Текст книги "Биохакинг мозга. Проверенный план максимальной прокачки вашего мозга за две недели"

2. Могучая митохондрия

Полтора миллиарда лет назад Земля была покрыта теплыми морями, а воздух наполнен ужасным ядом – кислородом, который убивал большинство живущих тогда организмов. Однако несколько выносливых видов бактерий смогли адаптироваться к этим суровым условиям, научившись использовать его для производства энергии. Эти бактерии умели поглощать кислород и вырабатывать вещество, известное сегодня как аденозинтрифосфорная кислота, или АТФ.

Один из этих видов, как полагают – маленькая фиолетовая бактерия, в конце концов поселился внутри другой клетки. В течение следующих миллиардов лет эти гибридные клетки эволюционировали и превратились в животных, а затем и в людей. Эта древняя бактерия все еще внутри нас и продолжает продуцировать АТФ, необходимую для существования наших клеток. Современные исследования показывают, что даже сегодня эти бактерии отвечают за все, что и как мы делаем, причем в большей степени, чем ученые предполагали ранее. По сути, они каждую секунду определяют то, как вы себя чувствуете.

Как называются эти бактерии?

Митохондрии.

Если вам недостаточно причин, чтобы каждое воскресенье звонить маме, то вот вам еще одна: именно она дала вам все ваши митохондрии. Многие люди привыкли считать, что мы получаем гены от родителей поровну: 50 процентов от матери и 50 процентов от отца. На самом деле мы генетически ближе к своим матерям.

Когда нас только зачинали, митохондрии присутствовали и в яйцеклетке, и в сперматозоидах, но митохондрии из сперматозоидов, позволившие им совершить свое великое путешествие в направлении яйцеклетки, так и остались снаружи, отвалившись вместе с хвостом. Это означает, что митохондриальная ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) в оплодотворенной яйцеклетке, из которой впоследствии развились вы, принадлежит исключительно вашей матери. Когда ваш учитель йоги говорит о «божественной женской энергии», ни он, ни вы, скорее всего, не подозреваете, что, по сути, речь идет об этих древних бактериях[10]10
  Carolyn M. Matthews, “Nurturing Your Divine Feminine,” Proceedings (Baylor University Medical Center) 24, no. 3 (2011): 248.


[Закрыть].

Древние бактерии. Божественная женская энергия. Митохондрии кажутся довольно загадочными и волшебными, не так ли? Давайте потратим немного времени, чтобы понять, что представляют собой эти крошечные электростанции.

Митохондрии – это сигарообразные объекты внутри ваших клеток, связанные двойной мембраной. Внутренняя мембрана сложена и плотно упакована внутри наружной мембраны. Обычная человеческая клетка содержит от одной до двух тысяч митохондрий. Клетки в тех частях нашего тела, которые требуют больше всего энергии – мозге, сетчатке и сердце, – содержат каждая около десяти тысяч митохондрий. Это означает, что внутри вас находится более квадриллиона митохондрий. Их даже больше, чем бактерий внутри пищеварительного тракта! И, по сути, вся ваша дыхательная система предназначена для того, чтобы доставлять кислород митохондриям, а те могли производить энергию (АТФ), которая позволяет вам жить.

От митохондрий зависит, как тело реагирует на окружающий мир. Когда они становятся более эффективными, ваши умственные способности возрастают. Чем лучше ваши митохондрии справляются с производством энергии, тем лучше действуют ваше тело и ум, тем больше вы можете сделать и тем лучше вы при этом себя чувствуете.

Основная функция митохондрий – извлечение энергии из пищи, объединение ее с кислородом и синтез аденозинтрифосфорной кислоты. Мы знаем об АТФ уже около ста лет, и нам еще многое предстоит узнать. Известно, что АТФ хранит энергию, необходимую для работы тела и мозга. Почти все наши клетки нуждаются в АТФ, чтобы функционировать. Без нее они не смогли бы выжить – и вы тоже. Таким образом, производство энергии внутри митохондрий – это наиболее важная функция вашего организма. АТФ – это кровь вашей жизни, или, точнее выражаясь, причина того, что кровь дает вам жизнь.

