Още една статия на Джей Фелдман - този път Джей разбива мита, че калорийната рестрикция (например чрез нискомазнинно хранене или периодично гладуване) удължава живота.
Остаряването, метаболизмът и калорийната рестрикция
от Джей Фелдман
“Живей бързо и умри млад”, “Пламъкът, който гори двойно по-ярко, гори наполовина по-кратко”, “Не изгаряй свещта и от двата края”.
Тези поговорки изразяват идеята, че ресурсите ни са ограничени и колкото по-бързо ги използваме, толкова по-бързо и те, и ние ще се изчерпаме.
Известно време в биологията и медицината е била застъпена подобна идея, според която бихме могли да живеем по-дълго, ако намалим количеството енергия, което произвеждаме и използваме, както е обяснено в този цитат:
“Идеята, че остаряването се свързва с енергийния разход, има дълга история, чиито корени могат да се открият в края на ХІХ век и индустриалната революция. Машините, които работят на високи обороти, се износват по-бързо, затова възниква представата, че за хората и животните може да важи нещо подобно: колкото по-бързо живеят (т.е. колкото по-голям енергоразход имат), толкова по-рано умират.” (1)
Теорията за скоростта на живеене се ражда от този механистичен поглед към биологията и постановява, че колкото по-висок е енергийният разход на един организъм, толкова по-къс е животът му. Впоследствие теорията е разширена, така че да гласи, че остаряването, здравето и продължителността на живота са свързани с енергийния разход.
В нейна подкрепа се посочва най-вече, че животните с по-нисък метаболизъм спрямо телесната им маса живеят по-дълго, както и че нискокалорийните диети удължават живота, защото понижават метаболизма. Но се оказва, че не е толкова просто.
Остаряването и метаболизмът
Концепцията, че животните с по-бърз метаболизъм живеят по-кратко, не е особено забележителна. Днес е общоизвестно, че дребните животни като мишките обикновено имат висок метаболизъм (спрямо ръста си) и кратка продължителност на живота, а едрите животни като слоновете обикновено имат нисък метаболизъм (спрямо ръста си) и дълга продължителност на живота.
Откритието, че метаболизмът на различните видове корелира с продължителността на живота им, се приема като потвърждение за теорията за скоростта на живеене. Но макар че първоначално е било прието, че скоростта на метаболизма е отговорна за скоростта на остаряване, впоследствие е станало ясно, че тази находка може да се обясни с други фактори (1, 2).
Най-важният от тези фактори е съставът на клетъчните и митохондриалните фосфолипидни мембрани (3, 4) [Забележете: въпреки че има значителни доказателства, че може да не съществуват такива “мембрани”, същият принцип се отнася за състава на немембранните липидни структурни компоненти.] Тези мембрани играят жизненоважна роля в производството и потреблението на енергия.
Мастните киселини, които изграждат тези мембрани, варират от гледна точка на своята наситеност. Колкото по-наситени са, толкова по-стабилни са в структурно отношение. По-слабите мембрани, които съдържат по-висок процент ненаситени мастни киселини, са по-податливи на увреждане и имат по-висока пропускливост за протони и йони (3, 4, 5).
Когато мастните киселини в тези мембрани се увредят, те повишават оксидативния стрес, а той на своя страна уврежда всички елементи на клетките ни, включително тяхната белтъчна структура, мастни киселини и ДНК (3). Това затруднява производството на енергия, а в същото време е необходима енергия за отстраняване на увреждането, което означава двойно разхищение.
А повишената пропускливост за протони и йони понижава производството на използваема енергия и повишава производството на топлина, което на свой ред успешно понижава ефективността на производството на енергия (5). Повишената пропускливост повишава и активността на натриево-калиевата помпа и протонната помпа, а така се повишава нуждата от енергия (5) [Забележете: макар че има значителни доказателства, че такива “помпи” може би не съществуват, същият принцип за повишена нужда от енергия все пак остава в сила.]
Взети заедно, разликите в оксидативното увреждане, разхищаването на енергия и ефективността на производството на енергия поради разлики в наситеността на мембраните обясняват разликите в метаболизма между различните видове, както и разликите в скоростта на остаряване и продължителността на живота (3, 4).
