Переключатель. Ускорение метаболизма с помощью интервального голодания, протеиновых циклов и кето

Перевод с английского выполнила И. В. Гродель по изданию: THE SWITCH: Ignite Your Metabolism with Intermittent Fasting, Protein Cycling, and Keto / James W. Clement, Kristin Loberg. – Gallery Books Gallery Books, a Division of Simon & Schuster, Inc., іs the original publisher.

Охраняется законом об авторском праве. Нарушение ограничений, накладываемых им на воспроизведение всей книги или любой ее части, включая оформление, преследуется в судебном порядке.

© 2019 by James W. Clement

© Перевод на русский язык, оформление, издание на русском языке. ООО «Попурри», 2021

Дерку Пирсону и Сэнди Шоу, чья книга «Продление жизни: Научно-практический подход» (Life Extension: A Scientific Practical Approach) и серия одноименных брошюр 1980-х годов издания вдохновили меня на глубокие исследования в данной области.

Профессорам Джорджу Чёрчу и Дэвиду Синклеру, убедившим меня превратить мои научные наработки по аутофагии в книгу для широкого круга читателей.

Предисловие

Всю свою профессиональную жизнь я занимаюсь изучением биологии, в частности человеческого генома – генетической информации, т. е. ДНК, содержащейся в каждой клетке нашего тела и выполняющей функцию руководства по его эксплуатации. Моя миссия заключается не только в исследовании механизмов этого поразительного кода, некогда казавшегося неразрешимой загадкой, но и в использовании его потенциала для продления молодости человеческого организма. За годы моей работы прогресс в этой области шел семимильными шагами, а в последнее десятилетие особенно ускорился благодаря появлению относительно экономичных техник секвенирования ДНК и инструментов редактирования генома, позволяющих «взламывать» организм человека и менять наши подходы к предупреждению и устранению его неполадок. Мы стоим на пороге совершенно новой эпохи в медицине: каждый день, а порой и каждый час публикуются очередные исследования, пополняющие наш багаж знаний об организме человека и дающие нам подсказки относительно того, как обмануть возраст.

Одним из наиболее захватывающих открытий последнего времени стал интригующий процесс под названием «аутофагия». Ученые исследовали данный процесс на протяжении десятилетий, но точный механизм его действия был обнаружен лишь в 2016 году японским молекулярным биологом Йосинори Осуми, получившим Нобелевскую премию за свой вклад в исследования. Слово «аутофагия» буквально означает «самопоедание», но, как вы сами вскоре убедитесь, все не так пугающе, как звучит. Для организма это естественный способ утилизации и восстановления своего биологического материала во избежание болезней и различных нарушений. Данный механизм был закодирован в генах живых организмов на протяжении миллиардов лет, т. е. возник задолго до появления людей. Его бесперебойная работа необходима каждому из нас, и никто не сможет донести до вас эту мысль лучше, чем Джеймс Клемент. На страницах данной книги вы узнаете все, что должны знать об аутофагии и о том, как оптимизировать способность организма к восстановлению собственных клеток до самой ДНК.

Я познакомился с Джеймсом в июне 2009 года, когда он пришел за расшифровкой своего генома (выполненной компанией Knome, соучредителем которой я как раз тогда стал; она первой начала предлагать услугу полного секвенирования частным лицам) в Гарвардский клуб в Бостоне. Впоследствии Джеймс Клемент пожертвовал свой геном гарвардскому «Персональному геномному проекту», научным руководителем которого я являюсь. Я начал этот проект в 2005 году ради создания общедоступной базы человеческих геномов для проведения исследований в области персональной геномики и персонализированной медицины. Мы хотим дать ученым возможность соотносить генетические данные человека с информацией о его характеристиках и взаимодействии с факторами окружающей среды. Джеймс присоединился к проекту одним из первых: он стал двенадцатым человеком в мире, заказавшим полное секвенирование своего генома. Меня покорило его страстное желание как можно больше узнать о биологии человека и понять, как можно увеличить продолжительность здоровой жизни. Я знал, что в прошлом Джеймс был адвокатом по налоговым делам, а затем владельцем небольшой частной пивоварни, но было видно невооруженным взглядом, что его призвание – биомедицинские исследования. А я, как известно, поддерживаю научные инициативы людей с нестандартным, новаторским мышлением и с совершенно разными познаниями, независимо от их прошлого опыта.