Подумайте об этом так: вы можете выжить по крайней мере три недели без еды. Вы могли бы выжить около трех дней без воды. Но без АТФ вы умрете в течение нескольких секунд. Энергия, хранящаяся в АТФ, высвобождается, когда используется организмом в качестве топлива. Когда ваше тело задействует АТФ в качестве источника энергии, она разрушается, создавая два побочных продукта: аденозиндифосфат (АДФ) и фосфат (Ф). Помните, что АТФ представляет собой аденозинтрифосфат, то есть содержит три фосфатные связи. Как только две из них разрываются и получается аденозиндифосфат и одиночный фосфат, высвобождается энергия. Вас питает именно она. И все эти квадриллионы маленьких встроенных бактерий фактически вас контролируют.

После завершения этого процесса происходит нечто изящное и удивительное. Ваше тело снова присоединяет молекулу фосфата к АДФ, воссоздавая АТФ, чтобы опять использовать ее в качестве топлива, разлагая на АДФ и Ф и высвобождая энергию. По сути, митохондрии – это особые молекулярные двигатели, вновь и вновь задействующие одни и те же молекулы для производства энергии. Это гораздо более эффективный способ, чем создание каждой молекулы АТФ с нуля.

Если вы ровесник моего отца, такая концепция может быть вам знакома: она удивительно напоминает процесс работы поршней в двигателе автомобиля. Так вот, когда мой отец приобрел «шевроле» 1957 года, то первым делом попытался придумать, как заставить его ездить быстрее. Если же вы мой ровесник, то лучше провести аналогию с тем, как я и мои друзья-хакеры разгоняли игровые компьютеры, чтобы те работали быстрее, продолжая при этом обзванивать случайные номера по модему и пытаясь найти открытые порты.

Но наши митохондрии чертовски мощнее, чем двигатель автомобиля или компьютерный процессор. В обычной клетке порядка миллиарда молекул АТФ, и каждая перерабатывается около трех раз в минуту. Несмотря на то что у человека примерно сто триллионов клеток, в его теле содержится всего лишь около 50 граммов АТФ. Каждый цикл митохондриального АТФ может производить около шестисот молекул АТФ в секунду при максимальной нагрузке. Это означает, что, если вы съедаете 2500 калорий в день, ваши митохондрии перерабатывают и повторно используют эти 50 граммов АТФ столько раз, как если бы речь шла о 180 килограммах ATФ за день.

Если вдруг производство энергии для всех систем и функций организма не кажется вам достаточно важной задачей, митохондрии также отвечают, например, за передачу сигналов между клетками, клеточную дифференциацию (процесс, посредством которого один тип клетки преобразуется в другой) и поддержание жизненного цикла клеток. Если подумать, митохондрии вырабатывают всю энергию, контролируют взаимосвязи и определяют, что будет жить, а что умрет (и когда). Эти маленькие бактерии определяют всю вашу биологию. В итоге я начал воспринимать свое тело как огромную ходячую чашку Петри, поддерживающую жизнь квадриллиона митохондрий и выполняющую все, что они пожелают.

Но у митохондрий есть и другие способности. Они могут изменять свою форму и размер, а некоторые митохондриальные функции уникальны для конкретных типов клеток. Например, только митохондрии в печени содержат фермент для нейтрализации аммиака, который образуется, когда печень разлагает белки. Различные части нашего тела также используют АТФ из митохондрий для обеспечения своих функций. Например, сердце расходует энергию для перекачивания крови, а мозг – чтобы думать, учиться, запоминать и принимать решения. Разумеется, дополнительные митохондрии в мозге требуют большого количества кислорода для создания АТФ, поэтому, если митохондрии в сердце не производят энергию достаточно эффективно, мозг начнет страдать от ее недостатка гораздо раньше, чем остальное тело.

