Текст книги "Парадокс энергии. Программа преодоления дефицита энергии, усталости и психологического истощения за 5 шагов"

Глава 4
Могучие митохондрии сбиты с толку

Вся суть энергетического кризиса двадцать первого века сводится к названию этой главы. Если вас притягивает к земле груз усталости, который никак не получается сбросить, то готов поспорить, что в ваших клетках незаметно разворачивается типичный сценарий, который я собираюсь описать ниже. Я осознаю, насколько это амбициозное заявление. Но все же подавляющее большинство современных людей, сами того не осознавая, наводняют энергетическую систему клеток излишками «топлива». В этом заключается основная загадка «Парадокса энергии»: человек потребляет слишком много пищи, но она не придает ему сил и бодрости. Она возникла из-за несоответствия между условиями, которых требует огромный коллектив работников энергетического сегмента – то есть уже знакомые нам митохондрии – и питанием, которое вы им поставляете. Без необходимого сырья для производства энергии и находясь под постоянными лавинами «топлива» низкого качества, они вынуждены прибегать к отчаянным мерам, чтобы продолжать создавать энергию.

Спешу заверить вас, что митохондриальная дисфункция является корневой причиной не только распространенной проблемы переутомления, но и множества других болезней, от которых сегодня страдают миллионы людей. К ним относятся болезни сердечно-сосудистой системы, кардиомиопатия, диабет, метаболический синдром, онкологические заболевания, ожирение, аутоиммунные и нейродегенеративные заболевания.^l Более того, постоянная усталость – это тревожный признак, указывающий на печальное положение митохондрий, которые вкалывают и не получают никакой поддержки. По понятным причинам вам совершенно не выгодно, чтобы ключевые работники отказались от выполнения своих обязанностей, закрыли производственные линии и устроили забастовку. От этого клетки, ткани и внутренние органы, которые полагаются на энергию для осуществления своей работы, начнут истощаться. В каком-то смысле можно утверждать, что болезнь – это следствие дефицита энергии.

Я, конечно, рискую выдать свой возраст, но все же скажу, что всегда представлял себе митохондрии в образе мышонка Майти Мауса, мультяшного персонажа пятидесятых годов, которого в детстве я очень любил. Это был могучий, но крохотный супергерой, который всегда появлялся, чтобы спасти отчаянное положение – точно как наши митохондрии в реальной жизни. Маленькие органеллы в форме палочек обитают практически во всех клетках организма, к тому же в огромных количествах – в некоторых клетках их число доходит до нескольких тысяч. Особенно их численность высока в клетках и тканях внутренних органов, которым для работы требуется много энергии. К ним относятся мышцы, мозг, сердце и печень. Не смотря на свои крошечные размеры, митохондрии выполняют очень важную функцию – они поддерживают жизнь в теле, превращая ежедневные поступления пищи – то есть глюкозу, до которой расщепляются углеводы, аминокислоты и белки, и жирные кислоты, получаемые из жиров – в энергетическую «валюту», которой клетки могут реально пользоваться. Она называется аденозинтрифосфатом (АТФ).

Вполне вероятно, что вы редко задумываетесь о невидимой глазу активности митохондрий. Тем не менее, они прилагают поистине титанические усилия, потому что потребности организма в энергии шокирующе велики. Человек среднего роста с хорошим самочувствием производит около 64 кг АТФ ежедневно.^li Еще раз: шестьдесят четыре килограмма. Так как по крайне консервативным оценкам человек потребляет в сутки примерно 1,6 кг пищи, то окупаемость вложений просто огромна. Если вы думаете: «Господи, да я сам едва вешу 64 килограмма, так куда, скажите на милость, девается этот бесконечный АТФ?», то ответ следующий: «Вы его расходуете!» (И это мы говорим только о состоянии покоя. В периоды активности потребности в энергии гораздо выше). Неудивительно, что здоровье митохондрий напрямую связано с бодростью тела и духа!

