Текст книги "Эгоистичная митохондрия. Как сохранить здоровье и отодвинуть старость"

Ли Ноу,
Эгоистичная митохондрия. Как сохранить здоровье и отодвинуть старость

Посвящается тайным ангелам исцеления, вам, Эрин, Айдан и Хадсон

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

Научный редактор Галина Вирясова, научный сотрудник НИИ ФХБ им. Белозерского МГУ им. М. В. Ломоносова, выпускающий редактор блога доказательной медицины «Медфронт»

Mitochondria and the Future of Medicine

The Key to Understanding Disease, Chronic Illness, Aging, and Life Itself

LEE KNOW, ND

© 2018 by LEE KNOW

© Перевод на русский язык ООО Издательство «Питер», 2020

© Издание на русском языке ООО Издательство «Питер», 2020

© Серия «New Med», 2020

* * *

Для непосвященных тема митохондрий может показаться сухой и скучной, но книга доктора Ли Ноу открывает перед нами живой и увлекательный мир, доступный даже тем, у кого нет биологического образования. Бесплодие, старение, онкология и неврологические болезни – во всем этом митохондрии играют важную роль. По большому счету наше здоровье и уязвимость перед болезнями зависят от них. Доктор Ли Ноу раскрывает перед нами сокровенные тайны жизни и смерти.

Стивен Сенефф, старший научный сотрудник лаборатории кибернетических исследований и искусственного интеллекта MIT

В 1991 году, когда мое здоровье серьезно пошатнулось, мир митохондрий стал путеводной звездой на пути к выздоровлению. На протяжении последних 25 лет все больше и больше исследователей и клиницистов проникаются интересом к этим крошечными электростанциям и называют себя «митохондриаками». Доктор Ли Ноу проливает яркий свет на жизнь этих в свое время незаслуженно игнорируемых органелл и рассказывает, как заботиться о самой важной метаболической системе нашего организма.

Доктор Наша Винтерс, соавтор книги «Метаболический подход к лечению рака»

«Эгоистичная митохондрия. Как сохранить здоровье и отодвинуть старость» – это лучшая книга о связи митохондрий и здоровья человека. Если говорить об излечении от хронической болезни и увеличении продолжительности жизни, то не будет преувеличением сказать, что работа доктора Ли Ноу определит будущее медицины.

Ари Риттен, автор бестселлеров и создатель проекта Energy Blueprint, направленного на определение научных стратегий улучшения здоровья и увеличения жизненной силы

В книге «Эгоистичная митохондрия. Как сохранить здоровье и отодвинуть старость» доктор Ли Ноу срывает покров таинственности с царства митохондрий, научное исследование которого прогрессирует семимильными шагами. Он ясно и емко описывает структуру и функции митохондрий, предлагая множество примеров, доказывающих, что здоровые митохондрии – ключ к общему здоровью нашего организма. Откидывая любые фантазии и неподъемные задачи, Ли Ноу выделяет рациональное зерно в диетических концепциях и открывает реальный путь к восстановлению наших митохондрий, а значит, к здоровью в пожилом возрасте.

Мириам Каламиан, автор книги «Кетогенная диета для лечения рака»

Предисловие к русскому изданию

Василина Сергеева, научный сотрудник лаборатории молекулярной биологии Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова, Москва

Книга, которую вы держите в руках, – это увлекательный научный рассказ о самых важных составляющих живой клетки – о митохондриях. Возможно, вы помните из школьного курса биологии, что митохондрия – это энергетическая станция клетки. Но что именно она делает? Как она появилась в эукариотической клетке? Во всех ли типах клеток человека бывают митохондрии?

Из книги Ли Ноу «Эгоистичная митохондрия» вы узнаете о происхождении митохондрий, их функциях, о том, что бывает, когда митохондрии работают плохо, и о том, как улучшить их «здоровье». В книге объясняется связь большого количества заболеваний (диабет второго типа, рак, шизофрения, сердечно-сосудистые заболевания, хроническая усталость, биполярное расстройство, болезнь Паркинсона и другие) с дисфункцией митохондрий, а также приводятся рекомендации, касающиеся диеты и физических упражнений для улучшения состояния митохондрий в вашем организме.