Клетки мозга, сердца и сетчатки буквально напичканы митохондриями, поэтому они первыми подвергаются риску, когда у вас меньше энергии, чем нужно, или когда эти клетки впустую тратят энергию, которую должны были использовать. Если у нейронов возникают проблемы с энергией, вы получаете когнитивные расстройства и туман в мозге. Если кардиоциты (сердечные клетки) имеют митохондриальные дефекты, вы получаете сердечную дисфункцию и чувствуете усталость. Если миоциты (мышечные клетки) не могут производить энергию, вы отмечаете симптомы фибромиалгии и синдрома хронической усталости. Если энергетические проблемы возникают у энтероцитов (кишечных клеток), вы получаете синдром повышенной проницаемости кишечника и аутоиммунные заболевания. Список можно продолжить. Работа всех критически важных систем в нашем теле зависит от митохондрий. Или, точнее, митохондрии контролируют все критически важные системы нашего тела.

Вы все еще не уверены, что вам нужно «помнить о своих митохондриях»? – как говорит моя хорошая подруга Терри Вальс, врач и автор книги Minding My Mitochondria[11]11
  «Почему я приглядываю за своей митохондрией». Terry Wahls. Tz Press, 2010.


[Закрыть]. Она сумела «взломать» свои митохондрии, чтобы обратить вспять прогрессирующий рассеянный склероз. Самая замечательная вещь в митохондриях – это то, что эти важные структуры вашего организма не являются постоянными. Они все время меняются. Они могут быть повреждены, уничтожены, улучшены, обновлены или попросту взломаны. Есть много всего, что можно сделать, чтобы митохондрии лучше работали. Вплоть до того, что вырастить больше этих маленьких «электростанций».

На протяжении многих лет я занимался взломом своей митохондриальной функции и выработал множество полезных привычек для ее улучшения. Фактически любой из обнаруженных мной способов взломать свою биологию, чтобы незамедлительно улучшить производство энергии, – это взлом митохондрий. Среди них, например, способ избавиться от токсического воздействия плесени и хронической болезни Лайма. Если я чувствую, что мое внимание начинает плавать, я просто использую один из способов улучшения работы митохондрий и вскоре вновь оказываюсь на пике. Другими словами, когда я хочу стать еще круче, я разгоняю свои митохондрии.

В этой книге я расскажу о самых важных инструментах для улучшения работы митохондрий, в том числе тех, которые я использовал при ее написании.

Прежде чем научиться, как улучшить работу митохондрий, давайте разберемся, что вызывает их дисфункцию. В конце концов, самый простой способ стать лучше – это перестать делать то, что не идет на пользу.

Самая очевидная причина ухудшения работы митохондрий – это старение. С тридцати до семидесяти лет митохондрии снижают свою продуктивность примерно на 50 процентов. Это означает, что семидесятилетний человек в среднем получает примерно половину клеточной энергии по сравнению с тридцатилетним.

Хорошо, что я не собираюсь становиться средним семидесятилетним стариком! Снижение продуктивности митохондрий служит причиной почти всех тех симптомов и болячек, из-за которых старение – это полный отстой.

Возможно, вы не вникли в статистику, которую я только что вам привел. Пятидесятипроцентное снижение вашего энергетического уровня считается «нормальным». Но что если и в семьдесят лет вы бы сохранили уровень митохондриальной функции, как у тридцатилетнего? О, вы бы были самым крутым семидесятилетним чуваком на планете.

Что касается митохондриального спада: сегодня он считается неизбежным. Это уже происходит с вами, потихоньку, со скоростью, зависящей от вашей генетики, образа жизни и того, как вы будете жить дальше, начиная с этого момента. Но скорость угасания не предопределена заранее. Теоретически можно сохранить продуктивность митохондрий и в старости, так что в семьдесят лет вы будете получать столько же энергии (или даже больше), как и в тридцать.

Вся хитрость в том, чтобы избежать ранней митохондриальной дисфункции (РМД), зарядив митохондрии на полную прямо сейчас. РМД была обнаружена и описана Фрэнком Шелленбергером, доктором медицинских наук, который определял ее как ухудшение функции митохондрий у людей моложе 40 лет. По оценкам Шелленбергера, около 46 процентов людей имеют РМД.

