Słowa kluczowe: dieta niskokaloryczna, mimetyki restrykcji kalorycznych, glutamina, kofeina, teanina, kurkuma, sylimaryna, rapamycyna, ATP, kinaza mTOR, PPAR, autofagia, długowieczność.
O chwili, kiedy kilkanaście lat temu zaobserwowano, że niskokaloryczna dieta poprawia kondycję zdrowotną i przedłuża czas życia zwierząt laboratoryjnych, wielu naukowcom spędza sen z powiek jedna myśl – jak wykorzystać te obserwacje, by uchronić przed chorobami człowieka i przesunąć o kilkadziesiąt lat nieuchronny kres jego egzystencji?…
Jeden z kierunków badawczych skupia się tutaj na poszukiwaniu substancji naśladujących efekty działania diety niskokalorycznej, nazwanych roboczo: mimetykami restrykcji kalorycznych. Pozornie badania takie wydają się niepotrzebne; wystarczy przecież jeść bardzo mało i spokojnie oczekiwać nadejścia zdrowej, późnej starości. Na pewno można i tak… Trudno jednak znaleźć kogoś przy zdrowych zmysłach, kto dobrowolnie, entuzjastycznie podejmie ponad stuletnią głodówkę.
Pierwsze niepowodzenia.
Pierwsze, zakończone niedawno próby, podjęte z takiego typu środkami, nie przyniosły zadowalających rezultatów. W naukach medycznych o powodzeniu decyduje bowiem trafna diagnoza… Do niedawna jeszcze uważano, że życie skraca nam glukoza penetrująca w nadmiarze nasz organizm, kiedy odżywiamy się nad zbyt obficie. To bowiem w glukozę właśnie zamienia się większość spożywanego przez nas pokarmu, szczególnie zaś tzw. produkty węglowodanowe: słodycze, kasze, makarony, pieczywo. W efekcie zachodzących we wnętrzu organizmu przemian glukozy powstają – jako produkty uboczne – szkodliwe molekuły niszczące komórki, sprzyjające chorobom wieku późnego i procesom starzenia się organizmu. Stawiając taką właśnie diagnozę, badacze testowali środki hamujące przemiany glukozy. Doświadczenia zakończyły się całkowitym niepowodzeniem, gdyż hamowanie przemian glukozy przynosiło organizmowi więcej szkody, aniżeli pożytku.
Nowe spojrzenie.
Aktualne badania pozwalają nam spojrzeć na całe to zagadnienie z nieco innej strony: nie tyle winna jest tutaj sama glukoza, co końcowy produkt jej przemian – jak również innych, podstawowych składników pokarmowych – ATP. Organizm spala bowiem składniki pokarmowe, magazynując ich energię w cząsteczkach ATP. Tak więc – ostatecznie – to właśnie wysoki poziom ATP informuje komórkę o tym, że korzystamy pełnymi garściami z dobrodziejstw obficie zastawionego stołu.
We wnętrzu każdej komórki egzystuje enzym pełniący funkcję czujnika poziomu ATP – kinaza mTOR. Kiedy rejestruje wysokie stężenie tego związku w swoim otoczeniu, uznaje, że dieta nasza obfituje w składniki odżywcze i że warto gromadzić je na zapas; aktywuje nasze geny do produkcji elementów komórkowych i powiększa rozmiary komórek. A co się dzieje, kiedy – w przypadku głodowej diety – poziom ATP spada do wartości niewyczuwalnej dla kinazy mTOR?… Wzrasta intensywność procesu autofagii – „samozjadania”. Komórka trawi swoje mniej ważne elementy, aby dostarczyć składników odżywczych tym ważniejszym i zapewnić sobie przetrwanie. Fragmenty cytoplazmy (treści) komórkowej formują błonę w kształcie miseczki, najpierw zagarniającej, potem zamykającej w swym wnętrzu struktury przeznaczone do degradacji. Taki „balonik”, nazywany autofagosomem, transportuje zagarniętą treść do lizosomów – organelli komórkowych, wypełnionych enzymami trawiennymi. Kiedy autofagosom spotka się z lizosomem, dochodzi do fuzji – lizosom zamyka autofagosom w swym wnętrzu, wraz z jego zawartością, i trawi całość, uwalniając następnie pozyskane tym sposobem składniki do cytoplazmy, do ponownego wykorzystania jako substancje odżywcze.
Pożyteczne samozjadanie.