В журналах и интернете постоянно встречается информация о супердиетах и БАДах, которые помогут похудеть в короткие сроки и сохранить молодость. Неподготовленному читателю часто сложно разобраться, где правда, а где вымысел, что полезно, а что может нанести организму непоправимый урон. Эта книга поможет вам понять природу вещей и разобраться в данном вопросе.

Хочется отметить, что автор подробно разбирает основы молекулярной и клеточной биологии, которые необходимы для понимания процессов, происходящих в митохондриях, а также проводит аналогии с жизненными примерами, чтобы облегчить понимание человеку, далекому от биологии.

Несмотря на то что Ли Ноу является натуропатом, а эта область сейчас не признана традиционной медициной, с научной точки зрения все факты, изложенные в книге, являются корректными и подтверждены ссылками на серьезные научные исследования.

1
Сила
Происхождение и эволюция митохондрий в физиологической системе человека

Без мидихлориан жизнь не может существовать, и мы никогда не узнали бы, что такое Сила. Они непрерывно общаются с нами, указывая путь Силы. Когда ты научишься усмирять свой разум, то обязательно услышишь, что они говорят.

Звездные войны, Эпизод 1, «Скрытая угроза». Квай-Гон Джинн – Энакину Скайуокеру

Давным-давно, в далекой-далекой галактике существовали обладавшие коллективным разумом микроскопические формы жизни, находящиеся внутри клеток всех живых существ. Количество мидихлориан свидетельствует о способности воспринимать и использовать в своих целях вездесущее энергетическое поле, известное как Сила. Высокая концентрация мидихлориан позволяет входить в контакт с Силой и управлять ею. В обычном человеке насчитывается максимум 2500 мидихлориан на одну клетку, а у джедаев их содержание намного больше. Самая большая концентрация мидихлориан была обнаружена у джедая Энакина Скайуокера (свыше двадцати тысяч на клетку).

Являясь неотъемлемой частью жизни, мидихлорианы присутствуют во всех мирах, где она есть. Более того, можно сказать, что они – условие существования жизни. Если в организме пребывает достаточное количество мидихлориан, это позволяет чувствовать Силу. Такая связь может быть усилена медитативным успокоением ума. Медитируя, будущий джедай позволяет мидихлорианам «говорить» и транслировать волю Силы.

Я уверен, что многие из читателей сейчас думают: «Совсем рехнулся! Что за бред он несет?» Хотя, конечно, фанаты научной фантастики и люди, выросшие на «Звездных войнах», припомнят, что мидихлорианы – плод творческого воображения Джорджа Лукаса… или нет?

Концепция мидихлориан впервые была сформулирована Лукасом еще в 1977 году. Тогда он засел за работу вместе с одним из членов своей команды и продиктовал основополагающие положения, проясняющие концепции его вселенных. Среди них была и концепция мидихлориан (несмотря даже на то, что у Лукаса не было времени или возможности представить ее на суд широкой публики до 1999 года, когда на экраны вышел первый эпизод «Звездных войн» – «Скрытая угроза»). Объяснение того, почему некоторые люди чувствуют Силу, а другие – нет, занимало Лукаса с самого начала, пусть он около 20 лет оставлял проблему неразрешенной.

Тема мидихлориан, симбиотически существующих с человеческим организмом, красной нитью проходит сквозь «Скрытую угрозу». Поразительно, но описание мидихлориан в целом совпадало с научными представлениями о митохондриях – органеллах, которые обеспечивают энергией клетки в нашем реальном мире. Считается, что, подобно мидихлорианам, митохондрии в свое время были самостоятельными организмами, которые затем населили живые клетки и стали их частью. Даже сейчас митохондрии, обладая собственной ДНК, в ряде случаев ведут себя как независимая форма жизни.

Многие из читателей изучали митохондрии на уроках биологии. Учителя часто называют их «крошечными электростанциями», живущими внутри клетки и генерирующими практически всю необходимую ей энергию. В зависимости от типа клеток в каждой из них, как правило, живут от нескольких сотен до пары тысяч митохондрий. Они используют кислород из воздуха, которым мы дышим, чтобы сжигать калории, находящиеся в съедаемой нами пище, и обеспечивать организм полезной энергией.

