимулирует процессы митохондриогенеза с увеличением антиоксидантной клеточной защиты. В результате запуска процесса аутофагии происходит удаление тех митохондрий, которые оказались повреждены. Также работа митохондрий может быть улучшена и иным способом. Уже известно о защитных клеточных реакциях, провоцируемых мягкими токсинами, поэтому клетка становится более устойчивой к неблагоприятным факторам.

Проблема клеточного старения

Со временем у человека происходит истощение жизненных ресурсов стволовых клеток, равно как и коммуникации между ними. Именно эти процессы принято считать главными «виновниками», обуславливающих так называемый фенотип старения в виде:

• хрупкости костной ткани;
• уменьшения мышечной массы;
• ухудшения работы иммунитета и проч.

Клетки стареют и останавливают деление. Как результат, появляются первые признаки, свидетельствующие о старении всего организма. При клеточном старении теломеры становятся короче, а структуры ДНК повреждаются. Также происходит и нарушение деления клеток. При этом в стареющих клетках начинается накопление специфических молекулярных структур в виде металлопротеиназ и противовоспалительных цитокинов. В свою очередь, эти элементы негативно воздействуют и на другие клетки, ускоряя процессы их изнашивания. Известна большая роль противовоспалительных цитокинов и металлопротеиназ в развитии воспалительных процессов разного характера.

Поскольку стволовые клетки постепенно теряют свои жизненные ресурсы, у человека падает и уровень иммунной сопротивляемости организма с сопутствующими дефектами процессов иммунной активации. Как итог — иммунная защита становится слабой, противовоспалительные реакции усиливаются, с запуском сигнального пути воспаления NF-kB.

Тем не менее, возможность восстановить иммунные силы организма вполне реальна, если человек станет регулярно употреблять здоровую и полноценную пищу. Например, если пожилые люди начинают получать больше витамина Е, это усиливает работу Т-клеток. Когда вместе с пищей в организм поступают триптофановые аминокислоты и клетчатка, это оказывает благотворное действие на микрофлору кишечника.

Кишечная микрофлора обладает способностью к выработке особого вида молекул. Они помогают регуляторным Т-клеткам делиться и дифференцироваться. Известна важнейшая роль регуляторных Т-клеток в контроле воспалительных и аутоиммунных процессов.

При анализе популяций специалистам удалось выявить чёткую связь между питанием и тем, какой состав имеет микрофлора кишечника. В свою очередь, от её состава зависит уровень заболеваемости и риск возникновения воспалительных реакций в желудочно-кишечном тракте у лиц пожилого и старческого возраста. Таким образом, если допустить возможность манипуляции составом микрофлоры кишечника, теоретически реально получить ещё один действенный метод, способствующий увеличению нашего жизненного цикла.

Подведение итогов

Благодаря дальнейшим биогеронтологическим исследованиям уже в недалёком будущем станет возможной разработка комплекса мер, основная задача которого состоит в том, чтобы максимально увеличить продолжительность человеческой жизни, тем самым продлив молодость и сохранив здоровье. Безусловно, адекватные и полезные рекомендации по рациону питания займут в этих разработках первое место.

Поскольку об этиологических факторах старения миру науки, к сожалению, ещё известно мало, следует придерживаться полезных типов питания — таких как средиземноморский и окинавский. Общая суть и того, и другого направления в питании такова: следует ввести в рацион морепродукты, рыбу, свежие фрукты и овощи. Молочную продукцию рекомендуется употреблять в умеренном количестве. Красное мясо нужно ограничить, равно как и сладости. Последние данные современных исследований уверенно подтверждают положительную связь между улучшением состояния здоровья, продолжительностью жизни и соблюдением, например, средиземноморской диеты. Что касается жителей острова Окинава, давшего название второму, не менее полезному диетическому направлению, известно, что продолжительность жизни у них самая высокая на планете.