Autofagia trawi w pierwszej kolejności elementy stare, niepotrzebne i zniszczone, ale przede wszystkim niebezpieczne dla życia komórki – drobnoustroje chorobotwórcze i uszkodzone mitochondria. Pożytek z niszczenia mikrobów jest chyba na tyle oczywisty, że nie wymaga dodatkowego komentarza. Co jednak z tymi mitochondriami?… Mitochondria to organelle komórkowe, zajmujące się właśnie spalaniem składników pokarmowych i magazynowaniem ich energii w molekułach ATP. Młode i zdrowe są niezwykle pożyteczne i stanowią o fundamentach naszej egzystencji. Jednak – w toku pełnionych zadań życiowych – ulegają zniszczeniu, siejąc w obrębie komórki śmierć i spustoszenie; rozpadające się, stare mitochondria zalewają komórkę niszczycielskimi wolnymi rodnikami oraz pewnymi białkami inicjującymi programowaną śmierć komórki (apoptozę). To właśnie autofagia – jeżeli przebiega sprawnie – unieszkodliwia zniszczone mitochondria i ochrania komórki przed zagładą. Zamienia je przy tym – w efekcie trawienia – w związki powtórnie wykorzystywane w procesach życiowych.
Klucz do długowieczności.
Kiedy – przy głodowym żywieniu – kinaza mTOR nie wyczuwa odpowiedniego poziomu ATP, nie tylko stymuluje autofagię, ale oddziałuje też ujemnie na pewne białka nazywane receptorami PPAR, zajmujące się (między innymi) produkcją mitochondriów. To logiczne: kiedy komórka dysponuje jedynie niewielkim zasobem składników energetycznych i to pochodzących głownie z recyklingu, musi zredukować liczbę mitochondriów, aby te ekonomicznie gospodarowały ograniczonymi zasobami; jeżeli wydobycie węgla spadnie, ograniczymy produkcję pieców węglowych… Pozornie wydaje się to niekorzystne dla komórki: mniej mitochondriów, to mniej energii do przebiegu procesów życiowych. Ale tylko pozornie… Mniej mitochondriów, to mniejsza intensywność przebiegu procesów życiowych; nawet ze zdrowych mitochondriów – kiedy te pracują intensywnie – wycieka pewna ilość wolnych rodników niszczących komórkę i skracających jej życie. Ponadto, w efekcie mnożenia się mitochondriów powstaje pewien ich odsetek od razu wadliwych, nie produkujących energii, a stanowiących jedynie potencjalne zagrożenie dla życia komórki. Zjawisko to szczególnie przybiera na sile w starszym wieku, w obecności starych mitochondriów. Mitochondria takie – jako odpady produkcyjne – powinny zostać jak najszybciej wyeliminowane przez autofagię. Najlepiej jednak, jeżeli powstaje ich jak najmniej, jak przy postnym żywieniu. Dodatkowo, przy skąpym zasobie składników, pracujące mniej intensywnie mitochondria nie generują tak dużo wolnych rodników i nie ulegają tak szybkiemu niszczeniu – wolniej się starzeją.
Jak widzimy: ubogokaloryczna dieta nie tylko sprzyja usuwaniu starych, uszkodzonych mitochondriów, ale jednocześnie hamuje produkcję felernych i spowalnia starzenie się zdrowych, czyli – ostatecznie – uzdrawia i odmładza całą ich populację. Tu powracamy do ogłoszonej dosyć dawno teorii, dowodzącej, jakoby starzenie się organizmu było – przede wszystkim – właśnie efektem starzenia się mitochondriów; stare lub niesprawne mitochondria nie dość, że nie dostarczają komórkom energii do życia, to jeszcze – rozpadając się – prowadzą do ich zagłady. Jeżeli więc niskokaloryczna dieta odmładza mitochondria, odmładza też – co logiczne – cały organizm.
Nowe mimetyki.
Nowe wieści w sprawie związku niskokalorycznej diety z długowiecznością i zdrowiem pozwalają poszukiwać nowych mimetyków restrykcji kalorycznych pośród substancji wpływających na aktywność kinazy mTOR. Wprawdzie, w pierwszej kolejności, uwaga badaczy skupia się tutaj na pewnym leku stosowanym głownie w transplantologii – rapamycynie – to jednak rozpraszają ją też i inne substancje…
Rapamycyna blokuje kinazę mTOR, tak że enzym ten nie wyczuwa obecności ATP. Jest ona jednak silnym lekiem generującym wiele niepożądanych skutków działania, więc nie wiadomo, czy wykorzystanie jej w profilaktyce – w celu poprawy zdrowia i przedłużenia życia – będzie kiedykolwiek możliwe.
