Аутофагия, интервальное голодание и кетодиета: три звена одной цепи

Улучшим ли мы свое здоровье, если откажемся от еды? На этот вопрос можно ответить утвердительно, изучив механизмы, которые отвечают за «аутофагию»

Организм в условиях дефицита энергии ищет способы для реутилизации бактерий, вирусов, грибков и поврежденных клеток. В результате снижается уровень воспаления и обновляются ткани. В переводе с древнегреческого «аутофагия» означает «самопоедание». Так кто кого ест и стоит ли пытаться стимулировать этот процесс?

Биологические основы аутофагии

Организм — это динамичная и постоянно обновляющаяся структура, каждую минуту появляются миллионы новых клеток и миллионы умирают.

Каким образом поддерживается порядок? Куда исчезают старые и нежизнеспособные клетки? Ответ на этот вопрос закодирован в нашем ДНК, и связан с понятием аутофагии.

Клетка размножается делением. Быстрее всего делятся клетки крови и эпителия, в день появляется около 70 миллиардов новых клеток кишечного эпителия и 2 миллиарда эритроцитов, и столько же гибнет. Продолжительность жизни клетки зависит от ее функции, клетки кишечника живут 1-2 дня, а нервные клетки существуют на протяжении всей жизни человека.

Мы рождаемся с огромным запасом нейронов (около 100 миллиардов), и в течение жизни каждый день гибнет до 10 тысяч. Нейроны не делятся, поэтому с возрастом в них накапливаются токсины и шлаки, что приводит к таким заболеваниям, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.

Когда именно умирает клетка?

Клеточная смерть (апоптоз) бывает запрограммированной, как результат активации определенных генов, или преждевременной, при повреждении и нарушении функции. Именно с помощью аутофагии организм справляется с огромным количеством отработанного материала.

Кристиан де Дюв, бельгийский ученый, исследовал структуру и биохимию клетки и впервые описал клеточную огранеллу лизосому, за что получил Нобелевскую премию в 1974г. Японский ученый Есинори Осуми удостоился этой почетной награды в 2016г, когда открыл особые гены, которые отвечают за аутофагию. В настоящее время известно около 30 генов ARG (Autophagy-related Genes), что доказывает, что аутофагия — это не случайное явление, а процесс, закодированный в геноме. Под действием определенных триггеров активируются ARG- гены, и вокруг «мусора» формируются аутофагосомы, которые затем сливаются с лизосомами. Цитоплазма лизосомы содержит множество протеолитических ферментов, они расщепляют макромолекулы (белки и жиры) на простые элементы, аминокислоты и жирные кислоты.

Аутофагия происходит непрерывно, реутилизации подлежат дефектные клетки, патогены, поврежденные белки. Микроаутофагия отвечает за уборку внутри клетки, а макроаутофагия за переработку более крупных объектов. От того, насколько качественно идут эти процессы зависит здоровье организма.

Что именно подлежит утилизации?

Чтобы понять, как протекает аутофагия, нужно вспомнить строение клетки.

Большинство клеток организма человека состоит из двойной фосфолипидной мембраны, ядра и клеточных органелл (митохондрии, лизосомы, рибосомы, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум). Митохондрии отвечают за выработку энергии, лизосомы — за уборку мусора, а остальные органеллы — за производство и транспортировку веществ, которые необходимы клетке. Наша пища (белки, жиры и углеводы), метаболизируется в пищеварительном тракте до аминокислот, жирных кислот и глюкозы, которые затем поступают в клетку, где формируются нужные молекулы, в зависимости от ее функции.

Как организм распоряжается полученным материалом?

Наибольшее значение имеет производство белковых молекул, так как белок в организме выполняет очень много задач. Структурная функция (белок — основной строительный материал наших клеток), защитная функция (антитела к вирусам и бактериям имеют белковую природу), каталитическая функция (ферменты пищеварительного тракта, катализаторы биохимических реакций — это белки), транспортная функция белка гемоглобина, а также двигательная функция мышечных белков, актина и миозина. Жиры важны для построения клеточных мембран, гормонов, передачи нервных импульсов, а также как запас энергии. Углеводы выполняют две основные функции — это источник энергии, а также регулятор осмотического давления крови.

