Энциклопедия долгой и здоровой жизни

Другой гормон жировой ткани – адипонектин – повышается при голодании и физических нагрузках. Он помогает предотвратить накопление избыточного жира и повышает чувствительность тканей к инсулину. Это особенно важно для профилактики сахарного диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. И этот гормон можно смело отнести к гормонам здорового долголетия.

Поджелудочная железа вносит свой вклад в регуляцию пищеварения через инсулин и панкреатический полипептид. Инсулин не только регулирует уровень глюкозы в крови, но и влияет на аппетит через центры головного мозга. Панкреатический полипептид подавляет аппетит и повышает чувствительность тканей к инсулину. Его уровень меняется в течение суток, достигая минимума утром и максимума вечером.

В кишечнике вырабатывается целый ряд гормонов, регулирующих аппетит и пищеварение. Пептид YY, который образуется в толстом кишечнике, замедляет продвижение пищи по желудочно-кишечному тракту и подавляет аппетит.

Грелин – гормон, стимулирующий аппетит. Его уровень естественным образом повышается перед приемом пищи и снижается после еды, причем углеводы дают более выраженное подавление секреции грелина по сравнению с жирами. Помимо регуляции аппетита грелин играет важную роль в снижении воспаления и укреплении защитного барьера кишечника. Частые перекусы, особенно богатые углеводами, могут нарушать нормальный ритм секреции грелина и сбивать аппетит.

Гормоны кишечника играют решающую роль в регуляции аппетита и метаболизма. Гормон GLP-1 (энтероглюкагон) – настоящий дирижер пищевого поведения. Этот гормон не только подавляет аппетит, но и замедляет опорожнение желудка, стимулирует выработку инсулина и улучшает его чувствительность. Неудивительно, что лекарства-аналоги GLP-1 произвели революцию в лечении ожирения и диабета. Оксинтомодулин работает схожим с GLP-1 образом, усиливая чувство сытости и улучшая метаболизм глюкозы. В этом оркестре насыщения участвует и холецистокинин – гормон, который не только регулирует работу желчного пузыря и поджелудочной железы, но и посылает мозгу сигнал «хватит есть». А бомбезин, быстро реагируя на поступление пищи, помогает вовремя остановиться и не переедать. Вместе эти гормоны создают сложную систему контроля аппетита и пищеварения, которая защищает нас от переедания и поддерживает здоровый метаболизм.

Современные исследования показывают, что режим питания не менее важен, чем состав пищи. Ночные перекусы, еда в состоянии стресса, слишком частые приемы пищи могут нарушить естественные ритмы работы пищеварительной системы. Вегетативная нервная система играет ключевую роль в этих процессах: парасимпатический отдел стимулирует пищеварение, а симпатический подавляет его. Поскольку симпатическая нервная система активируется при стрессе, любые стрессовые ситуации могут существенно нарушить процесс пищеварения.

Стресс влияет на пищеварение через несколько механизмов. Во-первых, в стрессовой ситуации выделяются адреналин и норадреналин, которые подавляют активность желудка и кишечника. Во-вторых, стресс может изменить состав микрофлоры кишечника, что влияет на усвоение питательных веществ и иммунитет. В-третьих, хронический стресс может привести к воспалению слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта.

Современная наука все больше внимания уделяет связи между кишечником и мозгом (рис. 1а, 1б).

Рис. 1а. Структуры головного мозга, задействованные в регуляции аппетита

Рис. 1б. Механизм регуляции аппетита

Наши мозг и тело ведут постоянный диалог о еде через сложную систему гормональных и нервных сигналов.

Представьте сложнейший оркестр, где каждый музыкант играет свою партию в симфонии голода и насыщения. Дирижером этого оркестра выступает гипоталамус, а первую скрипку играет желудочно-кишечный тракт, посылающий быстрые сигналы о состоянии пищеварительной системы.

Если представить, что мозг – это большой трехэтажный дом, то на первом этаже находится ствол мозга, отвечающий за базовые функции вроде дыхания и сердцебиения. На третьем – большая кора, где происходят мышление и принятие решений. А вот между ними, на втором этаже, расположился гипоталамус – небольшая, но невероятно важная структура размером примерно с миндальный орех.