Возможно, вы слышали о митохондриальной Еве. Это «матерь матерей» – женщина, от которой современное человечество предположительно унаследовало митохондриальную ДНК. Дело в том, что ДНК митохондрий наследуется только по материнской линии.

Считается, что митохондриальная Ева жила в Африке примерно 170 тысяч лет назад. Это не означает, что она была первым человеком. Речь идет о том, что она – наиболее близкий к нам по времени прародитель всех живущих ныне людей.

Митохондрии обладают собственной ДНК («генами»), которые в природе передаются только от матери к дочери (передача идет через материнские яйцеклетки, тогда как сперматозоиды лишены этой функции), и это дает возможность составить родословную человечества). Митохондриальная ДНК – это в своем роде «генетическая фамилия», мтДНК. В отличие от западной традиции, согласно которой фамилия передается по отцовской линии (и может измениться по самым разным причинам, включая брак), линия фамильной мтДНК остается неизменной, позволяя нам проследить происхождение человечества, идя по прямому (женскому) пути. Это также означает, что мы можем подтвердить или опровергнуть наличие родственных связей между теми или иными людьми.

Исследование мтДНК приносит огромную пользу в рамках криминологической экспертизы, позволяя идентифицировать живых людей или трупы. Одной из причин высокой эффективности исследования мтДНК является генетическое богатство митохондрий. Тогда как в каждой клетке находится только по две копии каждой нити ядерной ДНК (яДНК), расположенной в ядре, которое представляет собой центр управления всей внутриклеточной системой, геном каждой митохондрии представлен пятью-десятью копиями. В клетке есть только одно ядро, на которое приходится «орда» митохондрий. Отсюда следует, что в каждой клетке присутствуют многие тысячи копий одной и той же мтДНК.

Медиков интересует прежде всего «митохондриальная теория старения». Рассмотрим ее позже, а сейчас отметим, что, в соответствии с этой концепцией, старение и связанные с ним болезни обусловлены постепенной деградацией митохондрий. Дело в том, что во время нормального клеточного дыхания – процесса, в ходе которого митохондрии расщепляют употребляемую нами пищу с помощью вдыхаемого нами кислорода, формируются свободные радикалы – активные молекулы кислорода, лишившиеся парного электрона и в процессе поиска старающиеся отобрать недостающий электрон у других молекул, входящих в состав клеток и тканей.

Свободные радикалы кислорода разрушают находящиеся рядом структуры, включая как ядерную, так и митохондриальную ДНК. Они атакуют каждую из наших клеток десятки тысяч раз в сутки. Бо́льшая часть нанесенного ими ущерба потихоньку компенсируется за счет мощных восстановительных механизмов клетки, но иногда эти нападения могут привести к непоправимым последствиям – перманентным мутациям ДНК. Так как волны атак со стороны свободных радикалов практически непрерывно накатывают на внутриклеточные структуры, со временем происходит накопление этих мутаций. Когда степень ущерба достигает порогового значения, клетка умирает. С каждой новой умершей клеткой происходит медленная дегенерация соответствующей ткани. Многие возрастные болезни дегенеративного плана и даже само старение обусловлены процессом неуклонного разрушения тканей, вызванного атаками на митохондрии свободных радикалов кислорода, производимых самими митохондриями.

Существует ряд врожденных или приобретенных митохондриальных заболеваний, поражающих метаболически активные ткани (мышцы, сердце, мозг и т. д.) и вызывающих самые разные симптомы (в зависимости от локализации в наибольшей степени охваченных разрушительными процессами тканей). Некоторые из этих болезней могут быть известны читателю.

