«Куда подевался мальчик?

Которым я был когда то?

Скажите, долгая старость -

Награда или расплата?»

«Звезда и смерть Хоакина Мурьеты», 1974, текст Павел Грушко

Хомо Модернус отличается от своих предков именно долгой старостью, сопровождающейся заболеваниями, до которых наши предки дожить просто не успевали. Сейчас в 40 лет человек считается ещё молодым, но после 50 возраст неуклонно берёт своё. Так принято считать. В этой статье я попробую доказать, что возрастные изменения детерминированы не биологически, а поведенчески. Вечную молодость не обещаю, так как рецепт не проверен, мой научный эксперимент с n=1 находится в начальной стадии, и техникой сотрудничества с собственным духом (aka интроцептивное «Я» или Бессознательное) я только учусь овладевать.

Важную роль в сохранении нашей дееспособности играет тот факт, что мы, как и все эукариоты, являемся симбиотическими системами. Как я упоминал, уже яйцеклетка содержит сотни тысяч митохондрий, давая ей энергию для самостоятельной жизни после оплодотворения. В самом первом посте в блоге я также назвал митохондрии источником энергии для жизнедеятельности. Здесь же речь пойдёт о том, что наше здоровье и сама жизнь полностью зависят от митохондрий, но это работает в обе стороны — они также полностью зависят от нас. Ты заботишься о митохондриях — они дают тебе здоровье, ум и красоту. Таков договор. За невыполнение своих обязательств по этому договору – плата по счетам в виде болезней и смерти. И эту статью читайте как напоминание о ваших обязанностях (letzte außergerichtliche Маhnung.).

Обязанности сторон

Митохондрии производят АТФ аэробным путём. Каждая клетка организма, за исключением эритроцитов, в норме должна располагать от полутора до шести тысяч митохондрий. Многоклеточный организм не в состоянии обеспечивать себя энергией за счёт анаэробного гликолиза, как это делают бактерии.

Во-первых, никаких ресурсов на это не хватило бы: при гликолизе одного моля глюкозы в виде АТФ запасается всего 16–20 ккал энергии, а в процессе окислительного фосфорилирования — от 304 до 380 ккал (чистая разница в 19 раз!).

Во-вторых, гликолиз всегда сопровождается продукцией ионов водорода, что неизбежно приводит к ацидозу (закислению) — вначале внутриклеточному, затем тканевому и, наконец, системному. Раковая опухоль имеет вес, несравнимо меньший, чем размер тела носителя, но истощает организм довольно быстро именно потому, что энергия в ней производится анаэробным путём. Если бы весь наш организм был вынужден перейти на анаэробный гликолиз, мы прожили бы в таком состоянии лишь пару минут. Именно поэтому постоянная доставка кислорода к тканям является обязательным условием для поддержания нашей жизни.

Организм, соответственно, обязан обеспечить митохондрии кислородом и необходимыми для их жизнедеятельности и размножения ресурсами. Митохондрия обладает собственной ДНК, которая кодирует всего 13 важнейших белков, необходимых для сборки её дыхательного конвейера. Остальные белки, в которых митохондрии испытывают потребность (а их более 1100), они вынуждены импортировать из цитоплазмы. То есть предоставление этих белков — прямая обязанность клетки, а обеспечить саму клетку всем необходимым — обязанность макроорганизма.

Какие санкции со стороны митохондрий следуют за невыполнением клеткой её обязательств? В лучшем случае — смерть самой клетки. Митохондрии, которые чего-то недополучают, теряют стабильность мембран, и их содержимое прорывается в цитоплазму. Для клетки это содержимое крайне токсично, запускается каскад самоликвидации — этот процесс называется апоптозом.

В норме повреждённые митохондрии вовремя разбираются на «запчасти», которые идут на поддержание здоровых сородичей и их репликацию — это процесс митофагии. Когда же здоровых митохондрий в клетке не остаётся, она либо погибает через апоптоз, либо превращается в клетку-зомби (сенесцентную клетку). Она утрачивает способность делиться и приносить пользу, но и умирать отказывается. Перейдя в такой «спящий режим», клетка-зомби начинает выделять токсичные воспалительные молекулы (SASP), которые отравляют межклеточное пространство, вызывают хроническое воспаление и заставляют соседние здоровые клетки тоже преждевременно стареть.