Гипоталамус – это своего рода диспетчерская всего организма. Он расположен прямо над гипофизом, главной гормональной железой, и вместе они контролируют практически все процессы жизнедеятельности. В этой диспетчерской есть разные отделы – ядра гипоталамуса. Одни отвечают за чувство голода, другие – за насыщение, третьи следят за температурой тела, четвертые управляют суточными ритмами. Каждое ядро получает информацию от разных систем организма и координирует ответные реакции.

Именно расположение гипоталамуса делает его таким эффективным центром управления: сверху он связан с корой мозга, снизу – с гипофизом, а по бокам – с отделами мозга, отвечающими за эмоции и память. Это позволяет ему интегрировать информацию от всех систем организма и координировать работу всего «дома».

Когда желудок пустеет, он начинает выделять грелин – гормон, пробуждающий аппетит. Грелин достигает гипоталамуса и активирует особые нейроны в его аркуатном ядре, которые производят нейропептид Y и AgRP – мощные стимуляторы голода. Эти же вещества одновременно подавляют активность соседних нейронов, вырабатывающих POMC и CART – нейропептиды, отвечающие за чувство насыщения.

Как только пища попадает в желудок, включается каскад сигналов насыщения. Растяжение желудка регистрируется механорецепторами, которые через блуждающий нерв передают сигнал в ствол мозга. Одновременно клетки кишечника начинают вырабатывать целый ансамбль гормонов насыщения, идущих отсюда в мозг, о которых мы подробно уже говорили: GLP-1, холецистокинин, пептид YY.

На фоне этих быстрых сигналов постоянно звучит мелодия долгосрочной регуляции энергетического баланса. Жировая ткань выделяет лептин – гормон, информирующий мозг о запасах энергии. Чем больше жировой ткани, тем выше уровень лептина в крови. Лептин достигает гипоталамуса и усиливает активность нейронов насыщения (POMC/CART), одновременно подавляя нейроны голода (NPY/AgRP).

Поджелудочная железа добавляет в эту симфонию свою партию через инсулин, который не только регулирует уровень глюкозы в крови, но и влияет на пищевое поведение схожим с лептином образом. При длительном голодании уровни лептина и инсулина падают, а уровни грелина растут, что усиливает чувство голода и мотивацию к поиску пищи.

Эта базовая мелодия постоянно модулируется эмоциональными и когнитивными центрами мозга. Миндалевидное тело окрашивает пищу эмоциями, связывая определенные продукты с приятными или неприятными воспоминаниями. Прилежащее ядро через выброс дофамина создает чувство удовольствия от вкусной еды, особенно богатой жирами и сахарами. Префронтальная кора может наложить вето на желание поесть, если мы осознанно решили ограничить потребление пищи. От того, насколько ее контролирующая функция развита, во многом зависит наше метаболическое здоровье.

Вся эта сложная система работает в ритме циркадных часов. Супрахиазматическое ядро гипоталамуса синхронизирует выработку пищеварительных гормонов и чувствительность к ним со временем суток. Утром чувствительность к инсулину повышена, что позволяет эффективно усваивать питательные вещества. К вечеру она снижается, как и чувствительность к сигналам насыщения, что делает поздние приемы пищи особенно опасными для набора веса.

Нарушения в работе любого компонента этой системы могут приводить к расстройствам пищевого поведения. При ожирении часто развивается резистентность к лептину – мозг перестает «слышать» сигналы о достаточности жировых запасов. Хронический стресс через повышение уровня кортизола может усиливать тягу к «утешительной» калорийной пище. Нарушение циркадных ритмов при сменной работе или джетлаге может провоцировать ночное переедание.

Понимание этой сложной системы помогает выработать здоровые пищевые привычки: соблюдать регулярный режим питания, есть медленно, обеспечивать достаточный сон, управлять стрессом и поддерживать физическую активность. Только так мы можем помочь нашему внутреннему оркестру играть слаженно, поддерживая здоровый вес и хорошее самочувствие.