Во второй главе вы узнали о том, откуда произошли эти маленькие «электростанции»: как из бактерий они превратились во фрагменты прекурсоров эукариотических клеток, базовых единиц строения всех живых организмов на земле. Трансформация этих древних бактерий (или протомитохондрий) в современные митохондрии стала важнейшим этапом эволюции.^lii Примерно 1,5 миллиарда лет назад бактерии-первообразы митохондрий появились в сероводородной атмосфере – это случилось до формирования кислородной атмосферы – и научились в этой среде производить энергию. Эти способности они не утратили до сих пор и внутри клеток организма. Бактерии не только перерабатывали сероводород, но и помогали древним клеткам дышать, то есть использовать кислород для получения энергии. В обмен на это клетки предложили бактериям надежное убежище. Со временем митохондрии превратились в неотъемлемые компоненты клеток, но при этом сохранили свои древние бактериальные отличительные признаки. Митохондрии не только покрыты уникальной двойной мембраной, которая отделяет их от остального содержимого клетки, но и обладают, подобно друзьям кишечника, собственной ДНК. То есть они могут делиться как в момент деления клетки-хозяина, так и независимо от деления клетки-хозяина путем митогенеза (процесс появления новых митохондрий. – Прим. пер.). Тот факт, что они могут воспроизводиться сами по себе внутри клетки-хозяина, имеет решающее значение с точки зрения производства энергии. Ведь очевидно, что больше работников могут произвести больше энергии.

Я поделился с вами историей о предках митохондрий по двум причинам. Во-первых, микробиом и митохондрии находятся до сих пор, если так можно выразиться, в «родственной» связи, обусловленной их общим бактериальным прошлым. К моменту появления на свет от матери к нам переходит не только первая колония микробов, но и митохондрии. В силу этих обстоятельств микробы постоянно переговариваются с митохондриями и сообщают, все ли в порядке и можно ли и дальше производить энергию, либо предупреждают их о сбоях и рекомендуют притормозить с производством.

Во-вторых, в силу бактериальной природы митохондрий, они могут вызвать подозрения у вечно бдительной иммунной системы организма. Если у митохондрий дела идут наперекосяк и поврежденные или погибшие экземпляры утекают из замкнутого клеточного пространства и попадают в кровь, то при обнаружении иммунная система расценивает их как угрозу. Этот сценарий – еще один удивительный парадокс. Крошечные предприятия по производству энергии усугубляют воспаление, которое выкачивает из человека энергию.

Роль митохондрий не ограничивается производством АТФ. Они оказывают влияние на судьбу клетки, которую населяют, так как вносят свой вклад в регуляцию клеточного гомеостаза, в том числе следят за уровнем кальция в клетке (эта, казалось бы, незначительная деталь на самом деле дает оглушительный резонанс) и управляют коммуникацией внутри клеток (внутриклеточная сигнализация). Другими словами, они указывают клеточной ДНК и другим органеллам, что им нужно делать. Кроме того, они играют ключевую роль в производстве стероидных гормонов, половых гормонов, таких как эстрогены и тестостерон, а также участвуют в синтезе гема, необходимого для транспорта кислорода ко всем частям организма и поддержания оптимального уровня кислорода в крови.^liii Ого, получается, что низкий уровень гормонов и дефицит железа в крови возникают из-за плачевного положения митохондрий? А раз их благополучие имеет принципиально важное значение для сохранения бодрости и общего хорошего самочувствия, то для них безотлагательно следует создать подходящие условия труда – иначе быть беде.

Так как же творится это «волшебство» – как именно митохондрии выполняют свою работу? Процесс производства энергии называется клеточным дыханием. Под термином «клеточное дыхание» следует понимать преобразование пищи и кислорода в энергию, которое снова и снова происходит в каждой отдельно взятой митохондрии, как на вечной конвейерной линии сборки, где множество процессов притекают один за одним. Все начинается с углерода. Фанатам «Звездного пути» будет приятно узнать, что на самом базовом уровне мы с вами представляем собой углеродную форму жизни. Вся пища, которую мы потребляем, расщепляется из сахара, аминокислот и жира на скопление молекул углерода, которые проникают в клетку и затем в митохондрии. Попав внутрь, молекулы углерода включаются в серию реакций, известных под названием цикл Кребса (то, что выше мы назвали конвейерной линией сборки). Сперва они превращаются в заряженные (можно сказать, электрифицированные) частицы, которые проникают сквозь внутреннюю митохондриальную мембрану посредством серии химических реакций. В течение этого процесса молекулы постепенно приходят в возбуждение, то есть становятся «заряженными». Заряженные частицы, как печеные картофелины, становятся горячее по мере перескакивания с одного уровня заряженности на другой. На финальном этапе цикла Кребса положительный ион водорода лишается ферментов и соединяется с дожидающейся его молекулой кислорода – так появляется молекула АТФ.