Но есть сценарий ещё хуже — трансформация клетки в раковую. Но об этом ниже.

Помимо эритроцитов, есть ещё пара областей, где клетки планомерно переходят на анаэробное энергообеспечение — кожа и кишечник. Оба этих случая относятся к теме статьи и будут подробно разобраны в соответствующих главах.

В общем и целом обеспечение митохондрий всем необходимым — это очевидная логистическая задача. Для её выполнения нужна как исправная транспортная система, так и бесперебойное поступление ресурсов в эту систему в нужном объёме. С последним вроде бы всё понятно. Для снабжения кислородом нужен чистый воздух и не забитые смолами, обожжённые курением лёгкие. В пище обязаны присутствовать все незаменимые аминокислоты, а кишечник, печень и прочие внутренние органы должны функционировать без сбоев. И вот пожалуйста — уже эти факторы полностью зависят от самого человека, от его рациона и наличия вредных привычек. Курение, употребление алкоголя и веганство являются грубыми нарушениями договора с митохондриями. Санкции со стороны последних неизбежны.

Транспортной же системой является кровеносная система. В силу непонятных для меня причин состояние сердечно-сосудистой системы (ССС) у нас принято оценивать не по тому, насколько эффективно она выполняет свою основную — транспортную — функцию, а по каким-то её собственным, изолированным параметрам. Специалисты по моторам проводят изощрённую диагностику двигателя, а есть ли воздух в шинах автомобиля — никого почему-то не волнует. Капилляризация интересует только тренеров в циклических видах спорта на выносливость, всем остальным она как будто бы не нужна. У митохондрий точка зрения совсем другая: им неведомо, чем там занято сердце, они воспринимают лишь то, что доходит до ближайшего капилляра, и то, насколько близко он расположен. Каким бы замечательным ни было центральное кровоснабжение, до конкретной митохондрии ресурсы не дойдут, если ближайший капилляр находится слишком далеко.

Но и наполнение самого капилляра зависит от состояния ССС в целом. Вся кровеносная система рассчитана на определённую максимальную производительность, и у неё есть режим максимальной эффективности — как правило, это пульс на уровне около 120 bpm. Эта производительность не может использоваться постоянно, система должна получать отдых для восстановления. Работа в покое всегда происходит на пульсе, который значительно ниже 120 bpm, в противном случае врачи фиксируют патологию. Однако если система годами находится в состоянии покоя, её возможности оказываются невостребованными, и она деградирует за ненадобностью. Соответственно, падает и производительность ССС в покое.

Вместе с ней деградирует и капиллярная сеть. Ангиогенез (рост новых сосудов) запускается только регулярным (2–3 раза в неделю) длительным (не менее получаса) кровотоком при нагрузке, обеспечивающей ту самую максимальную эффективность ССС. При этом абсолютно бесполезно разгонять пульс до 120 ударов в сауне. ССС устроена так, что при физической нагрузке скелетные мышцы играют роль насоса, обеспечивая венозный возврат: сокращаясь, они выдавливают кровь из вен, а за счёт венозных клапанов эта кровь движется строго в сторону сердца. Само по себе сердце неспособно обеспечить такой объём кровотока без помощи этого мышечного насоса. Кроме того, для ангиогенеза необходим повышенный уровень СО2 в крови, который и вызывает повышение пульса. В сауне пульс не зависит от уровня СО2.

Итак, без регулярных физических нагрузок кровеносная система деградирует, а снабжение всех органов в покое ухудшается. Но из-за отсутствия этих самых нагрузок мы не можем заметить катастрофу вовремя — пока совсем всё не сломается: например, пока у мужчины не нарушится потенция или тромб не закупорит жизненно важный сосуд. А условия для митохондрий между тем ухудшаются перманентно. Деградация органов — это не неизбежные «возрастные изменения», а прямое следствие непрерывного возлежания на диване плюс вышеназванных нарушений договора.

Кожа

Кровоснабжение кожи происходит по остаточному принципу — для макроорганизма она является наименее важным органом. Сначала ключевые системы получают всё необходимое, а коже достаются лишь остатки. Прилив крови к кожным покровам наблюдается только при перегреве организма либо при сильном механическом раздражении, однако длительности этого притока в обычных условиях критически недостаточно для того, чтобы качественно повлиять на её состояние. При стандартной, пассивной жизнедеятельности кожа стареет строго по мере деградации системы микроциркуляции. И этот износ мы начинаем наглядно видеть в зеркале уже тогда, когда внутренне чувствуем себя ещё вполне молодыми и бодрыми.