Жиры организм или получает с пищей, или синтезирует из углеводов и запасает в подкожной жировой клетчатке. Углеводы или получает с пищей или синтезирует в процессе глюконеогенеза в печени. С белками сложнее — организм может синтезировать только 12 аминокислот, а 8 незаменимых (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин) должны поступать с пищей. Качество белка, который мы едим, определяется наличием и балансом незаменимых аминокислот.

Если упрощенно сказать, организм получает пищу, расщепляет ее на простые составляющие, строит много белковых молекул, использует для этого энергию из углеводов, а избыток углеводов запасает в жир. Жир, который мы храним в подкожной жировой клетчатке на «черный день», организм использует только в крайнем случае, тогда, когда углеводы с пищей не поступают, а нужна энергия.

Итак, возвращаясь к процессу аутофагии, можно сказать, что утилизации подлежат дефектные и мертвые клетки, «состарившиеся» клеточные органеллы, дефектные белки, патогены (бактерии, вирусы, грибки) и вообще все то, что является чужеродным или бесполезным.

Какие белки можно считать дефектными?

После того, как в рибосоме синтезируется определенная последовательность аминокислот, белок должен «упаковаться», то есть приобрести трехмерное строение, для того, чтобы выполнять свою функцию, как предписано в геноме.

Этот процесс часто дает сбои из-за накопления токсинов в клетке, воспалительных процессов в организме или нехватки питательных веществ. Кроме того, возможно появление окисленных белков (когда организм испытывает оксидативный стресс) и гликированных белков (при избытке углеводов). Все эти белки должны идти на реутилизацию в процессе аутофагии. Если этот процесс идет некачественно, или не в полном объеме, то этот «мусорный белок» накапливается в виде амилоидных бляшек, что в дальнейшем ведет к болезни Альцгеймера, катаракте, аутоиммунным заболеваниям, преждевременному старению, хроническим воспалительным процессам.

В процессе аутофагии организм также должен избавляться от измененных, потенциально «раковых» клеток, клеток, пораженных грибками и вирусами, избыточной слизи, избыточной соединительной ткани, и т.д

При идеальной работе нашего организма нет никакой возможности для развития онкозаболеваний, хронических дегенеративных заболеваний, преждевременного старения, так как природой предусмотрен этот замечательный механизм самоочищения — аутофагия.

Так кто же виноват, что мы стареем и болеем? Только мы сами, наш образ жизни.

Факторы, влияющие на аутофагию

Пищеварительный тракт человека, как и других млекопитающих, так устроен, что мы длительное время можем обходиться без еды. Организм берет энергию из пищи, какое-то количество этой энергии тратит на свои нужды, а остаток запасает в виде жира. И это правильно, ведь в геноме прописана информация, что пищу нужно искать и добывать, и в какие-то периоды ее может быть меньше или не быть вообще. Для нашего организма голод — это нормальное состояние, которое активизирует эндокринную систему, процесс жиросжигания и аутофагию.

Современному человеку просто нет возможности как следует проголодаться. Мы привыкли есть 3 раза в день и еще 2-3 раза перекусывать. Если рассмотреть этот вопрос с позиции аутофагии, то такой режим питания не кажется рациональным.

Обычная потребность в сутки для взрослого человека — около 100г белка, они дадут 400 ккал энергии и 100г строительного материала. Как правило, из этого количества аминокислот организм строит примерно 300г тканей. Откуда берутся эти дополнительные 200г ? Они приходят в результате аутофагии, «рециклинга». Рост и развитие организма — это баланс между разрушением и созиданием, между катаболизмом и анаболизмом.

А теперь представим, что мы пропустили несколько приемов пищи. Если в систему поступило 0г белка, а запрос остался прежним, на 300г тканей, то организм начнет смотреть по сторонам, искать не только мертвые клетки, но и фиброзные ткани, слизь, вирусы и бактерии, раковые клетки. Идет сильная активация иммунной системы, чтобы отличить нужное от бесполезного и утилизировать весь тот мусор, что в обычное время оставался спрятанным по углам. Таким образом, аутофагия идет гораздо эффективней. Но есть один нюанс, человек очень плохо переносит чувство голода, а для того, чтобы выйти на определенный уровень аутофагии нужно не есть по крайней мере 18-24 часа. При обычном рационе в среднем через 4-6 часов после последнего приема пищи опорожняется желудок и появляется голод. У людей, которые едят много углеводов и имеют инсулинорезистентность, уровень сахара в крови все время прыгает, поэтому голод может возникать и через 2-3 часа после еды. Это приводит к постоянным перекусам, и высокому уровню инсулина в крови. В такой ситуации аутофагия идет вяло, накапливаются мутированные, окисленные и гликированные белки, снижается активность иммунной системы и повышается риск воспалительных процессов.