В 2015 году члены палаты общин парламента Великобритании проголосовали за легализацию спорного метода лечения бесплодия посредством процедуры замещения митохондрий (переноса ядерного генома). Суть одобренной технологии состоит в экстракорпоральном оплодотворении, в котором принимает участие материал от трех разных доноров, что позволяет предотвратить передачу наследственных митохондриальных заболеваний от матери ребенку. Сначала готовят два набора клеток: яйцеклетки бесплодной женщины, содержащие дефектные митохондрии, и яйцеклетки здоровой и способной к деторождению женщины-донора с митохондриями, ДНК которых не несет опасных мутаций. Затем из материнской яйцеклетки (ооцита) здоровой женщины извлекаются ядро (однако в яйцеклетке остается все остальное, включая здоровые митохондрии). После этого ядро из зиготы (оплодотворенной яйцеклетки) бесплодной женщины переносится в здоровую донорскую яйцеклетку. Во всем остальном мире перенос ядерного генома запрещен из этических и практических соображений, однако Соединенное Королевство продолжает выделяться на общем фоне, позволяя детям рождаться от трех генетических родителей (ядерная ДНК наследуется от матери и отца, а митохондриальная ДНК – от донора, или третьего родителя). В 2016 году на территории Великобритании была выдана первая лицензия на перенос ядерного генома, что привело к созданию всех законных условий для появления первого ребенка от одного отца и двух матерей. (Я пишу о законных условиях, потому что впервые этот метод был применен в 2015 году в Мексике в подпольных условиях, а ребенок с тремя генетическими матрицами был рожден в 2016 году).

При всем этом на протяжении последних 20 лет один из самых важных вопросов, связанных с миром митохондрий, не привлекал особого внимания прессы. Речь идет о роли, которую митохондрии играют в процессе апоптоза, то есть запрограммированной гибели клеток или, другими словами, клеточного самоубийства. Смысл апоптоза состоит в самоуничтожении клетки ради блага организма как целого.

До определенного момента ученые считали, что апоптоз инициируется ядерной ДНК. Однако в середине 90-х у них открылись глаза: в ходе исследований было доказано, что апоптоз запускается и управляется митохондриями. Значение этого открытия для медицины очень велико, причем прежде всего для борьбы с раком. Клетки, как мы отметили выше, постоянно стареют или подвергаются атакам, что приводит к мутациям их ДНК. Когда мутации накапливаются в клетке, которая хочет бесконтрольно самовоспроизводиться, возникает зловещее новообразование – раковая опухоль. Современная наука считает основной причиной онкологических заболеваний отказ клеток умирать по приказу единой системы организма.

Из сказанного выше следуют и более глубокие выводы. Без запрограммированной клеточной смерти сложные многоклеточные организмы никогда бы не смогли достичь необходимого для контролируемой эволюции уровня внутренней направленности и организованности, а привычный мир был бы совершенно неузнаваем. Я понимаю, что это звучит странно, но при чтении раздела «Эволюция эукариотических клеток» все станет на свои места.

К этому следует присовокупить тот факт, что комплексные (многоклеточные) организмы состоят из клеток, имеющих ядро (эукариот) и превосходящих по размеру и сложности одноклеточные бактерии (которые не имеют ядра). Вскоре вы поймете, что без митохондрий эукариотические клетки просто не могут удовлетворить свои потребности в энергии.

Хотя я не хочу вдаваться в вопрос эволюционной теории пола, то есть говорить о том, как появились мужчины и женщины, митохондрии могут ответить и на этот вопрос. Секс между мужчиной и женщиной, несмотря на доставляемое им удовольствие, – неэффективный способ репродукции. В мире людей для рождения одного ребенка требуется два родителя (хотя здесь, конечно, возможны варианты). Для вегетативного же размножения достаточно единственной «материнской» особи – отец тут не только бесполезен, но и вреден, так как требует дополнительных ресурсов (по странному совпадению, я пишу эти строки в День отца). Более того, наличие двух полов означает, что каждый из нас может зачать детей, занимаясь сексом с представителями лишь половины человеческой популяции. Столь явная расточительность приводит к бессмысленной трате энергии с математической точки зрения. Логичнее было бы, если бы каждый мог зачать детей от каждого вследствие существования единого пола или бесчисленного числа полов.

Однако наличию двух полов в человеческом мире есть разумное объяснение, и его дают митохондрии: тогда как женщины специализируются на передаче своих митохондрий потомству (через яйцеклетки), функция мужчин заключается в блокировании их передачи (митохондрии сперматозоида при оплодотворении не проникают внутрь клетки или разрушаются в ней). Мы подробно рассмотрим эту тему в главе 2 (раздел «Митохондрии и бесплодие»).