В 2010 году Джеймс пришел ко мне с провокационным вопросом: можем ли мы редактировать гены собственных стволовых клеток и путем многократного их улучшения продлевать себе жизнь? Я ответил, что сама идея великолепна, но беда в том, что мы попросту не знаем, от каких генов зависит продолжительность здоровой жизни. Через несколько месяцев Джеймс пришел ко мне с другой перспективной идеей, основанной на не менее интересном вопросе: о чем нам может рассказать геном людей, сохраняющих превосходное здоровье после ста лет? (В итоге нижним пороговым возрастом испытуемых мы установили 106 лет.) Я стал первым членом научного консультативного совета его «Исследования супердолгожителей», а впоследствии помогал ему подбирать других консультантов, наставлял его и организовывал безвозмездное полное секвенирование генома последних тридцати пяти образцов за счет ресурсов компании Veritas Genetics, соучредителем которой я являлся. Движимый неуемным желанием найти ответы на свои вопросы, Джеймс убедил меня и своих инвесторов сделать эти геномы доступными исследователям со всего мира совершенно бесплатно. Сегодня он сотрудничает с дюжиной учреждений мирового уровня, использующих его базы данных для совершения бесценных открытий в области здорового старения. Некоммерческая организация Джеймса, в деятельности которой я тоже участвую, вслед за этим проектом начала проводить и другие, в том числе исследования, нацеленные на радикальное увеличение продолжительности жизни, искоренение заболеваний, улучшение когнитивной функции и самочувствия, а также на расширение биологических возможностей человеческого организма.

Меня восхищает великая миссия Джеймса – рассказать людям, как прожить долгую и здоровую жизнь, даже если они не выиграли в генетическую лотерею. Много лет я уговаривал его написать книгу об аутофагии для неспециалистов, чтобы обычные люди чуть больше узнали о своем организме и могли более предметно обсуждать этот вопрос с врачом. Книга получилась максимально прагматичной: она рассказывает о том, как замедлить процесс старения и даже обратить его вспять, попеременно активируя аутофагию и mTOR – два важнейших клеточных механизма, с которыми вам предстоит познакомиться. На данный момент это наилучший из известных нам «переключателей», препятствующих старению, и, что самое замечательное, он уже существует внутри вашего организма. Перед вами захватывающая история о том, как правильно пользоваться этим «переключателем»: когда запускать аутофагию, а когда ее приглушать. Все перечисленные стратегии просты и доступны.

Джеймс – один из немногочисленных исследователей, разделяющих мое стремление действовать быстро и улучшать качество жизни людей уже сейчас, при этом давая им возможность жить более ста лет и сохранять молодость тела и духа. Через несколько лет после начала «Исследования супердолгожителей», стоя на пороге 60-летия, Джеймс спросил меня, не стоит ли ему сделать перерыв и заняться научной деятельностью для соискания степени доктора философии, чтобы пополнить свою базу знаний и стать настоящим ученым. Я ответил, что он уже работает над проектом, за участие в котором многие аспиранты продали бы душу, что никто не прочитывает за день столько научных трудов, сколько он, и, самое главное, что ученым человека делает не степень, а публикация научных работ, рецензированных другими учеными. Джеймс последовал моему совету: остался в проекте, успел поработать в соседних областях геронтологических исследований, выступил соавтором множества научных статей и, согласно моим прогнозам, стал отличным ученым.

На мой взгляд, данная книга делает сложную биологию понятной и даже увлекательной. Вам предстоит узнать о себе много нового и, будем надеяться, полюбить биологию не меньше, чем мы с Джеймсом. Аутофагия является одним из секретов здоровья нашего организма, и чем успешнее мы будем использовать ее потенциал, тем качественнее будет наша жизнь сейчас и на склоне лет.

