Наличие искусственного освещения позволило человеку быть активным в любое время суток, а доступность больших количеств пищи таит соблазны частых перекусов. В результате нарушается естественный цикл активности и покоя, систематичность приема пищи, создаются предпосылки для чрезмерного употребления калорий. Такие изменения образа жизни современного человека способствуют ускоренному старению и развитию метаболических заболеваний. Восстановление естественного для человека как вида промежутка между приемами пищи или применение диеты, физиологически схожей с голоданием, может стать эффективным способом их профилактики и лечения.

В 1934 году в знаменитом эксперименте в Корнельском университете было установлено, что лабораторные мыши могут жить вдвое дольше, чем ожидалось, если их содержали на низкокалорийной диете, которая при этом включала в себя достаточное количество питательных веществ, чтобы избежать дефицитов важных нутриентов. С тех пор у многих модельных организмов[1](от одноклеточных дрожжей до приматов) в многочисленных экспериментах выявлено положительное влияние на продолжительность жизни, массу тела, уровень заболеваемости постоянной низкокалорийной диеты (20–40 % от суточной нормы калорий). Предполагается, что это может быть связано со снижением температуры тела, темпов метаболизма, образования свободных радикалов, с повышением чувствительности тканей к инсулину и изменением в нейроэндокринной и симпатической нервной системе. Действительно, ограничительная диета вызывает позитивные метаболические и клеточные изменения, в частности снижает уровень окислительных повреждений, воспаления, оптимизирует энергетический метаболизм (организм переключается от сжигания глюкозы на утилизацию жировых запасов), активизирует защитные механизмы в клетках (разрушение старых и поврежденных структур клетки[2]).

Существенную роль в эффектах низкокалорийной диеты играет печень. При голодании она выделяет гормон, который называется «фактор роста фибробластов‑21» (FGF‑21). Большое внимание этот гормон привлек, когда было установлено, что мыши с искусственно вызванным высоким уровнем FGF‑21 живут гораздо дольше.

Особенно полезной оказалась низкокалорийная диета, богатая полифенолами, которые, например, можно получить, употребляя в пищу гранаты, помидоры, голубику и другие ягоды.

Однако, как оказалось, эффект увеличения продолжительности жизни лабораторных животных при воздействии низкокалорийной диеты не является универсальным. Пересмотр данных о продолжительности жизни 60 000 мышей и крыс с учетом массы тела, выполненный Национальным институтом старения США, показал, что многие эффекты диеты связаны, скорее, с негативным влиянием переедания в контрольных группах животных. В некоторых исследованиях животные в контрольном варианте просто страдали от последствий избыточного веса, поскольку питались без ограничений. В таких случаях ограничительная диета спасала от последствий метаболического синдрома, вызванного ожирением.

Многолетние исследования на приматах выявили уменьшение в несколько раз уровня возраст‑зависимых заболеваний при низкокалорийной диете. В одном из исследований продолжительность жизни животных не изменялась, а в другом существенно увеличивалась. В обоих исследованиях смертность от рака была меньше.

Применительно к человеку, хроническое недоедание может привести к необратимым патологическим изменениям в организме. Формой ограничительной диеты, лишенной необходимости постоянно потреблять малое количество калорий, является периодическое или прерывистое голодание. Оно заключается в нескольких циклах отказа от еды, но не от питья, лишь на некоторое время.

Исследователь из Университета Южной Калифорнии в Лос‑Анджелесе Вальтер Лонго много лет занимается изучением воздействия ограничительной диеты и голодания на здоровье и долголетие. Общепринятыми являются несколько типов голодания: ограниченный по времени прием пищи с длительными перерывами, питание через день, снижение калорийности приема пищи два раза в неделю, постная диета.

В. Лонго выделяет прерывистое голодание, при котором предлагается обходиться без пищи около суток, а затем нормально питаться 1–2 дня, и периодическое (пролонгированное) голодание, которое длится 2 дня и более и отделяется от следующего цикла по крайней мере недельным перерывом.