С други думи, видовете, чиито мембрани съдържат по-висок процент наситени мастни киселини, са по-енергийноефективни, а това води до по-бавно стареене.
А още по-забележително е, че сред представителите на един и същи вид, чийто състав на мембраните обикновено е константен, индивидите с най-висока скорост на метаболизма спрямо телесното им тегло всъщност живеят най-дълго (1, 2, 3). Това дава основания за точно противоположното заключение на теорията за скоростта на живеене: по-високото производство и потребление на енергия забавя стареенето и удължава живота.
Остаряването и калорийната рестрикция
А какво да кажем за всички онези проучвания с калорийна рестрикция, които показват, че приемът на по-малко храна понижава метаболизма и удължава живота?
Макар че е доказано, че понижаването на калорийния прием предвидимо удължава живота, като в същото време понижава метаболизма, вече съществуват значителни доказателства, че удължаването на живота при тези нискокалорийни диети се дължи на фактори извън понижението на метаболизма.
На първо място, тези проучвания с калорийна рестрикция обикновено предполагат разделяне на участниците на две групи - група с калорийна рестрикция и контролна група, която се храни ad libitum (т.е. Участниците приемат толкова храна, колкото искат). Това представлява проблем, защото хранените ad libitum участници развиват наднормено тегло и са склонни към по-ранно възникване на заболявания и по-ранна смърт, което ги прави неподходящи за контролна група.
Всъщност предполагаемото удължаване на живота вследствие на калорийната рестрикция е пряко свързано с напълняването в контролните групи, които се хранят ad-libitum (6). С други думи, колкото по-малко напълнеят участниците в контролната група, толкова по-малко удължаване на живота се отчита в групата с калорийна рестрикция. Това говори, че “удължаването на живота”, което се наблюдава в групите с калорийна рестрикция, се дължи чисто и просто на скъсяването на живота на контролните групи.
На второ място, калорийната рестрикция предполага понижаване на приема на определени аминокиселини, за които е доказано, че намаляват продължителността на живота и повишават оксидативното увреждане, сред които метионин, цистеин и триптофан. Доказано е, че удължаването на живота, което се наблюдава като резултат от калорийната рестрикция, може да се обясни изцяло с понижаването на приема на тези аминокиселини (7, 8, 9, 10).
С други думи, ако просто се ограничи консумацията на тези аминокиселини, без да се понижава калорийният прием, ще се наблюдава същото удължаване на живота. Тези ефекти върху остаряването могат поне частично да се обяснят с промените в наситеността на мембраните, което, както обясних по-рано, е основният определящ фактор за разликите в продължителността на живота между различните видове (8).
И на последно място, калорийната рестрикция предполага и ограничаване на приема на полиненаситени мастни киселини (PUFA). Консумацията на PUFA също е пряко свързана с наситеността на мембраните, което обяснява много от ефектите й върху стареенето, здравето и продължителността на живота. (Писал съм много за отрицателните ефекти на PUFA върху енергийния баланс тук и тук.)
Така че, макар и това да не е проучвано пряко в този контекст, ограничението в приема на PUFA вероятно е друг фактор, който обяснява удължаването на живота вследствие на калорийна рестрикция.
Влиянието и на трите споменати фактора е потвърдено от други проучвания, които показват, че понижаването на метаболизма не е причината за удължаването на живота, което се наблюдава като резултат от калорийна рестрикция (11, 12), както и че причината е понижаването на процента ненаситени мазнини в състава на мембраните (3, 13, 14, 15).
Колкото повече енергия, толкова по-добре
След като вече е известно, че по-високата скорост на метаболизма не е причината за по-ниската продължителност на живота, можем да обърнем наопаки популярното твърдение: ако човешката “машина” работи по-бързо, това не води до по-бързото й износване. Важи точно обратното.
Както посочих в тази статия, енергията е движещата сила за нашето здраве и всички телесни функции. От тази биоенергийна гледна точка е очевидно, че именно производството на достатъчни количества енергия позволява регенериране, а не води до влошаването на здравето и дегенерацията, които наблюдаваме при влошено производство на енергия, каквото се наблюдава при наличие на заболяване и при остаряването.