Введение

Переключатель

Настоящий трагизм жизни заключается в том, что старыми становятся слишком рано, а мудрыми слишком поздно.

Несколько лет назад в медицине произошла тихая революция, поднявшая волну обсуждений в научных кругах, но почти не замеченная светским обществом. Позвольте спросить: какие «секреты» долгой и здоровой жизни вам первыми приходят на ум? Наверняка это нормальный уровень сахара в крови, здоровый вес и хорошая физическая форма. Все эти цели, безусловно, правильные, но самое главное остается за кадром: каждая из них является лишь инструментом, запускающим поразительный омолаживающий процесс – аутофагию. С ее помощью наше тело уничтожает и перерабатывает опасные, поврежденные органеллы[1] и частицы, а также патогены[2] из своих клеток, таким образом улучшая состояние иммунной системы и существенно снижая риск развития рака, сердечно-сосудистых заболеваний, хронических воспалительных процессов, остеоартрита и неврологических расстройств – от депрессии до деменции. Аутофагия запускается тогда, когда в клетках подавляется активность специфического белка под названием mTOR. Именно этот комплекс я называю переключателем.

Ваше тело состоит из триллионов клеток[3], бо́льшая часть которых образована схожими структурами со схожими функциями. Эти структуры не только повторяются во всех клетках вашего организма, но и гомологичны клеткам остального животного мира и сопоставимы с бактериями, с которых началась эволюция жизни на Земле. В клетках непрерывно протекает множество химических реакций, необходимых для поддержания жизни и здоровья их самих и, как следствие, всего организма. Эти химические реакции взаимосвязаны и во многих случаях соединены многообразными сигнальными путями. Совокупность происходящих внутри клетки процессов называется клеточным метаболизмом. Одним из таких процессов является и mTOR-сигналинг, осуществляющийся почти в каждой клетке организма. Эффективность фактически всех известных нам вмешательств, направленных на увеличение продолжительности жизни, основана на его подавлении. Значительная часть данной книги будет посвящена детальному рассмотрению того, как эти вмешательства – о некоторых вы, возможно, даже не слышали – воздействуют на сигнальный путь mTOR и, управляя им, периодически запускают механизм аутофагии.

Переключатель, т. е. mTOR, можно сравнить с регулятором освещенности: поворачиваете его в одну сторону – яркость света увеличивается, поворачиваете в другую – уменьшается.

Хотя эволюция предусмотрела постоянное перемещение этого биологического переключателя между режимами роста (активности mTOR) и восстановления (аутофагии), в силу своего образа жизни современный человек бо́льшую часть времени находится в режиме роста и редко, почти никогда, – в режиме восстановления. В режиме роста движение клеточных «мусоровозов» останавливается, и организм не имеет возможности избавляться от биологических отходов – белков с нарушенной структурой, патогенов и дисфункциональных органелл. Слово «аутофагия» переводится с греческого как «самопоедание». Так называется естественный механизм самоочищения, свойственный большинству клеток нашего организма. Ученые уже на протяжении нескольких десятилетий знают о существовании этой жизненно важной внутренней системы переработки мусора, но лишь в последние несколько лет мы сумели понять, как и почему она работает. В 2016 году открытие механизма аутофагии принесло японскому микробиологу Йосинори Осуми из Токийского технологического института Нобелевскую премию по физиологии или медицине. Его работа пролила свет на принцип действия аутофагии и привела к появлению новой парадигмы медицины, которая, по мнению некоторых, является главным открытием XXI века.

Если вы старше 25 лет, то могу вас огорчить: технически вы уже стареете. Строго говоря, стареть вы начали уже в тот день, когда родились. Но через два с половиной десятилетия после рождения определенные биологические процессы переключились на повышенную передачу, и с точки зрения физиологии кривая вашей жизни начала движение вниз. Изменились внутриклеточные процессы, поменялся уровень гормонов роста (вы ведь заметили, что перестал увеличиваться ваш рост и размер ноги), немного замедлился метаболизм, достигли своего пика мышечная и костная масса, а головной мозг приблизился к финалу своего формирования. Задолго до того, как вы заметили первую морщинку или потускнение кожи из-за того, что поздно легли спать, почувствовали себя килограммов на пять тяжелее, чем в старших классах, начали испытывать непривычные симптомы вроде необъяснимой усталости или бессонницы, истинные причины этих внешних сигналов развивались где-то внутри вашего организма. Изменения не происходят за одну ночь, хотя порой кажется именно так.