Większe nadzieje możemy wiązać z pewnymi składnikami pokarmowymi, również blokującymi – jak dowiodły badania – kinazę mTOR. Jak się okazuje, taką właśnie właściwością obdarzony jest główny składnik białek roślinnych (tu punkty dla wegetarianów) – glutamina. Glutamina – naturalny składnik pokarmowy – nie szkodzi zdrowiu i może być spokojnie stosowana jako suplement diety. Wskazują na to: badania i praktyka – sportowcy używają jej powszechnie od blisko dwóch dziesiątek lat do wspomagania rozwoju zdolności wysiłkowych… Podczas wzmożonej aktywności ruchowej, mitochondria komórek mięśniowych niezwykle intensywnie produkują ATP, gdyż to właśnie ten związek napędza pracujące muskuły. Intensywna produkcja ATP uszkadza niektóre z nich, zaś te – rozpadając się – niszczą komórki mięśniowe. W tej sytuacji, stymulująca trawienie uszkodzonych mitochondriów glutamina ochrania mięśnie i ułatwia rozwój formy. Równie dobrze jednak – w ten sam sposób – tyle że poprzez wpływ na komórki wszystkich tkanek ciała, glutamina może dodać każdemu z nas zdrowia i życia, jeżeli tylko zadbamy o odpowiedni jej udział w diecie.
Dawno, dawno temu…
Skąd bierze się jednak ta zadziwiająca właściwość glutaminy?… Naukowcy nie mają jeszcze stuprocentowej pewności, ale tropy wiodą ich w daleką przeszłość rozwoju naszego gatunku…
Podstawą składu każdej komórki i każdego organizmu żywego jest białko. Białka powstają z mniejszych „cegiełek” – aminokwasów. Spożyte przez nas białko organizm rozkłada najpierw do aminokwasów i dopiero – z pozyskanego w ten sposób „budulca” – produkuje białka naszego ciała. Jednak białka zwierzęce i roślinne różnią się diametralnie składem aminokwasów. Obfite odżywianie wiąże się nierozerwalnie ze spożyciem białka zwierzęcego (mięso, wędlin, nabiał), które zaopatruje komórki w pełen pakiet aminokwasów do budowy ich własnych białek, bez których nie mogą przebiegać żadne procesy życiowe. Postne, wstrzemięźliwe żywienie opiera się głównie na białkach roślinnych, pochodzących ze zbóż i warzyw (szczególnie strączkowych), które nie dostarczają do komórek wszystkich, niezbędnych aminokwasów. Wtedy komórka, aby przetrwać, musi uzupełnić brakujące aminokwasy, trawiąc w procesie autofagii własne białka – chociażby uszkodzone mitochondria. Ponieważ glutamina jest aminokwasem charakterystycznym dla białek roślinnych ( w białkach zwierzęcych występuje w mniejszych ilościach; charakterystyczne dla białek mięsa są tzw. aminokwasy rozgałęzione, działające na kinazę mTOR przeciwstawnie do glutaminy), dlatego – prawdopodobnie – wysoki jej poziom informuje komórkę o postnej diecie i konieczności stymulowania autofagii. Taka wrażliwość kinazy mTOR na wahania stosunku glutaminy do aminokwasów rozgałęzionych wytworzyła się zapewne w toku ewolucji, umożliwiając naszym praprzodkom przeżycie w okresach niepomyślnych łowów, kiedy to zmuszeni byli poszukiwać pokarmu pośród traw i korzeni.
Na zakończenie warto dodać, że – spośród badanych w ostatnim czasie substancji – nie tylko glutamina blokowała kinazę mTOR: podobne właściwości wykazywała popularna używka – kofeina, podobna do glutaminy teanina – składnik aktywny zielonej herbaty zwiększający odporność na stres, jak również kurkuma i sylimaryna – kompleksy składników ostryżu i ostropestu stosowane powszechnie jako środki ochraniające wątrobę.
Jakkolwiek kofeina może budzić pewne kontrowersje, to glutamina, teanina, kurkuma i sylimaryna budzą tylko nadzieje: może już niedługo wykorzystamy je jako „leki” sprzyjające długowieczności i łagodzące dolegliwości wieku późnego?…
dr n. med. Wojciech Rewerski.
współpraca: Sławomir Ambroziak.
