Результаты некоторых ранних и современных исследований свидетельствуют, что ограничение в питании приводит к увеличению продолжительности жизни. При этом очевидным метаболическим изменением, связанным с ограничением калорийности, является кетоз. Повышение концентрации кетоновых тел происходит при ограничении потребления питательных веществ у разных видов животных, начиная от круглых червей и дрозофил до человека, у которого кетоновые тела продуцируются в печени из свободных жирных кислот, высвобождаемых из жировой ткани.
Кетоновые тела впервые были выявлены в моче пациентов с сахарным диабетом, что побудило гипотезу о том, что их наличие было патологическим. Однако в дальнейших исследованиях установлено, что повышение концентрации кетоновых тел является нормальным результатом вследствие голодания человека, у которого они могут использоваться в большинстве внепеченочных тканей, включая головной мозг.
В связи с этим группа ученых из США и Великобритании, представляющих Международный союз биохимии и молекулярной биологии (International Union of Biochemistry and Molecular Biology), провела изучение ранее проведенных исследований с целью определения возможности кетоновых тел оказывать благоприятное воздействие в лечении при некоторых заболеваниях, а также увеличивать продолжительность жизни человека. Результаты данных исследований опубликованы 3 апреля 2017 г. в «Wiley Online Library».
Установлено, что концентрация кетоновых тел, точнее, d-β-гидроксибутирата (d-βHB, бета-оксимасляная кислота) и ацетоацетата (ацетоуксусная кислота), повышается не только во время голодания, но и при физической нагрузке или низкоуглеводной диете. Первоначально считалось, что кетоновые тела образовывались путем β-окисления жирных кислот, однако в последующем было определено, что в ходе β-окисления β-гидроксибутират имел l-форму, а в ходе кетогенеза — d-форму. Именно это фундаментальное различие в метаболизме d и l форм кетоновых тел оказывает глубокое метаболическое действие.
В ходе изучения установлено, что введение d-βHB круглым червям вызывает увеличение продолжительности жизни, в том же эксперименте l-βHB не оказывал такого же воздействия. Если принять, что d-βHB является «антивозрастным» химическим соединением, это может объяснить широко распространенное наблюдение, что ограничение калорийности и связанный с ним кетоз приводят к увеличению продолжительности жизни.
Старение человека сопровождается ухудшением работы ряда систем организма. Наиболее заметными являются постепенное повышение уровня глюкозы и липидов в крови, прогрессирование сужения кровеносных сосудов, увеличение частоты возникновения злокачественных новообразований, ухудшение и потеря эластичности кожи, уменьшение мышечной силы, ухудшение памяти и когнитивных функций, а у мужчин с возрастом снижается эректильная функция. Показано, что многие изменения, такие как заболеваемость злокачественными новообразованиями у мышей, повышение уровня глюкозы в крови, мышечная слабость и другие, выявлены в результате нарушения метаболизма кетоновых тел.
В одном из ранних исследований установлено, что токсичность активных форм кислорода (АФК), как и активных форм азота (АФА), играло ключевую роль в механизме старения, сопоставимую с радиационной токсичностью, что подтверждается и более новыми исследованиями. Более современные данные в значительной степени также подтверждают митохондриальную свободно-радикальную теорию старения. В то же время выявлено, что кетоновые тела опосредованно через цикл окислительно-восстановительных реакций при участии никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ) также благотворно влияют на снижение вышеописанного воздействия АФК и АФА, и, соответственно, замедление процессов старения организма.
Также авторы указывают на то, что микробиом кишечника играет важную роль в обеспечении субстратов для синтеза кетоновых тел и, следовательно, может влиять на степень данного синтеза во время ограничения калорий, тем самым влияя на величину удлинения продолжительности жизни, но дальнейшее обсуждение этой темы исследования выходит за рамки настоящего обзора.
Уровень кетоновых тел может быть повышен и без повышения содержания свободных жирных кислот в крови путем приема экзогенных эфиров кетоновых тел, таких как моноэфир d-βHB-R 1,3-бутандиола. Этот кетоновый эфир был оценен относительно токсичности и признан в качестве безопасного Управлением по контролю за продуктами и лекарственными средствами США (U.S. Food and Drug Administration — FDA).
Резюмируя данное исследование, авторы сделали заключение, что уникальная способность кетоновых тел поставлять энергию в головной мозг в периоды нарушения метаболизма глюкозы делает кетоз возможным подходом в лечении при ряде патологических неврологических состояний, которые в настоящее время не имеют эффективных методов терапии. Также показано, что нарушение когнитивной функции улучшается в результате метаболизма кетоновых тел, кроме того, течение болезни Альцгеймера, главной причиной которой является старение, может быть клинически улучшено путем индукции умеренного кетоза у людей. Кетоз оказывает благоприятное воздействие при болезни Паркинсона, которая, как полагают, в значительной степени обусловлена повреждением митохондриальных свободных радикалов. Кетоновые тела также положительно влияют на снижение прогрессирования симптомов бокового амиотрофического склероза, а кетоз может иметь важное терапевтическое применение при многих других заболеваниях, включая сахарный диабет 1-го типа, ожирение и резистентность к инсулину, а также при других заболеваниях различной этиологии.
- Veech R.L., Bradshaw P.C., Clarke K. et al. (2017) Ketone bodies mimic the life span extending properties of caloric restriction. IUBMB Life. 69(5): 305–314.
Олег Мартышин