Мы живем в эпоху удивительных возможностей для поддержания здоровья благодаря тому, с какой скоростью движется прогресс в познании человеческого организма и в развитии аналитических и диагностических технологий. Грубые и часто дорогостоящие химические, молекулярные и оптические инструменты XX века уступили место высокоточным и доступным инструментам XXI века. Оборудование, которым сейчас оснащена моя лаборатория, еще несколько десятилетий назад казалось неслыханным для частной исследовательской компании. Скорость публикации научных исследований мирового уровня в области биологии и медицины растет в геометрической прогрессии. И мы стремительно врываемся в новую эру – эру повышенного контроля над риском заболеваний и продолжительностью жизни. С каждым днем ученые все лучше понимают процессы, происходящие внутри клеток человеческого организма. Однако эта важная новая информация, которая должна была бы влиять на многие наши решения, касающиеся здоровья и образа жизни, по большей части остается неизвестной правительственным чиновникам, составляющим рекомендации по поводу здравоохранения, и врачам, заботящимся о нашем здоровье. С этими знаниями мы могли бы делать более информированный выбор в вопросах своего физического благополучия. Сегодня мы уже не боимся умереть от заразных или инфекционных заболеваний, пожинавших страшный урожай человеческих жизней в прошлом веке, но наше здоровье продолжает страдать из-за неумеренного потребления неправильной пищи и недостаточного уровня полезной для здоровья физической деятельности. Между тем многие возрастные заболевания можно предотвратить путем изменения привычек питания и образа жизни, а также использования революционных медицинских препаратов и определенных биологически активных добавок.

В 2019 году один из самых престижных медицинских журналов The Lancet опубликовал тревожные результаты некоего исследования: каждая пятая смерть в мире сегодня наступает вследствие неправильного питания[4]. И дело не в отсутствии доступа к качественным, питательным продуктам; люди едят слишком много сахара, соли и мяса, что ведет к развитию сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, диабета и деменции – главных недугов современной цивилизации. Это значит, что каждый год 11 миллионов человек преждевременно исчезают с лица планеты, поскольку употребляют нездоровую пищу. Даже от курения табака и гипертонии умирает меньше людей. Ученые, проводившие то исследование, приняли во внимание возраст, пол, страну проживания и социально-экономический статус испытуемых. Неправильные пищевые привычки негативно влияют на здоровье людей независимо от вышеперечисленных факторов, т. е. питание является главной причиной хронических заболеваний в сегодняшнем мире – постыдный факт, учитывая, что нам больше не приходится собирать корешки и охотиться на мамонтов.

Незадолго до данной публикации закончилось еще одно исследование, организованное факультетом всемирного здравоохранения Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл[5]. В ходе его проведения ученые определили процент американцев с нормальным обменом веществ, т. е. с таким, при котором наблюдается идеальный уровень пяти показателей: уровня сахара в крови, триглицеридов (жиров крови), ЛПВП-холестерина («хорошего»), кровяного давления и окружности талии, – поддерживаемый без помощи медикаментов. В своей работе они учли данные «Национального исследования состояния здоровья и питания», собранные за 2009–2016 годы и охватившие 8721 жителя США. Целью исследования, проведенного Университетом Северной Каролины, было выявление процентного соотношения взрослого населения с повышенным и пониженным риском развития хронических заболеваний.

В результате сложных вычислений было установлено, что лишь 12,2 процента американцев, т. е. один из восьми, имеет хороший обмен веществ – еще один постыдный факт, учитывая, что все вышеупомянутые параметры хорошо поддаются контролю.