Интересно, что у большинства людей РМД протекает незаметно. Они не отмечают какие-либо серьезные симптомы, и у них не диагностируются заболевания. У них случаются перепады настроения, они часто испытывают упадок сил, но они не болеют. Однако со временем РМД становится причиной ускоренной гибели клеток и снижения их общего количества, уменьшения гидратации клеток, увеличения числа свободных радикалов, снижения умственных способностей, уменьшения способности тела избавляться от токсинов и митохондриального спада. РМД обратима, но митохондриальный спад – нет, поэтому чем раньше вы сумеете осознать и обратить эту дисфункцию вспять, тем лучше.

Я хочу донести до вас, что в любом возрасте – вы слышите, в любом! – митохондриальная дисфункция представляет серьезную опасность. Неважно, вам меньше тридцати или больше пятидесяти. Если вы хотите жить и наслаждаться жизнью – а не просто провести ее с относительным комфортом, – вам лучше озаботиться здоровьем своих митохондрий, как если бы от этого зависела ваша жизнь. Потому что в буквальном смысле так оно и есть.

Ранняя митохондриальная дисфункция проявляет себя четырьмя основными способами.

Митохондриальный сбой № 1: неудачная связь

Нет, это не новый эвфемизм для обозначения разрыва в романтических отношениях (хотя сам термин неплохо описывает мои попытки наладить личную жизнь в старших классах). Заранее предупреждаю: дальше пойдет довольно заумный материал, так что если я вас уже убедил, что митохондрии очень важны, и вы готовы узнать, что вам нужно сделать, чтобы они работали более эффективно, можете сразу пролистать до второй части этой книги. Но если вы прочитаете то, что я буду рассказывать на следующих нескольких страницах, то узнаете прежде всего, отчего случается митохондриальная дисфункция и какой энергетический потенциал заключен в вашем организме.

Главный процесс в клетках, который служит для производства АТФ, называется цитратным циклом, или циклом Кребса (назван в честь ученого Ганса Кребса, который открыл его в 1937 году). Цикл Кребса – очень сложный, многоступенчатый процесс, но я не буду описывать его полную схему, поскольку нам не нужно знать его настолько детально, чтобы понять, как изменить митохондрии. Так что ограничимся упрощенным представлением.

Прежде всего тело превращает сахар (или иногда белок) в глюкозу или преобразует жир в кетоновые тела (водорастворимые молекулы, которые печень производит из жирных кислот) под названием бета-гидроксимасляная кислота (БОМК). Как глюкоза, так и БОМК могут обеспечить углерод и электроны – сырье, из которого создается энергия. Эти исходные материалы образуют молекулу, называемую ацетилкоферментом A (ацетил-КоА), и именно с этого момента начинается цикл Кребса.

В каждом из проходов по циклу Кребса митохондрии окисляют ацетил-КоА, получая углекислый газ и электроны. Электроны «заряжают» молекулу NAD (никотинамидадениндинуклеотид), превращая его в восстановленный никотинамидадениндинуклеотид (NADH). NADH – это одна из тех супермолекул для вашей энергии. Внимание, спойлер: существуют «чит-коды», которые позволяют получить больше молекул NADH!

Молекулы NADH полностью заряжены электронами. В свою очередь, они передают электроны для следующего шага в процессе, который управляет всей нашей биологией, электронно-транспортной цепи (ЭТЦ). В ней молекулы перемещают электроны (отрицательно заряженные частицы) и протоны (положительно заряженные частицы) через внутреннюю мембрану митохондрии, создавая энергию для синтеза АТФ.

Протоны и электроны должны работать совместно или в паре. Тело использует их взаимное притяжение как источник энергии, помещая по разные стороны мембраны. Если протон исчезает, связанный с ним электрон становится бесполезен – прямо как я в колледже.

Шаг 1: поступающая еда превращается в электроны

Шаг 2: цикл Кребса заряжает NADH

Шаг 3: система транспортировки электронов

Затем тело использует кислород, чтобы связать одинокие электроны, но если все протоны и электроны остаются на своих местах по разные стороны мембраны, то не приходится тратить кислород, чтобы поймать этих одиночек.

