Обмеження калорій, гормезис та те, що ми про це дізнаємось; еволюція; Суспільство, Спорт,
Джош Міттледорф, переклад Філіппа Деланге (оригінал тут)
Якщо старіння спричинене молекулярними пошкодженнями, то шкода, як очікується, прискорить старіння. Якщо гормезис завдає шкоди і уповільнює старіння, тоді старіння не спричинене шкодою. Тож логічне пояснення полягає в тому, що старіння не спричинене накопиченням збитків.
Я вже писав про гормезис, дивну тенденцію живих істот відпускатись, коли умови сприятливі, та ефективніші, коли життя складніше. Лабораторні тварини живуть довше, коли вони недоїдають, піддаються дії токсинів або радіації, патогенних мікроорганізмів або занадто високих або занадто низьких температур. У цій статті я розповім більше про обмеження калорій, що є найпростішим прикладом гормезису пізніше. Тоді я спробую розширити та уточнити свою позицію щодо наслідків гормезису для еволюції та для нашого розуміння старіння.
Вперше я познайомився з гормезисом, коли вперше зацікавився старінням, хоча на той час я не знав цього слова. У 1996 році я вперше дізнався, що багато тварин жили довше, коли їх недоїдали, і що їх довголіття продовжувало зростати із обмеженням споживання калорій аж до голоду. Логічний висновок: дивно, що тварини здатні щось робити, коли вони голодні, а вони вже не в змозі, коли їм вистачає їсти.
Якщо у тварин зменшується тривалість життя, коли у них є вся необхідна їжа, це означає, що їх гени не «еволюціонували», щоб надати їм максимальне довголіття.
Тому старіння повинно бути "добровільним" у сенсі генетичної програми, розробленої природним відбором. Простіше кажучи: якщо метаболізм тварин "намагався" жити якомога довше, тоді "якомога довше" повинно було бути довшим, коли їжі було вдосталь і коли не було бойових захворювань, відновлюючи пошкодження клітин, спричинені радіацією або травмою - або витрачаючи енергію на біг.
Саме цей аналіз переконав мене, що я маю зіграти певну роль у галузі еволюційного аналізу старіння. 18 років тому це було припущення, засноване на одній інформації, але все, що я дізнався з тих пір, інтенсивно вивчаючи предмет, підтвердило цей аналіз: старіння запрограмоване в наших генах.
Існує багато інших форм гормезису, про які я вже говорив у попередній публікації.
Іншим доказом є те, що генетична основа старіння дуже стара: гени, що регулюють тривалість життя, надзвичайно близькі у видів, таких різноманітних, як глисти, миші, навіть дріжджі, хоча вони є частиною гілок еволюційного дерева, яке розходилося півмільярда років тому. Звичайно, ми поділяємо багато інших генів із цими примітивними формами життя, але всі вони беруть участь у центральних процесах метаболізму клітин, таких як реплікація, транскрипція та вироблення енергії. Ми можемо лише зробити висновок, що природа ставилася до старіння як до центрального процесу життя.
Чим більше ми дізнаємось про фізіологічні механізми старіння, тим більше здається, що деякі з них можна запобігти, а інші виглядають прямо як навмисне самознищення. Наприклад, наприкінці життя гени, що кодують захисні ферменти, такі як убихінон або глутатіон, знижуються, тоді як сигнали, що посилюють запалення, значно посилюються, до того моменту, коли це стає ризиком, фактором великого ризику раку, коронарного серця хвороба та хвороба Альцгеймера.
Експерименти з обмеження калорій
Зв'язок між "меншою кількістю їжі" та "довшим життям" сягає сучасних наукових досліджень. Гіппократ натякає на це. У 15-му столітті у Венеції Луїджі Корнаро написав книгу "Про помірне життя", де записав свій особистий досвід із обмеженням калорій… плюс півлітра вина на день. Корнаро прожив 102 роки. Бенджамін Франклін писав у альманасі бідного Річарда «щоб подовжити своє життя, зменшити харчування. "(1733).
Під час Великої депресії 1930 року в США проблема глобального недоїдання багато обговорювалася в США. Як це вплине на здоров’я та довголіття людей, якщо їм не вистачить їсти? Клайв Маккей був молодим дослідником в Корнельському університеті, коли отримав стипендію для вивчення взаємозв'язку між затримкою росту і довголіттям у щурів.
Маккей не мислив за допомогою гормонів, і еволюція була далеко від його думок. Насправді його міркування базувалося на дискредитованій сьогодні теорії "норми життя". Він думав, що, можливо, зростання, розвиток і старіння синхронізовані із загальним годинником, і тому, якщо ми зупинимо зростання, то, можливо, ми також затримаємо старіння.
Маккей контролював раціон своїх щурів, даючи їм достатньо їсти, щоб вони не загинули, не дозволивши їм набрати вагу. Ці експерименти з недоїданням дали вражаючі результати, але їх значення не було визнано, і близько півстоліття мало наслідків.
Відродження обмеження калорій відбулося, коли Рой Уолфорд працював "внутрішнім лікарем" в експерименті "Біосфера II" в Арізоні з 1991 по 1993 рік.