На состояние кожи влияют и иные поведенческие факторы, но сначала мы должны разобраться, что представляет собой анаэробное энергообеспечение её клеток, иначе будет непонятно, при чём здесь вообще митохондрии, раз кожа получает энергию анаэробно.

Речь идёт исключительно об эпидермисе — внешнем слое кожи, который вообще не содержит капилляров. Капилляры доходят только до границы нижнего слоя (дермы), заканчиваясь в так называемых дермальных сосочках. Все питательные вещества и кислород верхние живые клетки (кератиноциты) получают исключительно путём диффузии снизу вверх. Чем выше поднимается клетка по мере своего созревания, тем ниже становится парциальное давление кислорода (pO2). Наружные живые слои эпидермиса находятся в состоянии перманентной физиологической гипоксии — у них просто нет логистической инфраструктуры для доставки кислорода в митохондрии.

Главная задача клеток кожи по мере продвижения к поверхности — не производить энергию, а превратиться в мёртвый, непробиваемый щит (роговой слой). Этот процесс называется корнеотификацией. Двигаясь вверх, кератиноцит запускает программу контролируемого демонтажа. Но это не классический апоптоз: клетка должна полностью забиться прочным белком кератином. В ходе этого процесса она планомерно переваривает собственные органеллы, включая митохондрии. Верхние слои живой кожи уже практически лишены митохондриального аппарата. А поскольку митохондрий нет, у клетки не остаётся другого выбора, кроме как полностью переходить на анаэробный гликолиз.

В глубоких тканях организма лактат — это токсичный отход анаэробного метаболизма, вызывающий системный ацидоз. Но на внешней границе тела эволюция превратила этот баг в фичу:

- Натуральный увлажняющий фактор (NMF): Лактат, выделяющийся в ходе анаэробного гликолиза клеток кожи, выводится на поверхность. Там он вместе с потом и кожным салом формирует так называемую мантию Маркионини (водно-липидную мантию). Без этого лактата мы бы просто высохли и потрескались.

- Кислотный щит: Лактат поддерживает на поверхности кислую среду (pH 4,5–5,5). Эта кислотность — наш главный химический барьер. Она буквально растворяет оболочки патогенных бактерий и грибков, пытающихся прорваться снаружи.

Так что анаэробный гликолиз абсолютно законен и оправдан только во внешних слоях эпидермиса. А вот то, что происходит под ними — совсем другое дело. Там ситуация целиком зависит от нашего поведения.

Дряблость кожи является прямым следствием нарушения структуры её коллагеново-эластинового каркаса. Коллагена в нём около 80%, он обеспечивает механическую жёсткость и худо-бедно производится организмом даже в старости. Эластин, как следует из названия, отвечает за возвращение кожи в исходную форму после растяжения. И вот с ним необходимо обращаться предельно бережно: образование эластиновых волокон практически полностью прекращается после завершения фазы роста организма (в районе 20–25 лет). Именно в этот момент пора начинать беспокоиться о сохранении ресурса кожи, чего практически никто не делает.

Про фотостарение кожи слышали, полагаю, все. Механизм его прост: под действием ультрафиолетовых лучей в коже активируются ферменты (металлопротеиназы), которые целенаправленно расщепляют и уничтожают коллаген и эластин. Также к катастрофе приводит регулярная карусель с набором веса и последующим похудением — эластиновые волокна банально перерастягиваются, и после нескольких таких циклов упругость теряется необратимо, превращая кожу в подобие б/у воздушного шарика. То же самое происходит с мордой лица, если оная регулярно опухает от алкогольных возлияний. Если же до 60 лет поддерживать форму, достигнутую в 20, и при этом беречь кожу от ультрафиолета, то можно выглядеть в день 60-летия как вот этот сингапурский хлопец:

Но Chuando Tan не только от солнца прятался и не бухал, он регулярно подвергает своё тело тренировкам. Что конкретно тренировки дают коже?