Как и другие способы производства энергии, этот процесс обусловливается выбросом побочных продуктов, в числе которых диоксид углерода, вода, тепло и гадкие загрязняющие вещества – активные формы кислорода (АФК). АФК можно сравнить с выхлопными газами из автомобиля. Как и в машине, в митохондрии находится свой собственный «каталитический нейтрализатор», который преобразует токсичные продукты, генерируемые в ходе процесса внутреннего сгорания, в менее вредные соединения. В этом случае, когда электроны-изгои (отрицательно заряженные молекулы) встречаются с кислородом на производственной линии, возникают АФК – к котором относятся и небезызвестные «свободные радикалы». По вине АФК и свободных радикалов появилось такое явление, как окислительный стресс, которое выражается в повреждении клеток успешной деятельностью АФК, превышающей антиоксидантную активность, в результате чего организм стареет и болеет.

АФК действительно способствуют клеточным повреждениям, но за ними нельзя окончательно закреплять репутацию «злодеев». В небольших количествах они ведут себя положительно и помогают поддерживать здоровье клетки, выступая в качестве сигнальных молекул. Они приносят вред организму только в том случае, если их скапливается слишком много из-за сверхурочной работы «электростанций», или если какой-то элемент «двигателя» функционирует неправильно. Чрезмерное производство АФК разрушает митохондрии, в конечном счете провоцируя их на апоптоз – разновидность клеточной гибели, при которой клетка или клеточные компоненты в прямом смысле слова взрываются. Обилие поврежденных митохондрий и лопающиеся клетки – это совсем не то, к чему мы должны стремиться, потому как в этом случае фрагменты клеток попадают в кровеносную систему и усугубляют воспаление, в том числе нарушая функции головного мозга. Так как же не дать АФК учинить разгром? К счастью, у митохондрий всегда под рукой достаточно антиоксидантов, которые помогают им держать АФК в узде – они допускают активность достаточного количества АФК для передачи сигналов, но не дают им расплодиться до критического уровня. Но если в цепи поставок материалов для митохондрий что-то выходит из строя – например, на конвейер поставляются ненужные материалы в неподходящее время, или на него наваливают слишком большую груду «нужных» материалов, перегружая линию сборки – то клеточные «электростанции» могут превратиться в клеточные «источники болезней».

Скорее всего упоминание о цикле Кребса вызвало у вас в памяти школьные уроки по биологии, где вам рассказывали о базовой формуле превращения молекул еды (из пищи) в сочетании с молекулами кислорода (из вдыхаемого воздуха) в энергию. В сущности, эта формула верна, но до крайности упрощена. Процесс производства энергии обладает еще некоторой особенностью, о которой в школе никто не рассказывал.

Митохондрии умеют перерабатывать разное топливо разными методами для производства АТФ. Отдельно взятая митохондрия может перерабатывать три вида топливных субстратов, каждый из которых несет в себе атомы углерода: глюкозу и другие простые сахара из углеводов, аминокислоты из белков и жирные кислоты и/или кетоновые тела из жиров. Если продолжить аналогию с двигателем автомобиля, то объяснение получится достаточно доходчивым: двигатель работает либо на бензине, либо на дизельном топливе, и горе тому незадачливому водителю, который перепутает их на заправке! Но у митохондрий, в отличие от автомобилей, есть один удивительный талант: они обладают потрясающей гибкостью и не привязываются к одному виду топлива.