Эта сложная система обычно прекрасно справляется с поддержанием энергетического баланса, но современный образ жизни – круглосуточный доступ к калорийной пище, хронический стресс, нарушение режима сна – создает для нее серьезные вызовы. Понимание работы этой системы помогает нам поддерживать здоровые пищевые привычки: есть в одно и то же время, избегать перекусов поздно вечером, управлять стрессом и обеспечивать достаточный сон.

Оказывается, связь «кишечник – мозг» – двунаправленная: не только мозг влияет на работу кишечника, но и кишечник может влиять на наше настроение и поведение. И это не только о гормонах пищевого поведения, о которых мы писали выше! Микроорганизмы, живущие в кишечнике, способны воздействовать на мозг разными путями. Помимо производства нейромедиаторов (включая серотонин, около 90 % которого синтезируется в кишечнике), микробиота вырабатывает предшественников серотонина – триптофан и 5-HTP, которые, в отличие от самого серотонина, проходят через гематоэнцефалический барьер и влияют на настроение. Кроме того, микробы производят короткоцепочечные жирные кислоты и другие метаболиты, которые через блуждающий нерв и иммунную систему влияют на активность мозга. Кишечный серотонин тем временем регулирует перистальтику, секрецию и воспаление в кишечнике, а эти процессы, в свою очередь, влияют на выработку других нейромедиаторов и передачу сигналов в мозг через нервные окончания в стенке кишечника.

Особую роль в работе пищеварительной системы играют пищеварительные ферменты – специализированные белки, которые, подобно молекулярным ножницам, разрезают сложные молекулы пищи на более простые составляющие. Каждый фермент специализируется на определенном типе молекул и требует специфических условий и кофакторов для оптимальной работы.

Пепсин, расщепляющий белки, активируется в кислой среде желудка и требует достаточного количества цинка и витамина B6 для своей выработки. Соляная кислота желудка (для ее выделения требуются ионы хлора!) не только создает нужную среду, но и превращает неактивный пепсиноген в активный пепсин. При этом в растительной пище могут содержаться ингибиторы протеаз (особенно в бобовых и злаковых), которые блокируют работу пепсина и других протеолитических ферментов, поэтому злаки или бобовые – это не очень уместный гарнир для животных белков, в отличие от зелени и овощей. В то же время некоторые растения (папайя, ананас, инжир) содержат собственные протеазы: папаин, бромелайн, фицин, которые могут помогать в переваривании белков.

Липаза, расщепляющая жиры, нуждается в желчных кислотах для эмульгирования жиров и ионах кальция как кофакторе. Без оптимизации желчеоттока жиры, в том числе полезные, не будут усвоены. Ее активность поддерживается достаточным количеством цинка и витамина B12. Выработку желчи стимулируют горькие вещества (флавоноиды) из таких растений, как артишок и расторопша.

Амилаза, расщепляющая крахмал, требует присутствия хлорида натрия и ионов кальция. Ее синтез зависит от достаточного количества магния и витаминов группы B.

Некоторые растения (прорастающие зерна, бананы) содержат собственные амилазы, которые начинают предварительное расщепление крахмала еще до попадания пищи в организм.

Работа всех ферментов поддерживается антиоксидантами (это витамины C, E и флавоноиды), защищающими их от окислительного повреждения, и требует адекватного количества белка в рационе для их синтеза.

Нарушение работы пищеварительной системы может привести к различным проблемам со здоровьем, однако понимание механизмов ее работы позволяет разработать эффективные стратегии профилактики и лечения различных заболеваний.

Вот только несколько примеров этих эффективных стратегий здорового пищеварения:

1. Соблюдение циркадных ритмов питания: основные приемы пищи в первой половине дня, когда секреция пищеварительных ферментов максимальна, а последний прием пищи не позднее чем за три-четыре часа до сна.

2. Медленное и тщательное пережевывание: активирует выработку пищеварительных ферментов через блуждающий нерв и предотвращает попадание крупных частиц пищи в желудок.