Нас убивает не только вредная еда, но и ее главный сообщник – размер порций. Многие современные продукты питания намеренно создаются с расчетом на то, чтобы мы съедали их как можно больше. В итоге пищи получается слишком много, а полезных питательных веществ слишком мало. Таков парадокс современности: мы имеем беспрецедентную возможность питаться максимально правильно благодаря доступности множества полезных натуральных продуктов и прогрессивных методик их производства и распределения, позволяющих нам круглый год покупать, например, свежие фрукты и овощи, но в то же время наш рацион становится все менее здоровым и опасно калорийным. Мне больно видеть, как человек заказывает в кафе полную тарелку пышных оладий с доброй порцией сладкого сиропа, а к ним еще жареный бекон и сырную пиццу. Да, мне приходилось такое наблюдать, и здесь на этой тарелке я вижу только диабет в качестве основного блюда и сердечно-сосудистые заболевания на десерт. Мы заслуживаем гораздо лучшего.

Не помогает и полная неразбериха в вопросах диет и правильного питания, лишь добавляющая тревог людям, которые стараются принимать правильные решения на благо своей талии и здоровья. Взять хотя бы вечный спор поборников низкоуглеводной и низкожировой диет или противостояние вегетарианцев и мясоедов. СМИ неустанно атакуют нас противоречивыми утверждениями, а производители продуктов питания – сомнительными заверениями. Продовольственная тема стала невероятно поляризованной и политизированной. Еда должна быть источником радости и жизненных сил, а не страха и болезней. Мы слишком редко задумываемся о взаимосвязи между тем, что мы едим, и риском развития у нас определенных заболеваний. Мы знаем, что курение вызывает рак легких, но в какой степени потребление слишком большого количества сладких газированных напитков, булочек и чизбургеров увеличивает риск развития болезни Альцгеймера, ишемической болезни сердца или рака толстой кишки? Эти связи не настолько очевидны.

Стараниями современной пищевой промышленности и ушлых маркетологов американцы с каждым годом становятся все менее здоровыми. Но спешу вас обрадовать: измениться можно!

Я рос в 1960–70-е годы типичным «ботаником» со Среднего Запада. Тогда я был увлечен космосом и нейробиологией. В колледже моими основными предметами были политология и психология (с упором на нейропсихологию), а на втором курсе я работал над совместным проектом с одним нейрофизиологом, что позволило мне стать соавтором статьи, опубликованной в журнале Science. После окончания колледжа я год работал в команде временного президента сената Миссури, а затем пошел учиться на юриста. На последнем курсе юридического колледжа Калифорнийского университета в Сан-Франциско я прочитал книгу Дерка Пирсона и Сэнди Шоу «Продление жизни: Научно-практический подход», которая произвела на меня неизгладимое впечатление. Мне даже захотелось сменить сферу деятельности и стать молекулярным биологом, но жена, в то время тоже изучавшая юриспруденцию, отговорила меня от этой затеи. Однако искра нереализованной идеи теплилась во мне следующие 20 лет. Я долго работал адвокатом, пробовал себя в бизнесе (одним из моих коммерческих проектов был культовый паб-пивоварня возле кампуса Корнеллского университета в Итаке, штат Нью-Йорк) и в конечном итоге вернулся к давней мечте.

В начале 2000-х годов я присоединился к зарождавшемуся тогда движению за увеличение продолжительности жизни. Я работал волонтером в нескольких организациях, занимающихся вопросами долголетия, а позже руководил Всемирной трансгуманистической ассоциацией – организацией, занимавшейся проблемой расширения человеческих возможностей при помощи технологий. Вместе c моим хорошим другом Дэном Стоическу мы соучредили журнал h+ Magazine, которым руководили следующие несколько лет, пригласив в качестве редактора Р. У. Сириуса. (Доктор Стоическу имеет докторскую степень по фармацевтике и стал вторым человеком в мире, заказавшим полное секвенирование своего генома, заплатив за это круглую сумму в 350 тысяч долларов.) При поддержке Дэна большую часть 2008 и 2009 годов я посещал биотехнологические и медицинские конференции, лаборатории специалистов, исследующих стволовые клетки, клонирование и генную терапию, а также читал научные труды и статьи в разных областях, связанных с долголетием и сохранением здоровья в старости. Меня крепко зацепило.