Пищеварительная система устроена поразительно толково и умеет обрабатывать все три источника топлива в определенном установленном порядке. Представьте себе тарелку, на которой лежит лосось (белки и немного жиров), пригоршня шпината (углеводы и пищевые волокна) со сладким картофелем (углеводы из крахмала плюс пищевые волокна), и все это сбрызнуто оливковым маслом (жиры). Все три разновидности топлива должны попасть на энергетическую конвейерную линию, причем каждая в свое время, а не за один присест. Простые углеводы расщепляются первее всех. Крахмалы, как более сложные углеводы, расщепляются дольше, но в конечном итоге тоже превращаются в глюкозу, которая быстрее всего всасывается по сравнению с другими видами топлива, поэтому митохондрии прежде всего перерабатывают ее. Белки нужно переварить и расщепить до аминокислот прежде, чем они всосутся в кишечнике, поэтому они появляются у конвейера позже. Но уже стоя в очереди, им приходится превращаться в глюкозу или другое соединение (пируват) посредством биохимических процессов, чтобы в надлежащем виде попасть на сборочную линию. Жиры обычно добираются до конвейера самыми последними, потому что они всасываются стенками кишечника совершенно другим способом: они попадают в лимфатическую систему, делают круг по всему организму и, наконец, переходят в кровеносную систему, чтобы попасть к клеткам. Так как мы рассмотрели с вами «идеальный» пример приема пищи из цельных, непереработанных продуктов с содержанием пищевых волокон – которые есть в шпинате и сладком картофеле – процесс пищеварения и всасывания различных компонентов происходит не спеша. Поэтому митохондрии не перегружаются чрезмерными объемами топлива, которое захлестывает конвейер в одночасье. «Целостность» продуктов требует длительного процесса расщепления на удобоваримые компоненты, и ее можно сравнить с красным светом светофора или лежачими полицейскими на пути молекул, которые стараются обогнать друг друга и первыми выскочить на шоссе до митохондриальной электростанции. Молекулы из цельных продуктов поглощаются постепенно.

Способность митохондрий переключаться между различными видами сырья для бесперебойного производства АТФ называется метаболической гибкостью. Метаболическая гибкость – это краеугольный камень здоровой энергетической системы, здоровья всего организма и долголетия. Без этой способности производство энергии может сойти на нет. Метаболическая гибкость гарантирует, что митохондрии будут беспрепятственно вливать новые силы в тело и мозг даже в том случае, когда один из источников топлива себя исчерпает. Например, когда прекращается поступление глюкозы или ночью, когда человек спит и ничего не ест. По задумке митохондрии умеют переключаться на «медленный огонь» с наступлением ночи, чтобы восстановить повреждения и расслабиться после тяжелого трудового дня. Когда нет новой пищи, подлежащей переработке, крохотные работники электростанции в норме переходят на сжигание избыточного топлива, которое хранится в жировых клетках. Без притока пищи (надеюсь, что вы не едите по ночам!) жировые запасы выбрасываются в кровь в форме свободных жирных кислот (НЭЖКИ – неэтерифицированные жирные кислоты) – для митохондрий они все равно что топливо медленного горения. При определенных обстоятельствах митохондрии также могут расщеплять кетоны, особую разновидность производимых в печени жиров, когда поставки сахара сокращаются на длительное время, например, если вы сидите на безуглеводной диете, не принимали пищу примерно 12 часов или если вы израсходовали все запасы сахара (гликогена) за время интенсивной тренировки. Кетоны, как вы вскоре узнаете, наши верные союзники – работают над здоровьем митохондрий, а также помогают поддерживать ясность сознания, хотя вы скорее всего и представить не можете, каким именно способом.

«Гибкость» в отношении использования топлива можно сравнить с гибридным автомобилем. Он работает от бензина (глюкоза), но также оснащен заряжаемой батареей. Доступ к запасенной электроэнергии открывается сразу, как только кончается бензин или отключается бензиновый двигатель. Точно по тому же принципу по ночам, когда мы не принимаем пищу, митохондрии переключаются на «батарейки» в виде НЭЖКИ и/или кетоны для производства АТФ.

Умение использовать целый ряд источников в качестве топливного сырья дает множество преимуществ. Прежде всего, благодаря этому свойству мы не падаем, как подкошенные, в конце дня, когда прекращаем принимать пищу – организм просто переключается на сжигание топлива со «склада». Во-вторых, головной мозг, который вообще-то большой любитель глюкозы, продолжает функционировать, даже если приходится затянуть потуже пояс. Более того, кетоны, которые мы производим в «трудные времена», служат исключительно для поддержания жизни нейронов головного мозга. Мы еще вернемся к этой небольшой, но очень важной детали позже. Мы производим кетоны для нейронов мозга, когда в организме заканчивается глюкоза. В отличие от всех остальных клеток тела (за исключением красных кровяных телец), мозговые клетки не могут использовать свободные жирные кислоты для производства энергии (они не могут беспрепятственно и своевременно попадать в мозг), но зато умеют перерабатывать кетоны и бутират (который производят друзья кишечника) для производства АТФ.^liv