3. Правило голодного желудка: выдерживание четырех-пятичасовых интервалов между приемами пищи для полного завершения пищеварительных циклов и восстановления моторики.

4. Достаточное потребление чистой воды между приемами пищи: поддерживает выработку желчи и слизи, защищающей стенки ЖКТ.

5. Регулярная физическая активность умеренной интенсивности: улучшает кровоснабжение органов пищеварения и стимулирует моторику кишечника.

6. Управление стрессом через дыхательные практики и медитацию: снижает избыточную активацию симпатической нервной системы, нарушающей пищеварение.

7. Ферментированные продукты в рационе: обогащают микробиом полезными бактериями, метаболитами, важными для работы собственной микрофлоры, и поддерживают иммунитет кишечника.

8. Достаточное количество клетчатки: она питает полезные бактерии, поддерживает регулярную моторику и выводит токсины.

9. Горькие травы и специи перед едой или во время еды: стимулируют выработку пищеварительных ферментов и желчи.

Современная наука о питании предлагает оптимальный порядок приема пищи для максимально эффективного пищеварения и насыщения. За 15–20 минут до еды выпейте стакан воды – этого времени достаточно, чтобы создать чувство предварительного насыщения, не разбавляя желудочный сок. Начните прием пищи с теплого первого блюда – супа или бульона, который стимулирует выработку пищеварительных ферментов через термо- и хеморецепторы. Затем переходите к овощам и белковой пище – их комбинация замедляет усвоение последующих углеводов и усиливает чувство насыщения через GLP-1 и другие гормоны. Крахмалистый гарнир оптимально съесть в середине трапезы для более плавного подъема глюкозы крови.

Кофе и чай лучше пить во время еды или сразу после нее, чтобы защитить слизистую желудка от раздражения. Если важно максимальное усвоение железа из пищи, можно отложить эти напитки на час после еды. При утреннем кофе натощак добавляйте молоко или сливки для защиты желудка. Оптимальное время для десерта зависит от его состава. Сладкие фрукты можно есть в конце основного приема пищи, так как их натуральные сахара усваиваются медленнее. А вот десерты с добавленным сахаром (торты, конфеты) лучше съесть через 1,5–2 часа после основной трапезы, когда уровень инсулина снизится, а чувство насыщения еще сохранится. Это поможет избежать резких скачков сахара в крови и последующего усиления голода.

Последние научные исследования открывают все новые аспекты работы пищеварительной системы. Например, недавно было обнаружено, что кишечные бактерии могут влиять на работу генов в клетках хозяина, тем самым регулируя различные физиологические процессы. По сути, наши «квартиранты» говорят с нами на своем химическом языке. Также активно изучается роль циркадных ритмов в пищеварении – оказывается, время приема пищи может быть не менее важным, чем ее состав.

Поддержание здоровья пищеварительной системы требует комплексного подхода. Регулярное питание, достаточное количество клетчатки в рационе, умеренные физические нагрузки, управление стрессом – все эти факторы важны для оптимальной работы пищеварительного тракта. При этом каждый человек уникален и то, что хорошо работает для одного, может не подойти другому. Поэтому так важно прислушиваться к сигналам своего организма, измерять разные параметры здоровья метаболизма и при необходимости обращаться за профессиональной помощью.

В заключение стоит отметить, что пищеварительная система – это не просто система органов для переработки пищи. Это сложнейший комплекс, который участвует в регуляции иммунитета, влияет на настроение и поведение, поддерживает гормональный баланс и играет ключевую роль в общем состоянии здоровья. Чем больше мы узнаем о работе этой удивительной системы, тем более очевидной становится необходимость заботиться о ее здоровье.

Глава 2

Старение пищеварительной системы

Старение пищеварительной системы – комплексный процесс, в основе которого лежат несколько фундаментальных механизмов. Первостепенное значение имеет нарушение протеостаза – баланса между синтезом, сворачиванием, транспортом и деградацией белков внутри каждой клетки. С возрастом снижается активность белков, помогающих другим белкам правильно свернуться. Накапливаются неправильно свернутые и «сбившиеся в кучу» белки, особенно в клетках с длительным жизненным циклом, таких как нейроны энтеральной нервной системы.