Исследования на грызунах показали, что прерывистое голодание способствует активизации нервных связей и улучшению когнитивных функций, повышает чувствительность тканей к инсулину, снижает артериальное давление и частоту сердечных сокращений, задерживает появление опухолей, предотвращает воспалительные заболевания (в частности, дерматиты), способствует регенерации клеток крови, увеличению доли белых клеток крови и тем самым стимулирует иммунную систему. Прерывистое голодание у людей имеет еще одно преимущество над низкокалорийной диетой: оно позволяет уменьшить долю жировой массы тела, не теряя мышечную массу.

После 24‑часового голодания у млекопитающих и человека в организме происходят положительные метаболические изменения, при которых ткани для получения энергии в меньшей степени полагаются на глюкозу и в большей – на кетоновые тела, образующиеся из жировых запасов. Как оказалось, прерывистое и периодическое голодание обеспечивает профилактику многих заболеваний. Прерывистое голодание на примере мышей оказывает профилактическое действие в отношении сахарного диабета, опухолевых заболеваний, сердечно‑сосудистых и нейродегенеративных заболеваний. У людей прерывистое голодание и более щадящие режимы питания (например, употребление 500–600 ккал/день на протяжении 2 дней в неделю) оказывают положительное влияние на уровни инсулина, глюкозы, маркеров воспаления и артериальное давление. У людей с избыточной массой тела, которые 2 дня в неделю употребляли всего 500 ккал на протяжении 6 месяцев, обнаружено снижение количества жира в брюшной области, артериального давления, увеличение чувствительности к инсулину. Похожие результаты были получены при 2–3 недельном голодании каждый второй день. Прерывистое голодание имеет сопоставимые эффекты с 20 %‑ным постоянным ограничением калорийности питания, в том числе это касается уменьшения доли висцерального жира, уровня инсулина и невосприимчивости к инсулину. Двухмесячное голодание через день способствовало снижению количества маркеров воспаления у больных бронхиальной астмой.

Циклы пролонгированного голодания (2 дня и более), между которыми имеет место хотя бы неделя нормального приема пищи, доказали свою эффективность для защиты клеток от различных токсинов, повышали чувствительность опухолей к терапии, улучшали регулирование уровней глюкозы, инсулина, инсулиноподобного фактора роста 1, активизировали аутофагию (регенерацию на клеточном уровне). Следует отметить, что пролонгированное голодание способствует снижению общей массы тела, массы печени, количества лейкоцитов в крови. Однако при возобновлении питания эти изменения запускают мощные процессы возобновления как в печени, так и в иммунной системе.

Пролонгированное голодание успешно применено в клинике при лечении ревматоидного артрита. Голодание продолжительностью 1–3 недели уменьшало симптомы этого заболевания. В том случае, если затем пациент переходил к вегетарианской диете, эффекты улучшения сохранялись. При возвращении к обычному рациону улучшение исчезало. Голодание способствовало снижению систолического артериального давления у людей со средней степенью гипертонии. Однако надо отдавать себе отчет в том, что длительное голодание (менее 200 ккал в день) может иметь негативные последствия, и его можно осуществлять только в специализированном медицинском учреждении под надзором врача.

Менее радикальным подходом является диета, положительные результаты которой схожи с голоданием. Д‑р Брандхорст разработал диету, способную оказывать схожее положительное воздействие на организм (низкие уровни глюкозы и IGF‑1, высокий уровень кетоновых тел), как и голодание, однако сводящую к минимуму негативные его последствия. Это 5‑дневный режим, предполагающий употребление от 725 до 1090 ккал в сутки, при котором сведены к минимуму макронутриенты, при том, что микронутриенты присутствуют в необходимом количестве. Периодическое применение такой диеты способствует увеличению уровня маркеров регенерации и уменьшению выраженности маркеров диабета, сердечно‑сосудистых заболеваний, канцерогенеза и старения.