Как же быть?

Постепенно изменять свое питание, снижать количество углеводов до минимума, давать умеренное количество белка, а калорийность рациона сбалансировать за счет высокого процента жиров. Таким образом, мы учим организм использовать жир, а не глюкозу, в качестве основного источника энергии. Поэтому, после небольшого периода адаптации, мы сможем спокойно обходиться без пищи 24 часа и более, так как энергию организм будет брать из нашего подкожного жира, а белки для строительства тканей — из «вторсырья», полученного в процессе аутофагии.

Системы питания, которые наилучшим образом подходят для активации аутофагии — это диета палео, LCHF и кетодиета.

Как получить максимум пользы от аутофагии?

Для начала нужно определиться с целью, понять какие именно процессы в организме нуждаются в оптимизации. Будет ли это борьба с раком или болезнью Альцгеймера, лечение ожирения или просто общее оздоровление организма.

Томас Сейфрид, профессор биологии в Бостонском колледже, автор книги «Рак как болезнь обмена веществ» является пионером в области метаболического подхода в борьбе с онкозаболеваниями. Им было проведено исследование, в котором с помощью такого индикатора, как глюкозо-кетоновый индекс (GKI) определялась глубина аутофагии.

Кетоз — это состояние, при котором организм использует жир (кетоновые тела) в качестве основного источника энергии. В состоянии кетоза находятся приверженцы низкоуглеводного питания, особенно последователи кетодиеты, спортсмены после интенсивных физических нагрузок, а также люди в процессе голодания.

В отличие от патологического состояния, диабетического кетоацидоза, при котором очень высокий уровень кетоновых тел сопровождается высоким уровнем глюкозы крови, при физиологическом кетозе сахар крови в норме, а количество кетоновых тел в крови умеренное.

Нормальный уровень глюкозы крови находится в пределах от 3,3 до 5,5 ммоль/л. Уровень кетоновых тел в крови обычно около 0,1 ммоль/л, он может повышаться у здоровых людей, тем больше, чем активнее идет процесс сжигания жира, в среднем максимально до 1,5 ммоль/л.

Томас Сейфрид исследовал активность раковой опухоли при изменении рациона больного, и открыл, что чем больше глюкозо-кетоновый индекс, то есть больше глюкозы в питании и меньше кетонов в крови, тем активнее опухоль. И чем меньше этот индекс, то есть меньше углеводов в пище и больше кетоновых тел в крови, тем глубже идет аутофагия и больше терапевтический эффект.

Это происходит потому, что раковые клетки не могут использовать кетоны, они питаются только глюкозой.

Оптимальная терапевтическая зона — соотношение глюкозы и кетонов как 1:2, при этом значение индекса GKI в пределах 0,7-1,5, это состояние максимальной аутофагии и глубокого кетоза.

Для примера возьмем «обычного» здорового человека, на смешанном питании, у которого около 50% калорийности суточного рациона идет за счет углеводов. Сахар крови натощак в таком случае будет около 3,5 ммоль/л, уровень кетонов крови — 0,1 ммоль/л.

Чтобы найти GKI делим 3,5 на 0,1, получается 35. Этот индекс очень далек от оптимальной, глубокой аутофагии, которая позволит организму избавиться от раковых клеток и амилоидных белков.

Любой индекс выше 9 говорит о том, что организм практически не использует жиры, как источник энергии, и человек не в кетозе. Однако, с ростом кетоновых тел в крови начинает падать индекс GKI, уровень от 6 до 9 говорит о том, что глюкоза больше не является основным источником энергии.

Для примера: если уровень глюкозы крови натощак сохраняется 3,5 ммоль/л, но уровень кетонов поднимется до 0,6 ммоль/л, то индекс GKI станет равен 5,8, что уже соответствует желаемому результату.