Нарушение макроаутофагии – процесса удаления поврежденных клеточных компонентов – усугубляет проблему. В итоге в клетках пищеварительного тракта накапливаются дефектные митохондрии и другие поврежденные органеллы. Это приводит к энергетическому дефициту и окислительному стрессу. Биомаркерами этих процессов служат снижение экспрессии генов аутофагии (например, LC3 и Beclin-1) и накопление маркера нарушенной аутофагии p62.

Изменения затрагивают и внеклеточный матрикс. Повышается жесткость тканей за счет избыточного накопления коллагена и его патологического поперечного сшивания (гликирования, особенно под действием быстрых углеводов). Это можно оценить по уровню конечных продуктов гликирования (AGEs) в крови или в коже. Нарушается эластичность тканей, что особенно важно для перистальтики кишечника.

Нарушение барьерной функции становится одним из ключевых механизмов старения пищеварительной системы. Снижается продукция защитной слизи из-за уменьшения количества и активности бокаловидных клеток. Истончается слой муцина, меняется его состав и вязко-эластичные свойства. Это можно оценить по снижению уровня секреторных антител IgA в просвете кишечника.

Нарушаются плотные контакты между клетками эпителия. Снижается экспрессия белков плотных контактов: окклюдина, клаудинов и ZO-1. Повышается проницаемость кишечного барьера, что можно определить с помощью тестов с лактулозой и маннитолом или измерением уровня зонулина в крови. Через «дырявый» барьер в кровоток проникают бактериальные эндотоксины и другие воспалительные факторы.

С возрастом снижается способность клеток противостоять различным видам стресса. Уменьшается экспрессия белков теплового шока (HSP) и других защитных молекул. Снижается активность антиоксидантных систем – падает уровень глутатиона, снижается активность супероксиддисмутазы и каталазы. Клетки становятся более уязвимыми к окислительному стрессу, что можно оценить по повышению уровня малонового диальдегида и других продуктов перекисного окисления липидов в крови.

Все эти процессы усугубляются возрастным снижением регенеративного потенциала стволовых клеток кишечника. Уменьшается их количество в криптах, снижается способность к самообновлению и дифференцировке. Это можно оценить по изменению скорости обновления эпителия.

Важную роль играет накопление сенесцентных (стареющих) клеток, которые секретируют провоспалительные факторы – так называемый сенесцентный секреторный фенотип (SASP). Их накопление создает провоспалительное микроокружение и способствует дальнейшему повреждению тканей. Маркеры воспаления в крови могут быть сигналами такого неблагополучия.

Эти молекулярные и клеточные изменения приводят к серьезным функциональным нарушениям на уровне целого органа. В желудке снижается секреция соляной кислоты и пепсина, что можно оценить по pH желудочного сока и уровню базальной и стимулированной кислотности. Гипохлоргидрия – это состояние, при котором снижена секреция соляной кислоты в желудке. В норме pH желудочного сока должен быть около 1,5–3,5. При гипохлоргидрии pH повышается до уровня выше 4–5. Гипохлоргидрия создает условия для последующего избыточного бактериального роста в тонком кишечнике (СИБР), который можно диагностировать с помощью дыхательных тестов с глюкозой или лактулозой.

В поджелудочной железе снижается выработка пищеварительных ферментов, что проявляется падением активности липазы, амилазы и трипсина в дуоденальном содержимом. Параллельно нарушается эндокринная функция – снижается чувствительность β-клеток к глюкозе и секреция инсулина первой фазы, что можно выявить с помощью глюкозотолерантного теста с определением С-пептида.

Возрастные изменения печени включают снижение скорости кровотока и активности ферментных систем, особенно цитохрома P450. Это приводит к замедлению метаболизма лекарств и снижению детоксикационной функции. Уменьшается синтез желчных кислот и их конъюгация с таурином и глицином, что можно оценить по составу желчи.