Біосфера II була герметичним середовищем, в якому біонавти вирощували власну їжу, переробляли воду і навіть використовували фотосинтез для отримання свого кисню. Але продуктивність сільського господарства була набагато нижчою від очікуваної, і команда не мала достатньої кількості їжі. Уолфорд зазначив, що недоїдання біонавтів мало неймовірні результати для здоров'я, а також робило їх надзвичайно дратівливими.
Протягом багатьох років проводились експерименти з: дріжджовими клітинами, глистами, плодовими мухами та іншими видами комах, павуками, ракоподібними, рибами, різними видами гризунів, собаками, конями та резус-мавпами. Проект Вашингтонського університету відстежував подорожі здоров’я людей, які практикують обмеження калорій, хоча порівняння за рівнем смертності давно не було доступним. Короткоживучі тварини, як правило, демонструють пропорційно більше продовження життя, але переваги для здоров’я та довголіття були виявлені, зокрема, у мавп, які тривають 25 років.
Передчуття Маккея щодо годинника на тілі та повільнішого розвитку виявилося в кращому випадку частково правильним. Обмеження калорій працює навіть тоді, коли воно починається у дорослих тварин. Збільшення тривалості життя не таке велике, як коли обмеження калорій починається раніше, але якісно ефект такий же.
Обмеження калорій збільшує як середню тривалість життя, так і максимальну тривалість життя. Набагато легше збільшити середню тривалість життя, запобігаючи передчасній смерті, ніж насправді зменшуючи старіння. Сигнал уповільнення старіння часто бачиться на впливі останніх, хто вижив, тому що саме там він демонструє найбільше. Іноді різниця ілюструється кривими, які виглядають так:
Результат обмеження калорій зазвичай виглядає як діаграма праворуч, яку часто називають "справжнім Маккеєм".
Прості короткоживучі тварини, як правило, демонструють (пропорційно) кращу реакцію на обмеження калорій, ніж тварини, які мають більший термін життя. Правильно вигодовані лабораторні черв’яки живуть лише 10 днів, але якщо вони перебувають у голодному стані на ранніх стадіях життя, вони переходять у призупинений стан, який називається «дауер», тобто щось середнє між сплячкою та спорами. Dauers дуже стійкі до спеки, холоду, зневоднення та інших речей, які зазвичай вбивають хробака, і вони можуть вижити до чотирьох місяців без їжі. Житель просто достатньо "живий", щоб відчувати їжу та воду в своєму оточенні, і коли це трапляється, він "повертається" живим і відновлює свій ріст із стану, яким був раніше.
Лабораторні миші, як правило, живуть два роки, і на сильно зниженій калорійності вони можуть вижити до трьох років. Зазвичай собаки живуть ще два роки за обмеженням калорій. Чим довший термін служби, тим менше пропорційний виграш. Статті в пресі можуть змусити вас думати, що в експериментах з резус-мавпами довголіття було мало або взагалі не було, але особисто я виявив, що результати були позитивними, хоча було багато цікавих ускладнень.
Обмеження калорій для людей викликало багато хвилювання. Це індивідуальна практика. Деякі люди довгу частину свого життя страждають від надмірної ваги, намагаючись контролювати свою вагу; інші дуже худі і практикують залізну дисципліну, щоб бути ще худшими. Існує велика різниця між людьми, які вживають багато харчових добавок, і людьми, які хочуть бути "простими" або "палео".
Найбільша варіабельність спостерігається у спорті: деякі люди з обмеженням калорій також займаються високою інтенсивністю. Заняття спортом збільшують тривалість життя незалежно від обмеження калорій, а також мають негайну користь для здоров’я: спорт - найпотужніший антидепресант, з відомими довготривалими ефектами. Особисто я схильний брати участь у цій школі думок. Інші, хто уникає займатися спортом, оскільки фізичні вправи споживають калорії, і це обов’язково передбачає більше їжі. Вони рахують калорії, а не відстежують свою вагу. Швидше, люди в цьому напрямку думок дотримуються думки, що спорт збільшує середню тривалість життя, але не максимальну тривалість життя (див. Дві таблиці вище), тому насправді він фактично не уповільнює старіння. Відповідь полягає в тому, щоб переформулювати проблему: так, є 2% щасливців, які житимуть довго, незалежно від того, роблять вони заклинання чи ні, але є 50% людей, які вводиться в оману, думаючи, що вони є частиною цих 2% . Читайте історії про це та вирішуйте на CRsociety.org.
Звичайно, є багато інших людей, які вирішили, що дискомфорт і дисципліна, пов'язані з обмеженням калорій або фізичними вправами, є надто дорогою ціною, яку потрібно заплатити за (значне) поліпшення здоров'я або (скромну) збільшену тривалість життя.
Важливим наслідком експериментів з обмеженням калорій є те, що тривалість життя продовжується не завдяки фізіологічній дії, а завдяки впливу біологічних сигналів. Це основне повідомлення для розуміння еволюції. Старіння - це не просто накопичення шкоди, оскільки деградація може затримуватися за допомогою хімічних сигналів або "вказівок" метаболізму.
Ось зразок деяких досліджень, які це демонструють.