Экскурс в науку о живой клетке

Я должен предупредить вас: сейчас мы затронем вопросы, которые несколько сложны для понимания, особенно если у вас нет научной подготовки. Чтобы максимально убедительно показать значимость митохондрий и важность исследования, описанного в книге, нам нужно рассмотреть некоторые научные детали. Прояснив по крайней мере базовые понятия из курса клеточной биологии, мы будем разговаривать на одном языке. Поэтому, я думаю, быстрый научный обзор, сделанный «пунктиром», стоит того, чтобы посвятить ему несколько лишних страниц. Если он утомит вас частными подробностями, отвлекитесь от них и сконцентрируйтесь на главном. Определенный же уровень детализации предназначен для читателей с научной подготовкой, которым будет полезно оценить сложность рассматриваемых феноменов. Итак, начнем.

Клетка – это простейшая индивидуальная форма жизни, и, соответственно, она представляет собой базовую единицу биологии. Самыми простыми клетками являются одноклеточные организмы, в число которых входят бактерии. Они чрезвычайно малы, редко превышают несколько тысячных миллиметра в диаметре. Чаще всего бактерии похожи на сферы или палочки, однако есть и исключения. От внешней среды они защищены крепкой, но водопроницаемой оболочкой. Внутри этой оболочки находится клеточная мембрана – необычно тонкая и нежная, но обладающая существенной водонепроницаемостью. Бактерии используют мембрану для генерации энергии. Именно бактериальная мембрана со временем стала внутренней мембраной митохондрий, вероятно, самой важной мембраной человеческого тела.

Внутри бактериальной клетки находится цитоплазма – желеобразная масса, в которой «гудит рой» бесчисленных биомолекул. Самые крупные из них очень сложно рассмотреть даже с помощью мощного микроскопа, увеличивающего изображение в миллион раз. Среди такого рода молекул – легендарные молекулы ДНК, состоящие из двух полинуклеотидных цепей и открытые Уотсоном и Криком более чем полвека назад. Эти две длинные цепи закручены одна вокруг другой в виде двойной спирали. Если же идти еще дальше, то рассмотреть что-либо практически не представляется возможным. Однако биохимический анализ показывает: бактерии – простейшая из форм жизни – столь сложны, что мы до сих пор многого не знаем об организации их невидимых глубин.

Люди состоят из других типов клеток[1]1
  Нужно только отметить, что здесь я не говорю о триллионах бактерий, живущих в человеческом организме и на его поверхности, а также о микробиоте – совокупности разнообразия генов микрофлоры «экологических ниш» в человеческом организме. Методами молекулярной биологии изучаются такие объекты, как «микробиом кишечника», «микробиом ротовой полости и пародонта», «микробиом репродуктивной системы», «вагинальный микробиом» и т. д.


[Закрыть]. Хотя они и считаются базовой единицей жизни, размер человеческих клеток в сотни тысяч раз превышает размер бактерий, и это позволяет нам увидеть там много интересного. В частности, внутри клеток человеческого организма находятся очень важные структуры, называемые мембранными органеллами и включающие в себя самые разные белки. Органеллы для клетки – то же самое, что органы для человеческого тела. Подобно сердцу, печени, почкам и т. д., они выполняют четко определенные функции. Кроме того, в цитоплазме присутствуют все виды крупных и мелких везикул, а также густая трехмерная сетевая система микротрубочек, которые называются цитоскелетом, или клеточным каркасом. Функция цитоскелета – поддержание и адаптация формы клетки ко внешним воздействиям. Наконец, в каждой клетке человеческого организма есть ядро, которое, как считают ученые, является ее управляющим центром. Такие клетки называются эукариотическими. Все растения, животные, водоросли – по сути, все живое, доступное человеческому глазу, состоит из эукариотических клеток, а в каждой из них есть свое собственное ядро.