Нарушения моторики желудочно-кишечного тракта можно объективизировать с помощью электрогастрографии, манометрии и других методов оценки перистальтики. Характерно замедление транзита, особенно в толстом кишечнике, что способствует развитию дисбиоза.

Изменения микробиома при старении можно оценить с помощью метагеномного секвенирования. Характерно снижение альфа-разнообразия (количества видов бактерий), уменьшение доли полезных бактерий (особенно Bifidobacterium и Faecalibacterium prausnitzii) и увеличение потенциально патогенных микроорганизмов.

Все эти изменения приводят к нарушению всасывания питательных веществ, что можно определить по уровню различных витаминов и минералов в крови. Особенно характерен дефицит витамина B12, железа, кальция, цинка и витамина D. Развивается саркопения – возрастная потеря мышечной массы, которую можно оценить с помощью биоимпедансометрии или денситометрии.

Важную роль в старении пищеварительной системы играют эпигенетические изменения. С возрастом меняется профиль метилирования ДНК, что влияет на активность тысяч генов. Некоторые участки генома, наоборот, деметилируются, что может приводить к активации провоспалительных генов. Эти изменения можно оценить с помощью полногеномного анализа метилирования, эпигенетических часов старения.

Старение пищеварительной системы затрагивает все ее отделы, начиная с полости рта. В слюнных железах развиваются фиброз и атрофия секреторных клеток, что приводит к уменьшению объема слюны и изменению ее состава: снижается активность амилазы, лизоцима и иммуноглобулина А. Атрофируются вкусовые рецепторы, особенно отвечающие за восприятие горького и кислого. Это нарушает первичное распознавание пищи и начальные этапы пищеварения.

В пищеводе наблюдается снижение тонуса сфинктеров и нарушение перистальтики из-за дегенерации нервных окончаний и изменений гладкой мускулатуры. Характерно замедление транзита пищи, развитие рефлюкса. Снижается регенеративная способность эпителия, что делает слизистую более уязвимой к повреждениям.

Желудок подвергается атрофическим изменениям: уменьшается количество париетальных и главных клеток, что приводит к снижению секреции соляной кислоты и пепсина. Развивается гипохлоргидрия, нарушается активация пепсиногена и усвоение витамина B12. Снижается выработка защитной слизи, повышается риск воспалительных процессов.

В тонком кишечнике происходит уплощение ворсинок и уменьшение глубины крипт, что сокращает всасывающую поверхность. Снижается активность кишечных ферментов: лактазы, сахаразы, пептидаз. Нарушается транспорт питательных веществ через эпителий. Замедляется регенерация энтероцитов из-за снижения активности стволовых клеток в криптах.

Толстый кишечник характеризуется ослаблением моторики из-за дегенеративных изменений в нервных сплетениях и мышечном слое. Снижается количество бокаловидных клеток, изменяются состав и свойства защитной слизи. Характерно развитие дивертикулов из-за повышения внутрипросветного давления на фоне ослабленной стенки.

В поджелудочной железе развивается фиброз (замещение здоровой ткани соединительной), снижается количество ацинарных клеток, что приводит к уменьшению секреции пищеварительных ферментов. Нарушается регуляция выработки инсулина β-клетками, повышается риск развития диабета. Снижается масса функциональной ткани железы.

Печень уменьшается в размерах, снижается ее кровоснабжение. Уменьшается активность цитохрома P450 и других ферментных систем, что нарушает метаболизм лекарств и детоксикацию. Снижается синтез белков и желчных кислот. В желчном пузыре нарушается сократительная способность, повышается литогенность желчи (склонность к камнеобразованию).

Понимание механизмов старения пищеварительной системы открывает возможности для замедления этих процессов. Прежде всего важно обеспечить оптимальный режим питания: регулярные приемы пищи в одно и то же время поддерживают циркадные ритмы секреции пищеварительных ферментов. Достаточное количество белка в рационе необходимо для обновления тканей и поддержания протеостаза. Клетчатка и ферментированные продукты помогают сохранить здоровье микробиома.