У лабораторії Синтії Кеньон при UCSF експерименти показали, що запаху їжі, буквально і в переносному значенні, фактично не вживаючи калорій, було достатньо, щоб заперечити деякі наслідки обмеження, що продовжують життя.
У тій же лабораторії ми виявили один із генів, який діє у відповідь на обмеження калорій: DAF16. Зелені були розроблені генетично, щоб ген DAF16 містився лише в їх м’язових клітинах, або лише в клітинах їх нервової системи, або лише в клітинах їх шлунково-кишкового тракту. Експерименти з цими «мозаїчними» хробаками показали, що саме нервова система контролює тривалість життя.
В експериментах з гризунами годування по черзі подовжує тривалість життя, хоча тварини в день їдять стільки, що вони можуть харчуватися, що вони поглинають приблизно таку ж кількість калорій, як і тварини.
Теорія обмеження калорій: що вони зрозуміли і що пропустили
Перше (нині стандартне) пояснення, що пов’язує адаптацію з обмеженням калорій до еволюції, було запропоноване мишачими генетиками в лабораторії Джексона в Бар-Харбор, де для лабораторій усього світу розводять різні види мишей. Це було в 1989 році! Протягом перших півстоліття в історії досліджень обмеження калорій ніхто не думав встановлювати зв'язок між цією основною адаптаційною реакцією та еволюцією.
Гаррісон та Арчер запропонували теорію, згідно з якою відповідь на обмеження калорій походить від адаптації до голоду. Під час голоду тварині не потрібно розмножуватися, оскільки його нащадки, швидше за все, будуть голодувати. Краще берегти ресурси і намагатися пережити голод. Насправді тварини, які пережили б голод, мали б можливість доставляти своїх дитинчат у середовищі, де їжі знову буде багато, а конкуренція за цю їжу зменшується через голод. Їхні гени можуть засіяти оновлену популяцію з більшою ймовірністю успіху.
З моєї точки зору, це абсолютно правильно. Але вони не дослідили наступний крок із вирішальним питанням: що змушує голодних тварин жити довше? Ця нечітка ідея "збереження ресурсів шляхом не розмноження" пояснює, чому самки не розмножуються, коли голодують, але, можливо, це не потребує пояснень.
Самці зберігають свою плодючість навіть тоді, коли вони перебувають під обмеженням калорій, а самки, які не розмножуються, не живуть довше. Насправді вони, швидше за все, житимуть менш довго. Це показує, що продовження життя не викликане обмеженням розмноження. Це два незалежні сигнали: один «вимикає» родючість, а інший «включає» довголіття. Ось моя стаття на цю тему.
Ще раз повідомляємо, що старінням керують сигнали, а сигнал старіння не такий, як сигнал контролю відтворення. Ідея "збереження ресурсів" є ілюзією, оскільки старіння не викликане виснаженням ресурсів.
Чому так багато розумних біологів пропустили це повідомлення ?
Більшість біологів були введені в оману теорією еволюції. Це трапляється як безпосередньо (тому що вони розуміють фундаментальний конфлікт між ідеями "еволюційної" природи старості та "егоїстичним геном"), так і опосередковано (оскільки вони занурені в культуру, яка шанує природу.), І що вони вважають, що природа зробив кожну особу якомога міцнішою та довговічнішою).
Погляд Дарвіна на природний відбір був таким: правило гри полягає в тому, щоб перемагати в змаганні еволюції, виживати і залишати більше нащадків, ніж ваші співвітчизники. Старіння руйнує нашу конкурентоспроможність і зменшує нашу родючість. Старіння - це протилежність фітнесу, і думка про те, що старіння може бути "адаптивним", здається абсурдною.
Але це те, що нам говорить природа, тому нам краще знайти спосіб переосмислити наші теорії, щоб вони відповідали реальності.
Як я вже згадував минулого тижня, теорії Гаррісона та Арчера про обмеження калорій показують нам, де теорію еволюції потрібно виправити. Тварини не тільки пристосовані бути індивідуальними конкурентами, але й бути членами стабільної екосистеми. Знищення екосистеми є цілком реальною небезпекою. Це може статися за одне покоління, і, швидше за все, це саме те, що багато разів відбувалося в минулому. Результатом природного відбору в екосистемах сьогодні є світ відносної стабільності та гомеостазу. У своїх попередніх публікаціях я пояснив свою теорію старіння населення і написав кілька статей на цю тему.
Підсумовуючи
Голод за своєю природою присутній скрізь і особливо небезпечний для громади. Голод трапляється у кожного з певними видами: якщо я не можу знайти їжу, є велика ймовірність, що ви не зможете знайти їжу. Природний відбір відповів на це, розробивши людей з індивідуалізованою смертю, тому вони не всі помирають одночасно. Найкраще, природний відбір подбав про те, щоб зняти тиск, коли настає голод, адже коли група людей голодує, останнє, що потрібно громаді, - це померти від старості.
Оригінальна стаття тут (щоб мати всі посилання, зокрема)
Веб-сайт Джоша Міттледорфа тут.
Майже на льоту переклад за допомогою "Dragon Dictate". Пекельна штука !