Кислород. Молекула, изменившая мир

Любопытно, что аналогичный эффект может оказывать карнитин. Мы говорили о карнитине в главе 9 в связи с функцией витамина С. Карнитин участвует в переносе жиров в митохондрии, где они используются в качестве топлива, и в выведении из митохондрий неизрасходованных органических кислот. Человек может синтезировать карнитин из витамина С, но какое-то количество получает с пищей. Один из симптомов цинги — общая слабость — может объясняться недостаточностью карнитина. Пищевые добавки карнитина уже много лет используются для поднятия тонуса и защиты миокарда и других мышц. Карнитин выполняет не только транспортную функцию: он меняет липидный состав митохондриальных мембран и восстанавливает содержание кардиолипина. И это далеко не косметический эффект: старые крысы, которым дают карнитин, становятся гораздо более энергичными и активными.

Однако карнитин — не панацея. В частности, он повышает выделение митохондриями свободных радикалов и усиливает окислительный стресс. Возможно, именно по этой причине его применение не дает положительных результатов при лечении пациентов с такими возрастными заболеваниями, как болезнь Альгеймера. Однако прооксидантное действие карнитина подавляется антиоксидантами, например липоевой кислотой, и это сочетание дает неплохие результаты. В серии статей, опубликованных в 2002 г. в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, Брюс Эймс и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли показали, что карнитин в сочетании с липоевой кислотой улучшал целостность и функцию и повышал энергетический потенциал митохондрий старых крыс. Как заметил Брюс Эймс, «Старые крысы поднялись и станцевали макарену». Крысы также лучше справлялись с различными тестами на качество памяти и умственных способностей. Пока мы не знаем, может ли человек выиграть от приема карнитина, но этот вопрос уже привлек к себе значительный научный интерес, и в настоящее время проводятся клинические испытания нескольких препаратов[102]. Кроме того, витамин С в высоких дозах, вероятно, может усилить синтез карнитина, но об этом мало что известно, мы слишком сконцентрировались на антиоксидантных свойствах витамина.

Физические упражнения тоже благотворно сказываются на состоянии митохондрий. Как мы уже обсуждали, здоровье популяции митохондрий определяется скоростями их репликации и распада. В старых тканях поврежденные митохондрии распадаются медленнее, чем здоровые, поскольку скорость репликации митохондрий в таких тканях очень низкая. Постепенно в популяции начинают преобладать поврежденные митохондрии. Разорвать этот порочный круг можно с помощью физических упражнений. Для выполнения физической нагрузки нам требуется больше энергии, а это стимулирует репликацию митохондрий. В таких условиях быстрее всего реплицируются самые здоровые митохондрии, что омолаживает популяцию. Но, как обычно, и здесь нас подстерегают опасности: слишком большая нагрузка вызывает больше окислительных повреждений, чем излечивает, и трудно понять, на каком уровне вред пересиливает пользу. Думаю, умеренная физическая нагрузка на свежем воздухе, такая как ходьба или плавание, является оптимальным вариантом. Я не могу сказать, решает ли такую же задачу умственная деятельность. Считается, что обучение и мыслительный процесс защищают от развития болезни Альцгеймера, но мы не знаем почему. Возможно, умственная деятельность заставляет обновляться митохондрии клеток мозга.

Митохондриальная медицина — динамично развивающаяся область исследований, пережившая негативный опыт антиоксидантной терапии. Мы усвоили урок: недостаточно просто «проглотить» антиоксидант и надеяться на лучшее. Нужно найти способ воздействовать на митохондриальные мембраны с помощью активаторов метаболизма (таких, как карнитин), антиоксидантов (таких, как липоевая кислота или кофермент Q), гормонов (мелатонин или тироксин) или каких-то других пока неизвестных факторов. Это практически наверняка потребует интегрированного физиологического подхода. Нам еще многое предстоит узнать о работе митохондрий. На этом пути неизбежно будут возникать трудности, но я верю, что мы все же разберемся в сути проблемы. Если мы когда-нибудь сможем увеличить продолжительность здоровой жизни до 130 лет, я думаю, значительная заслуга в этом будет принадлежать митохондриальной медицине.

Рассматривая эволюцию через призму кислорода, мы начинаем воспринимать нашу собственную жизнь и смерть в новом ракурсе. Если вода — основа жизни, кислород — ее мотор. Не будь кислорода, жизнь на Земле никогда не создала бы ничего сложнее морского ила, и в конечном итоге Земля, возможно, осталась бы стерильной, как Марс или Венера. Благодаря кислороду жизнь расцвела во всем своем невероятном разнообразии: животные, растения, половое размножение, система двух полов, сознание. Но вместе со всем этим появились старение и смерть.