Таким образом, по тому, сколько кислорода расходуется на синтез АТФ, можно измерить, насколько эффективен процесс связывания. Чем больше кислорода расходует тело, тем больше утечка протонов и тем менее эффективен синтез АТФ в митохондриях. Что, в свою очередь, снижает вашу эффективность.

Хуже того, использование кислорода для связывания одиноких электронов вызывает образование свободных радикалов, повреждающих митохондрии, замедляющих ваши реакции и приводящих к появлению жировых складок. Свободный радикал, или активная форма кислорода, представляет собой молекулу с лишним неспаренным электроном во внешней оболочке. Этот дополнительный электрон делает свободные радикалы высокоактивными по отношению к другим веществам и провоцирует нежелательные химические реакции, повреждающие клетки. Именно такие реакции вносят вклад в развитие многих болезней, включая рак, инсульт, диабет, болезни Паркинсона и Альцгеймера и шизофрению. Свободные радикалы еще и виновники преждевременного старения организма.

Неэффективная связь – это одна из причин, почему диабет второго типа коррелирует с увеличением риска развития болезней сердца. Диабет второго типа означает, что у человека меньше митохондрий и они мельче, поскольку повреждаются свободными радикалами, образующимися как результат неэффективной связи в мембранах. Вы помните, что нашему сердцу для работы полагается использовать множество митохондрий? Но их будет не хватать, если у вас диабет.

Наличие недостаточно эффективной связи означает, что митохондрии расходуют больше кислорода для синтеза АТФ. Это нестабильная практика. Практически весь кислород, который мы вдыхаем, используется, чтобы производить энергию в наших клетках, сжигая жир или глюкозу. Если кислорода для синтеза АТФ недостаточно, то клетки могут производить энергию анаэробно (без кислорода), но это не так эффективно.

Если митохондриям не хватает кислорода, они не могут перезарядить NAD, превратив его в NADH во время цикла Кребса, а значит, образуется избыток молекул NAD. Когда в организме больше NAD и меньше NADH, ускоряются процессы старения клеток. Транспортировка электронов замедляется до черепашьей скорости, и у вас появляется все больше свободных радикалов и остается все меньше энергии. Свободные радикалы вызывают разбухание клетки, а оно делает систему транспортировки электронов еще менее эффективной. Таким образом, АТФ, а значит и энергии, становится еще меньше, и именно мозг страдает первым.

Но есть и хорошие новости. Существуют способы предотвратить и починить неэффективную связь протонно-электронных пар. Я расскажу вам, как заставить митохондрии «формировать связи» так эффективно, как вы могли бы только мечтать.

Митохондриальный сбой № 2: проблемы с переработкой

Помните, я рассказывал, как гениально тело снова использует АДФ (разряженную АТФ), добавляя еще одну фосфатную группу? Что ж, если митохондрии не работают идеально, они используют АТФ быстрее, чем те успевают восстановиться из АДФ. В этом случае довольно быстро накапливается избыток АДФ, создавая узкое место в производстве энергии. Когда это происходит, клетка лишается энергии и должна отдохнуть, чтобы восстановить запасы АТФ из АДФ.

Не забывайте, что клетки не способны хранить энергию дольше нескольких секунд, энергия должна производиться постоянно по первому требованию. К счастью, существует запасной план для ситуаций, когда клетке нужна энергия, а избыток АДФ мешает ее воспроизводству. Когда это случается, клетки преобразуют доступную АДФ в монофосфат аденозина (AMФ). Проблема с AMФ в том, что обычно он не может быть переработан организмом, и именно поэтому ваше тело обычно его не производит. Использование АМФ можно назвать одноразовой энергией – неэффективным и расточительным процессом. Большая часть АМФ выводится вместе с мочой, а вы возвращаетесь на круги своя, без энергии и без достаточного количества АТФ для ее воспроизводства.