Четырехдневные циклы такой диеты, чередующиеся с одним днем обычного питания, в исследованиях на мышах способствовали здоровому долголетию и увеличению продолжительности жизни на 11 %. При этом наблюдалось уменьшение уровней маркеров воспаления, объем висцерального жира, а число мезенхимальных стволовых клеток, напротив, возрастало. Произошла стимуляция регенеративных процессов, когнитивных функций, омоложение иммунной системы, замедлилась утрата костной массы с возрастом, снизилась частота рака.

Основные черты такой диеты, разработанной применительно к человеку, состоят в следующем. Последние 5 дней каждого месяца (на протяжении 3 месяцев) пациенты употребляли 34–54 % калорий от обычной нормы. Диета основывалась на вегетарианских продуктах и была составлена так, чтобы быть максимально сбалансированной в отношении необходимых микронутриентов. Первый день предлагалось употребление 1090 ккал (10 % белков, 56 % жиров, 34 % углеводов), со 2‑го по 5‑й день употреблялось 725 ккал (9 % белков, 44 % жиров, 47 % углеводов). Авторы разработки рекомендуют использовать этот подход только под контролем врача. Особенно осторожными с голоданием следует быть в пожилом возрасте (после 65 лет), поскольку недостаток употребления белков именно в этом возрасте способствует нежелательной потере веса тела и мышечной массы.

В клинических исследованиях у двух десятков практически здоровых пациентов благодаря подобному режиму питания после окончания курса отмечалась тенденция к снижению количества висцерального жира при одновременном увеличении доли безжировой массы тела. Кроме того, прошедшим процедуру удалось снизить уровень глюкозы на 5 %, фактора роста IGF‑1 на 15 % (он важен для регенерации тканей, однако его негативные свойства связаны со стимуляцией опухолевых процессов) и увеличить количество кетоновых тел в крови, одновременно уменьшив уровень маркеров воспаления. Следует отметить, что кетоновые тела – не только маркеры «сжигания» жиров. Они обладают противовоспалительными и нейропротекторными свойствами. Кроме глюкозы, они являются единственными молекулами, способными обеспечивать энергией нейроны. Благодаря этому свойству они питают нейроны, препятствуют развитию депрессии. В недавнем исследовании было показано, что один из видов кетоновых тел, бета‑гидроксибутират, способен увеличивать продолжительность жизни модельным экспериментальным животным. Кстати, быстрее всего кетоновые тела образуются из среднецепочечных насыщенных жирных кислот, которыми богато масло кокоса, чем обусловлена его польза для восстановления нервной системы и противодействия депрессиям.

Еще одной разновидностью голодания является диета, при которой прием пищи за сутки ограничен определенным интервалом времени (обычно менее 12 ч) без изменения качественного или количественного состава пищи. В исследованиях на мышах ограничение употребления высокожировой пищи 8–12 ч в день не снижало уровень потребленных за день калорий, однако приводило к улучшению суточных ритмов, предотвращало или обращало вспять развитие метаболических заболеваний. Одновременно наблюдались позитивные изменения в обмене веществ, в том числе вывод избытков холестерина с желчными кислотами, активизация бурой жировой ткани, бета‑окисление жирных кислот, снижение выделения свободной глюкозы печенью и угасание воспалительных процессов в белой жировой ткани. Ограниченная по времени диета улучшает сон и состояние сердечно‑сосудистой системы. Пациенты с избыточным весом, которые употребляли свой дневной рацион в 10–11‑часовое окно, спустя 16 недель на несколько процентов сбавили свой вес. При этом типе диеты уменьшается жировая масса тела, но не теряется мышечная масса. Голодание около 13 часов с вечера до утра уменьшает риск рака груди.

С. Симпсон с соавторами изучил влияние 25 различных диет на показатели жизнедеятельности, метаболическое здоровье и долголетие мышей. Мыши могли съесть столько, сколько они хотели, в рамках одной из диет, различающихся соотношением макронутриентов – белков, жиров и углеводов. Продолжительность жизни и состояние метаболизма оказались наибольшими в тех вариантах, где диета содержала мало белка и много углеводов. Диета, богатая белком и бедная углеводами, а также диета с низким содержанием белка и высокой жировой составляющей ухудшали состояние здоровья и длительность жизни (рис. 3).