В ноябре 2009 года я попал в самый первый набор «Лидерской программы» Университета Сингулярности – бизнес-инкубатора в Кремниевой долине, основанного Питером Диамандисом и футуристом Рэем Курцвейлом с целью решения мировых проблем посредством так называемых экспоненциальных технологий. Речь идет об инновациях, которые приводят к стремительному прогрессу и трансформируют основные отрасли промышленности, а также затрагивают все аспекты нашей жизни. К примерам относятся искусственный интеллект (ИИ), виртуальная и дополненная реальность, обработка больших объемов данных, роботы и беспилотный транспорт. Обращаясь к участникам «Лидерской программы», Диамандис и Курцвейл побуждали их при работе над любым интересующим их проектом мыслить масштабно, т. е. спрашивать себя: «Как я могу помочь миллиарду человек?» Именно там и тогда я решил, что хочу сосредоточить все свои будущие усилия на увеличении продолжительности здоровой и полноценной жизни для каждого человека.

В начале 2010 года я запустил «Исследование супердолгожителей», чтобы выяснить, как люди старше 106 лет смогли избежать смертельных недугов: рака, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний. Мне удалось заручиться поддержкой лучших ученых, включая Джорджа Чёрча из Гарвардского медицинского колледжа и Жоао Педро де Магальяэса из Ливерпульского университета, которые по сей день остаются научными консультантами в моей некоммерческой организации медицинских исследований. За следующие несколько лет мы с коллегой, объездив Северную Америку и Европу, собрали более шестидесяти образцов крови долгожителей в возрасте 106 лет и старше.

С начала декабря 2009 года я стал прочитывать от пяти до десяти научных статей в день на тему биологии старения, и к июню 2019 года их набралось уже более 18 тысяч. В 2013 году я решил с головой погрузиться в тему кетогенной (с очень низким содержанием углеводов) диеты, которую незадолго до этого начал испытывать на самом себе, голодания (интервального и продолжительного) и ограничений рациона питания (по калорийности и по белковому компоненту). Я хотел понять, чем обусловлен положительный эффект этих диетологических принципов и одинаков ли тот механизм, посредством которого они улучшают здоровье и увеличивают продолжительность жизни.

Мне кажется, в данной книге есть ответы на эти вопросы, потому что примерно на пятисотой статье я понял, что секретом более долгой и здоровой жизни может быть внутриклеточный комплекс под названием mTOR и процесс, запускаемый при подавлении его активности, т. е. аутофагия. Как выяснилось, главной причиной, по которой диета с очень низким содержанием углеводов, интервальное голодание и ограничение калорийности рациона могут способствовать долголетию, является изменение положения этого метаболического переключателя. В следующей полутысяче статей я пытался найти пробелы в данной гипотезе, а в декабре 2013 года представил свои соображения наставнику, доктору Джорджу Чёрчу, профессору генетики Гарвардского медицинского колледжа, и доктору Дэвиду Синклеру, другу и еще одному знаменитому профессору этой школы. Они оба пришли к выводу, что я нахожусь на верном пути, и посоветовали по возможности продолжать исследования. Именно Дэвид убеждал меня написать эту книгу и поделиться своими знаниями с другими учеными, профессиональными медиками и общественностью. Между тем количество литературы на тему mTOR и аутофагии стремительно росло, и вскоре я с головой погрузился в исследования, продолжая двигаться вперед по пути радикального увеличения продолжительности жизни. (Кстати, мой номер участника в гарвардском «Персональном геномном проекте» – 145, мой идентификационный код – hu82E689. Если вам интересно, можете скачать мой полный геном и информацию о моем здоровье по адресу https://my.pgp-hms.org/profile/hu82E689. Я горжусь тем, что стал двенадцатым человеком в мире, заказавшим полное секвенирование своего генома. Это было в начале 2010 года.)