Поэтому вашему телу предстоит создать больше АТФ, переработав АДФ или заново создав ее, проведя через сложный цикл Кребса. Если дела совсем плохи, ваше тело способно произвести небольшое количество АДФ непосредственно из сахара, превратив его в молочную кислоту. Одна из проблем этого в том, что молочная кислота накапливается в мышцах, что вызывает болезненные ощущения. Кроме того, этот процесс лишает организм глюкозы, а значит, у него не остается сырья для синтеза новой АТФ. Преобразование глюкозы в молочную кислоту создает две молекулы АТФ, а обратный процесс получения глюкозы потребует уже шесть молекул. Эта ситуация в клетке аналогична тому, как если бы фермер съел семенное зерно вместо того, чтобы посадить его в следующем году.

Короче говоря, неэффективно перерабатывающие АДФ митохондрии способны организовать полный бардак в метаболизме, и даже небольшие сбои не замедлят сказаться на вашей производительности. Не надо ждать Дня Земли, чтобы уделить внимание переработке внутри себя!

Митохондриальный сбой № 3: избыточное производство свободных радикалов

Когда ваши митохондрии работают как потрясающие, высокопроизводительные полупроводники, которыми они и являются, они создают АТФ эффективно и с минимальным высвобождением свободных радикалов. Но если митохондриальная функция не так хорошо справляется со своей задачей, как хотелось бы, митохондрии производят избыток свободных радикалов, которые проникают в клетки и устраивают в них хаос. Ущерб от воздействия свободных радикалов закладывает основу множества дегенеративных заболеваний.

Эффективно работающие митохондрии не только высвобождают меньше свободных радикалов, они продуцируют антиоксидантные буферные ферменты, которые нейтрализуют свободные радикалы, прежде чем те успевают причинить какой-либо вред. Проблема в том, что эти ферменты также производятся из АТФ. Если митохондриальная функция снижена, свободных радикалов становится больше, а ферментов, необходимых для их нейтрализации, меньше. Проще говоря, наше тело создает слишком много плохих парней и недостаточно хороших парней, чтобы их нейтрализовать. Это двойной удар, который в конечном счете вызывает митохондриальный спад, еще больше снижая производство энергии. Но, разумеется, у меня и на этот случай есть несколько приемов!

Митохондриальный сбой № 4: плохое метилирование

Метилированием называется один из митохондриальных процессов, происходящий примерно миллиард раз каждую секунду. (Если вы не восхищались возможностями своего тела до того, как начали читать эту книгу, пора это сделать!) При метилировании один углерод и три атома водорода (известные как метильная группа) присоединяются к другой молекуле. Этот относительно простой процесс контролирует нашу реакцию «бей или беги», уровень гормона сна, процесс детоксикации, воспалительные реакции, экспрессию генов, нейротрансмиттеры, иммунный ответ и производство энергии. Кроме того, он формирует клеточные мембраны, включая драгоценную митохондриальную мембрану, на которой держится система транспортировки электронов.

Процесс метилирования также служит для синтезирования аминокислот, важнейших элементов производства энергии в клетках, – так же как АДФ, которую наш организм преобразует в АТФ. Если процесс метилирования нарушен, то страдает и производство энергии. Более того, нашему организму для метилирования необходима АТФ. Вот вам и еще один порочный круг: нам требуется АТФ для метилирования и метилирование – чтобы создать АТФ.

Во время метилирования тело синтезирует аминокислоту карнитин, которая необходима для переработки жирных кислот, чтобы использовать их в качестве источника энергии. При плохом метилировании и способность создавать энергию из жиров падает, и организм начинает производить большую часть энергии из глюкозы. Поскольку жир сжигается неэффективно, тело начинает его накапливать, что ведет к увеличению веса. В свою очередь, получение энергии из глюкозы дестабилизирует уровень сахара в крови, что в итоге провоцирует инсулинорезистентность, и ваш внутренний лабрадор начинает паниковать, умоляя вас есть больше сахара. Многие люди замечают, что они начинают набирать вес, когда переходят в средний возраст. Отчасти это происходит потому, что митохондрии менее эффективно сжигают жиры.