Внутри же ядра клетки находится ДНК. Хотя ДНК эукариотической клетки имеет точно такую же двойную спиралевидную структуру, что и ДНК бактерий, есть кардинальные различия в их организации. Бактерии характеризуются кольцевой ДНК, состоящей из длинных перекрученных петель. Кольцевая ДНК похожа на деформированный и спутанный клубок ниток, у которых нет начала и конца. В каждой бактерии присутствует множество копий ДНК, но все это – копии одних и тех же генов. В эукариотических же клетках обычно есть некоторое количество хромосом – линейных, а не циркулярных. Это не значит, что нити ДНК в ядре эукариотических клеток являются прямыми. Просто они обладают различимыми концами. В отличие от кольцевой ДНК, каждая хромосома содержит в себе разные гены. Человеческий геном состоит из 23 пар хромосом, всего в клетке человеческого организма – 46 хромосом. В ходе деления клетки хромосомы удваиваются, будучи соединенными в центре и образуя знаменитую Х-образную форму, известную нам из школьных уроков биологии.

Хромосомы состоят не только из ДНК. Они покрыты особыми белками, среди которых находятся гистоны (упаковка ДНК), защищающие ее от вредоносных воздействий извне и при этом выполняющие функции генетических стражей. Гистоны – отличительный признак именно эукариотических хромосом, тогда как ДНК бактериальных хромосом лишена гистонного щита и, можно сказать, обнажена перед внешними воздействиями.

Каждая из двух полинуклеотидных цепей, закрученных одна вокруг другой в спираль ДНК, является копией другой. Когда они разъединяются в процессе деления клетки, каждая из цепей сохраняет информацию, необходимую для воссоздания полноценной двойной спирали в новой клетке. Как соотносятся между собой ДНК, гены и белки? Геном – это некоторая информация, которая определяет молекулярную структуру белков, из которых построен организм, а также (косвенно) алгоритм развития и общий план строения организма. ДНК же – носитель этой информации. Точно так же, как слова русского языка формируются лишь из 33 букв, каждый из генов состоит всего из четырех молекулярных букв. Специфика конкретного гена определяется их последовательностью.

Геном (который может состоять более чем из миллиона букв) – это полная совокупность генов организма. Каждый ген (обычно состоящий из тысяч букв) в сущности является шифром того или иного белка. Белок – это цепочка из комплексов, называемых аминокислотами. Именно конкретная последовательность аминокислот детерминирует функциональные свойства каждого белка.

Мутации возникают при изменении последовательностей генетических букв и приводят к трансформации аминокислоты или структуры белка. К счастью, природа выстроила достаточно прочную систему предохранительных механизмов: несколько комбинаций букв могут сформировать один и тот же белок, и, соответственно, мутации не всегда приводят к деструктивным изменениям в функциях или структуре белка.

Это важно, потому что белки – основа жизни. Их формы и функции практически безграничны, и известная нам жизнь без них не могла бы существовать. Понимание функциональных особенностей белков позволяет отнести их к той или иной из широких категорий, таких как ферменты, гормоны, антитела и нейротрансмиттеры.

Процесс синтеза белков от начала и до конца контролируется рядом других белков, среди которых наиболее важными являются транскрипционные факторы. Хотя ДНК содержит гены, на самом деле они неактивны, и их экспрессия регулируется именно транскрипционными факторами, которые активируют тот или иной специфический неактивный участок ДНК, в результате чего синтезируется конкретный белок. При этом, вместо того чтобы воздействовать непосредственно на ДНК, клетка обращается к ее копиям под названием РНК. Есть разные типы РНК, и каждый из них выполняет свои функции. Первый из них – матричная (информационная) РНК (мРНК). Она представляет собой точную копию соответствующей последовательности генов ДНК. Молекулы мРНК выходят из ядра в цитоплазму через поры в ядерной оболочке (мембране). Как только молекула мРНК появляется на поверхности цитоплазматической части ядерной мембраны, она находит одну из тысяч рибосом – фабрик по производству белков. Работа рибосом – транслировать зашифрованную в мРНК информацию, синтезируя ту или иную последовательность аминокислот, составляющую конкретный белок.

Надеюсь, вы еще со мной. Я постарался максимально просто изложить материал, блуждая в дебрях которого сотни ученых пытались, пытаются и будут пытаться прояснить подробности вышеприведенного урока биологии. У большинства из вас, уважаемые читатели, формируется (или обновляется) некий фундамент знаний, позволяющий понять значимость митохондрий и их внутреннюю сущность. Что ж, давайте продолжим.