1. Принудительный взлом логистики (Терморегуляция)

Во время интенсивного силового или кардио-тренинга работающие мышцы выделяют колоссальное количество тепла. Чтобы спасти мозг и внутренние органы от теплового удара, центральная нервная система включает аварийный сброс температуры и открывает периферические сосудистые резервуары. Кровь мощным потоком хлынет к коже.

Это единственный момент в жизни Хомо модернус, когда кожа временно перестаёт снабжаться по остаточному принципу. Этот сильный, регулярный гидродинамический напор буквально промывает дермальные сосочки, доставляя кислород и аминокислоты в глубокие слои дермы — туда, где живут фибробласты (клетки-фабрики, производящие тот самый дефицитный коллаген и эластин).

2. Миокины (Интерлейкин-15)

Когда ты заставляешь мышцы работать на пределе, они функционируют как эндокринный орган, выбрасывая в кровь сигнальные молекулы — миокины. Одним из самых мощных факторов омоложения кожи является Интерлейкин-15 (IL-15).

Клинически доказано (в частности, исследованиями Университета Макмастера), что вырабатываемый при тренировках IL-15 напрямую стимулирует митохондриальный биогенез в клетках кожи. Миокины заставляют фибробласты обновлять свой изношенный митохондриальный пул. В результате у тренирующегося человека глубокие слои кожи по своей клеточной структуре и плотности коллагена соответствуют показателям людей, которые моложе их на 20–30 лет.

3. Уборка дерьма из дермы (Аутофагия и Гормон роста)

Тяжелый физический стресс (например, многоповторные приседания) провоцирует мощный естественный выброс гормона роста (HGH), который является главным стимулятором синтеза белка и обновления тканей. Одновременно с этим вызванный тренировкой дефицит энергии запускает системную аутофагию — процесс очищения клеток от белкового мусора.

В коже этот механизм вычищает так называемые AGEs (конечные продукты гликирования) — сахарный клей, который с возрастом намертво «сшивает» и делает хрупкими волокна коллагена. Тренировка буквально разбивает этот сахарный панцирь, возвращая каркасу кожи былую эластичность.

4. Тяжёлые силовые тренировки приводят к выбросу из печени в кровь другого фактора роста - IGF-1. И он заставляет фибробласты работать. Следует понимать, что перестановка гантелей с места на место при уборке не вызовет никаких системных реакций, речь идёт о таких тренировках, когда каждое вставание с дивана является напоминанием о приседаниях или становой тяге днём ранее, стресс должен прочувствовать весь организм.

Ну и не забудем, конечно же, про ангиогенез. При аэробных тренировках продолжительностью от 30 минут вырабатывается VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor, фактор роста эндотелия сосудов), который и заставляет организм прокладывать новые капиллярные маршруты к самым удалённым клеткам.

У людей, которые не берегли свою кожу в последние 30 лет, имеют лишний вес и посаженную алкоголем печень, может возникнуть вопрос — поздно ли уже пить Боржоми, остаётся ли только смириться с морщинами и висящей кожей?

На этот случай у меня тоже есть пример из жизни, правда, на промежуточной стадии, там ещё много работы предстоит.

Вот человек 56 лет, вес 91кг при росте 176см, который 10 месяцев тому назад весил 112кг. Полный отказ от алкоголя 3 месяца, до этого 7 месяцев редкое употребление алкоголя, а до этого много лет пил часто, но помногу.

Как и следовало ожидать, в первое время после сброса веса фейс выглядел как у шарпея, что видно и сейчас. При 112кг под подбородком был солидный валик, как зоб у жабы. По мере похудения он превратился в висящую кожу, как у игуаны. Но как-то постепенно висит там всё меньше. Как это объяснить, если эластин уже необратимо растянулся? На помощь пришёл ИИ, который мне объяснил происходящие после резкого сброса веса процессы.

Неделя 1-4: фибробласты замечают падение натяжения кожи, которая минимально провисает.

Неделя 4-12: из-за падения натяжения обычные клетки кожи трансформируются в миофибробласты, оснащённые актиновыми нитями, этакие мини-мускулы. Они ухватываются за волокна коллагена и эластина и стягивают их, параллельно утилизируя избытки тканей. Условием для этого процесса является, конечно же, исправное кровоснабжение кожи, с которым в приведённом примере проблем нет благодаря регулярным тренировкам.

Продолжение следует, темы: кишечник, мозг, рак.