На этом этапе человек может почувствовать позитивное влияние кетонов на работу центральной нервной системы, повышается работоспособность и концентрация внимания. Идет снижение веса за счет расщепления собственных жировых запасов и возможна активная аутофагия.

Индекс GKI от 3 до 6 показывает уровень аутофагии, на котором уже можно лечить заболевания обмена веществ, такие как инсулинорезистентность, сахарный диабет 2 типа, аутоиммунные заболевания, хронические воспалительные процессы.

Индекс GKI от 1,5 до 3 — это оптимальное значение, при котором можно рассчитывать на расщепление амилоидных белков, лечение болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, эпилепсии и некоторых видов рака.

Индекс GKI меньше 1,5 должен достигаться, как правило, только под наблюдением специалиста.

Чтобы иметь возможность контролировать глубину кетоза в домашней практике, можно использовать тест-полоски для определения наличия кетонов в моче. Это наиболее простой способ отслеживать динамику своего состояния, в зависимости от целей и задач.

Как правильно входить в кетоз?

Для начала нужно изучить информацию и выяснить возможные противопоказания.

К противопоказаниям относятся тяжелые нарушения в работе печени и почек, сахарный диабет 1 типа, дефицит массы тела и др. Лучше всего пройти обследование у семейного врача, сделать УЗИ брюшной полости и почек (исключить наличие камней), общий анализ крови (исключить анемию) и биохимический анализ крови (функция печени, почек, липидограмма, маркеры воспаления и функция щитовидной железы) Это тот минимум, который позволит не пропустить какое-либо скрытое заболевание и не навредить.

Затем можно постепенно переходить на низкоуглеводное питание, сократив количество углеводов до 50г в сутки. В дальнейшем желательно руководствоваться принципами здоровой кетодиеты, когда 75% от суточной калорийности дают жиры, 15-20% — белки и 5-10% углеводы. Количество приемов пищи можно сократить до 3, без перекусов. После небольшого периода адаптации организм сможет переключиться на использование кетоновых тел, как источника энергии, уйдет голод, появится прилив сил и энергии. После этого можно начинать интервальное голодание, для начала по схеме 18:6.

Для примера: поужинав, допустим, в 8 часов вечера, следующий прием пищи будет через 18ч, то есть в 2 часа дня, а следующий — через 6 часов, то есть опять в 8 часов вечера. Такая схема проста в исполнении, будет стимулировать аутофагию, даст снижение массы тела и уменьшение воспалительных процессов в организме.

В зависимости от целей, которые стоят перед человеком, можно переходит на 1 прием пищи в день, или голодать в течение 48-72 часов. Голодание более 3-х дней не рекомендуется проводить без наблюдения специалиста.

Для большинства людей хороший эффект можно получить на интервальном голодании 18:6 и еженедельном 24-часовом голодании. Есть исследования, которые показывают, что голодание в течение всего 24 часов усиливает аутофагию на 300%.

Польза интервального голодания и аутофагии

• нормализация массы тела и обмена веществ;
• восстановление чувствительности клеток к инсулину и лечение диабета 2 типа;
• уменьшение активности воспалительных процессов;
• улучшение состояния при аутоиммунных заболеваниях;
• укрепление иммунитета и повышение сопротивляемости инфекциям;
• предотвращение болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний;
• повышение эффективности работы мозга, быстрое восстановление после мозговых травм;
• профилактика онкозаболеваний и лечение некоторых видов рака;
• улучшение гормонального фона и общее омоложение организма;
• детоксикация, очистка и обновление клеток.

Дополнительные факторы, которые стимулируют аутофагию

Здоровый образ жизни — это не только питание, но и физическая активность, духовные практики, позитивный образ мыслей. Только в балансе здорового физического тела и духа может родиться гармоничная личность.

Полезное воздействие аутофагии на организм можно усилить с помощью регулярных физических упражнений,особенно тренировок HIIT (короткие тренировки высокой интенсивности), которые повышают выработку соматотропного гормона, гормона молодости.

Также можно использовать в рационе зеленый чай, имбирь, куркуму и грибы Рейши, которые доказали свою эффективность в некоторых клинических исследованиях, как продукты, стимулирующие аутофагию.