Рис. 3. Механизмы влияния ограничительной диеты на здоровье и долголетие

В многочисленных экспериментах показано, что у грызунов ограничение белка увеличивает продолжительность жизни и уменьшает вредные проявления старения. Клинические исследования у взрослых людей среднего возраста продемонстрировали способность ограниченной по белкам диеты обеспечить здоровое долголетие. Важно отметить, что люди в возрасте старше 65 лет не чувствуют себя лучше при низкобелковой диете. Вероятно, это связано с тем, что физиологическое старение приводит к снижению всасывания аминокислот и биосинтеза собственных белков. Кроме того, чрезмерное ограничение белковой составляющей пищи (ниже 9 % от суточной калорийности диеты) может быть опасно в любом возрасте.

Исследования на модельных организмах позволили установить, что ограничение некоторых отдельных аминокислот способствует долголетию и стрессоустойчивости организма. Роль отдельных аминокислот в ускоренном старении активно изучается. Ограничение метионина способствует продлению жизни от одноклеточных дрожжей до крыс и мышей. Кроме того, ограничение метионина у мышей способствует уменьшению уровней глюкозы, инсулина, IGF‑1 в крови, митохондриального окислительного стресса, ожирения. Важно понимать, что под ограничением понимается избегание избыточного потребления, ведь метионин является незаменимой аминокислотой, нехватка которой может негативно сказаться на функции печени и других органов.

Ограничение триптофана у грызунов отсрочивает образование опухолей, способствует увеличению здорового периода жизни, уменьшает проявление ишемии в поврежденных почках и печени. Поскольку триптофан – предшественник фактора бодрости серотонина, его недостаток тоже вреден и может способствовать депрессии.

Ограничение лейцина увеличивает чувствительность тканей к инсулину в экспериментах на животных. Правда, при этом не изменялась продолжительность жизни.

Белковое голодание запускает процесс частичного самопереваривания клетки (аутофагии ). В результате уничтожаются поврежденные клеточные структуры (например, старые митохондрии), скопления денатурированных белков, что способствует не только высвобождению аминокислот для биосинтеза новых белков, но и замедлению старения и продлению жизни.

На протяжении более 20 лет проводились два исследования, в одном из которых (Nurses’ Health Study) наблюдали более 80 000 женщин, а в другом (‘Health Professionals’ Follow‑up Study’) – более 40 000 мужчин. За этот период отмечено около 30 000 случаев смерти, 41 % из которых по причине рака и 25 % – от сердечно‑сосудистых заболеваний. Оказалось, что те, кто придерживался диеты с высоким содержанием животного белка и насыщенных жиров, имел более высокий риск смертности, чем те, кто употреблял больше растительных белков, поли‑ и мононенасыщенных (растительных) жиров. Наибольший риск смертности обеспечивали трансжиры (содержатся в маргарине и продуктах питания с его добавлением – покупная выпечка, печенье, чипсы). Дальнейший анализ этих результатов позволил выявить вклад потребления красного мяса и молочных продуктов в развитие ишемической болезни сердца, рака толстой кишки и сахарного диабета. Еще одно исследование, в котором изучали состояние здоровья 43 396 шведских женщин, позволило установить, что увеличение на 5 г на кг массы тела от нормы потребления белка в день способствовало значительному увеличению частоты сердечно‑сосудистых заболеваний.

[1] Человек не подходит для многих экспериментов по влиянию различных факторов на здоровье и долголетие. То, как поведет себя наш организм в разных условиях, моделируют в лаборатории на различных живых организмах. Это так называемая доклиническая стадия исследования. На модельных организмах изучают влияние изменения активности генов, эффекты токсичных или лекарственных веществ.

[2] Так называемое самопереваривание клетки, или аутофагия.