Разбира се, тази способност за растеж и регенериране не е съвместима с механистичната представа за човешкия организъм, което илюстрира още един неин недостатък.
Както съм споменавал и преди, да подобрим производството на енергия е много по-лесно на думи, отколкото на дела, защото този процес може да бъде възпрепятстван от различни фактори. В безплатния ми миникурс на тема здраве и енергиен баланс, за който можете да се запишете по-долу, посочвам няколко от основните фактори, които влияят върху производството и потреблението на енергия, как се отразяват върху здравето ни и какво можете да предприемете по отношение на тях.
Използвана литература:
1. Speakman, John R., et al. “Living fast, dying when? The link between aging and energetics.” The Journal of nutrition, 132, 6 Suppl 2, 2002, 1583S-97S. doi:10.1093/jn/132.6.1583S.
2. Speakman, John R. “Body size, energy metabolism and” The Journal of experimental biology, vol. 208, Pt 9, 2005, pp. 1717–30. doi:10.1242/jeb.01556.
3. Hulbert, A. J. “On the importance of fatty acid composition of membranes for aging.” Journal of theoretical biology, 234, no. 2, 2005, pp. 277–88. doi:10.1016/j.jtbi.2004.11.024.
4. Hulbert, A. J. “The links between membrane composition, metabolic rate and” Comparative biochemistry and physiology. Part A, Molecular & integrative physiology, vol. 150, no. 2, 2008, pp. 196–203. doi:10.1016/j.cbpa.2006.05.014.
5. Seebacher, Frank, et al. “Plasticity of oxidative metabolism in variable climates: Molecular mechanisms.” Physiological and biochemical zoology : PBZ, 83, no. 5, 2010, pp. 721–32. doi:10.1086/649964.
6. Sohal, Rajindar S., and Michael J. Forster. “Caloric restriction and the aging process: A critique.” Free radical biology & medicine, 73, 2014, pp. 366–82. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2014.05.015.
7. Pamplona, Reinald, and Gustavo Barja. “Mitochondrial oxidative stress, aging and caloric restriction: The protein and methionine connection.” Biochimica et biophysica acta, 1757, 5-6, 2006, pp. 496–508. doi:10.1016/j.bbabio.2006.01.009.
8. Sanz, Alberto, et al. “Methionine restriction decreases mitochondrial oxygen radical generation and leak as well as oxidative damage to mitochondrial DNA and proteins.” FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology, 20, no. 8, 2006, pp. 1064–73. doi:10.1096/fj.05-5568com.
9. Orentreich, N., et al. “Low methionine ingestion by rats extends life span.” The Journal of nutrition, 123, no. 2, 1993, pp. 269–74. doi:10.1093/jn/123.2.269.
10. Zimmerman, J. “Nutritional control of aging.” Experimental Gerontology, 38, 1-2, 2003, pp. 47–52. doi:10.1016/S0531-5565(02)00149-3.
11. Masoro, E. J., et al. “Action of food restriction in delaying the aging process.” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 79, no. 13, 1982, pp. 4239–41.
12. Ferguson, Melissa, et al. “Effect of long-term caloric restriction on oxygen consumption and body temperature in two different strains of mice.” Mechanisms of ageing and development, 128, no. 10, 2007, pp. 539–45. doi:10.1016/j.mad.2007.07.005.
13. Lee, J., et al. “Modulation of cardiac mitochondrial membrane fluidity by age and calorie intake.” Free radical biology & medicine, 26, 3-4, 1999, pp. 260–65.
14. Laganiere, S., and B. P. Yu. “Modulation of membrane phospholipid fatty acid composition by age and food restriction.” Gerontology, 39, no. 1, 1993, pp. 7–18. doi:10.1159/000213509.
15. Laganiere, S., and B. P. Yu. “Anti-lipoperoxidation action of food restriction.” Biochemical and biophysical research communications, 145, no. 3, 1987, pp. 1185–91.
Източник: https://jayfeldmanwellness.com/aging-metabolism-and-caloric-restriction/