В-третьих, митохондриальная гибкость позволяет энергетической системе подстраиваться под периодические изменения рациона и наличие пищи в принципе. Давайте снова обратимся к древним охотникам и собирателям, от которых мы все произошли. Когда им на охоте улыбалась удача или удавалось насобирать приличное количество растительной пищи, что вполне могло случиться спустя несколько очень трудных и голодных дней, они не откусывали по скромному кусочку, а ели досыта. Их организм был приучен перерабатывать большие объемы топлива одного вида – например, белка от убитого дикого зверя или углеводов из ягод или меда. А после, когда пища заканчивалась и неизбежно наступали голодные дни, тело немедленно переключалось на сжигание запасенного жира. Митохондрии по определению обладают набором навыков метаболической гибкости, но все их можно растерять, если потреблять слишком много рафинированной и ультра-обработанной пищи и, что еще хуже, сочетать ее с сидячим образом жизни. Ключ к восстановлению метаболической гибкости и приливу энергии заключается в оздоровлении митохондрий и возвращении их в нормальное рабочее состояние.

Теперь давайте сравним наш «цельный» обед из лосося, сладкого картофеля и шпината с другими продуктами, которыми наводнен рацион современного человека. Сегодня продовольственное снабжение обеспечивает человека «чем-то похожим» на пищу, где простые сахара, жиры и белки, очищенные от пищевых волокон в ходе процесса обработки, попадают к нам на тарелку в «предпереваренном» виде. Это термин взят из книги доктора Дэвида Кесслера Fast Carbs, Slow Carbs («Быстрые углеводы, медленные углеводы»). (Забавный факт: слово «предпереваренный» впервые упомянула компания Kellogg при описании кукурузных хлопьев, позиционируя их в качестве первой предпереваренной пищи в мире). В таком состоянии различные виды топлива подготовлены для максимально быстрого и одновременного всасывания, вследствие чего кровеносная система и печень резко попадают в «час-пик». Еще сильнее обостряет проблему наличие огромного количества фруктозы в современной диете. Фруктоза – это сахар из фруктов, кукурузы и свеклы. Хотя это звучит безобидно и кажется полезным (в конце концов это же натуральные продукты, разве не так?), наше тело не способно перерабатывать ее в больших объемах (фруктоза решительно вторглась в продовольственные товары в форме кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы). В отличие от глюкозы, которая напрямую попадает в кровеносную систему, фруктоза всасывается в кишечнике и направляется в печень, где превращается в жирную кислоту пальмитат и уже в таком виде попадает в кровь. В результате свободные жирные кислоты и глюкоза одновременно достигают митохондрий, хотя в норме такое не должно происходить – напомню, что жиры сперва «путешествуют» по лимфатической системе, всасываясь в кишечнике посредством транспортных молекул хиломикронов, и только после этого попадают в кровеносную систему. Но потребление больших объемов фруктозы, которая превращается в пальмитат, неизбежно приводит к одновременному удару по митохондриям и со стороны свободных жирных кислот, и со стороны глюкозы. Так как жирам требуется совершенно другая технология для производства АТФ по сравнению с глюкозой, на конвейерной линии начинает скапливаться очередь еще до того, как подъезжают другие виды топлива (например, белки). В результате на митохондриальной фабрике появляется затор.^lv

Еще сто лет назад о существовании такой формы затора никто не подозревал, потому что все ели «цельные продукты», и у митохондрий было достаточно времени для поочередного и эффективного превращения различного топливного сырья в энергию. Современная «пробка» на линии производства напрямую сказывается на количестве энергии – когда все пытаются без очереди вырваться на скоростную магистраль, ведущую к митохондриям, происходят многочисленные мелкие ДТП и разборки на дорогах между разъяренными водителями, и уже никому нет дела до производства энергии. Неудивительно, что вы чувствуете упадок сил после порции фастфуда, энергетического пауэр-смузи или типичного для западной кухни жирного, белкового и углеводного обеда, ведь после такой еды на автомагистрали по пути к производящим энергию митохондриям образовывается пробка из-за многочисленных аварий! А теперь учтем, что в среднем современный человек потребляет и переваривает пищу по 16 часов в сутки каждый день – значит, ДТП на дороге просто не успевают растаскивать.