Реальный биологический возраст. Как мы устроены, почему стареем и что с этим делать

Рис. 5A. Если бы весь мир был мной. 100 мини-моделей, представляющих всё население Великобритании.

На этом уровне мы можем предсказать, что все умрут, и сделать некоторые обобщения о том, как это произойдет, но эти обобщения будут неточными.

Следом первую группу из 100 человек можно разделить по полу (рис. 5B). 50 на 50. Я, естественно, принадлежу к мужской половине. Это дает нам немного больше предсказательной ценности, и мы можем начать определять приблизительную продолжительность жизни и на основе предыдущих данных некоторые из основных причин смерти.

Рис. 5B. Когортирование людей. Я представляю 50 % мужского населения.

Затем мы группируем людей по месту моего проживания, что дает мне когорту из примерно 5 человек. На это уже немного больше влияют такие факторы, как демография и экономика. Сужаем еще больше (рис. 5C).

Рис. 5С. Разделение мира на меньшие группы. В пределах 50 % населения, которое составляют мужчины, меньшая подгруппа – это люди моего возраста. Вы можете делить дальше. Это увеличивает точность, но теряет предсказательную силу, потому что мы все индивидуальны.

Мы могли бы продолжать деление еще очень много раз, но для каждого деления мы идем на компромисс между большей конкретикой и меньшей предсказательной ценностью. Существует и противоречие: мы не обязательно ведем себя как наши сверстники, но это делает точное предсказание невозможным.

ПОГОВОРИМ О ДЕЛАХ СЕРДЕЧНЫХ

Я задался целью выяснить, смогу ли я сосредоточиться на определенных аспектах своего здоровья, чтобы предсказать свою смерть. Сузить круг аспектов мне не удалось, и как я впоследствии убедился – измерить что-то легко, но сложно что-либо сделать с этими измерениями. Артериальное давление и холестерин я отметил как наиболее выделяющиеся признаки. Если обратиться к моей группе риска, согласно статистике – 5 % мужчин Великобритании в возрасте от 40 до 50 лет часто умирают от сердечных приступов. Здоровье – штука многофакторная, и каждая из наиболее распространенных причин смерти имеет пересекающиеся риски, но в моем случае наиболее выделился 1 аспект – пусть мой пульс был низким, как у элитного спортсмена[70], мне рекомендовали проконсультироваться с врачом и сделать электрокардиограмму (ЭКГ). Так что с тяжелым сердцем я направился к кардиологу, чтобы выяснить, что происходит, и уточнить, принадлежу ли я к той группе, которая помрет от приступа.

Глава 4. Сердце проблемы: убийца № 1 – сердечные заболевания

И сокровища ваши будут там, где ваше сердце

Библия короля Якова, Мф. 6:21

Скорее всего, меня убьет мое сердце, и это не поэтичная метафора, а суровая реальность – жизненно важная мышца в моей груди остановится, прекратит качать кровь к мозгу. И пока я увлечен исследованием своей собственной жизни, статистика говорит о том, что и вы, мои дорогие читатели, в той же «сердечной» группе риска, что и я, так что нам всем лучше знать, что происходит в наших сердцах.

Начнем с эксперимента. Возьмем теннисный мячик и начнем сжимать его в руке – 60 раз за минуту. Еще не устали? Тогда повторим, но уже в 2 раза быстрее.

Я представляю, как уже болит ваша рука. А смогли бы вы сжимать мячик в 3 раза быстрее, если бы я сказал, что от этого зависит ваша жизнь? А в вашем теле есть мышца, которая сжимается 60 раз в минуту, но может разогнаться и до 220, и от нее полностью зависит ваша жизнь. Узнали, что это за мышца? Конечно же, это сердце. В норме ваше сердце совершает 100 тыс. ударов в день, примерно 3 млрд раз за всю жизнь. Общее количество ударов сердца за всю жизнь зависит от вашей активности и состояния покоя. В состоянии покоя сердце работает у людей по-разному: на это влияет возраст, спорт, эмоциональный фон, лишний вес, алкоголь и сигареты, что не удивительно (алкоголь, сигареты и ожирение будут виновниками почти всех неблагоприятных последствий). Частота сокращений в состоянии покоя также напрямую связана с болезнями; если частота ударов превышает 100, риск сердечного приступа возрастает в 1,5 раза[71]. Это легко проверить – проверьте свой пульс. Сосчитайте количество сокращений за 10 секунд; если их больше 17, сходите к врачу.

Тут я думал похвастаться своим сердечным ритмом, чтобы показать, какой я здоровый. И причина этого необоснованного хвастовства заключалась в том, что раньше мой пульс составлял 50 ударов в минуту, и я считал себя образцом здорового человека. У меня были смутные представления о сердечных ритмах, с тех пор как я, будучи подростком, узнал про Мигеля Индурайна – пятикратного победителя Тур де Франс (отрадно, что Мигель не входит в список велогонщиков, которых лишили титулов за использование допинга[72]).

На своем пике Индурайн имел поразительно низкий пульс – 28 ударов в минуту. В 2012 году, через 14 лет после выхода спортсмена на пенсию, когда он был в том же возрасте, что и я, ученые вновь провели исследования физиологии Индурайна[73]. И его показатели были идеальными не только для его возраста, но и для человека вдвое младше. Говорят, что после гордыни следует разочарование. И, к сожалению, моя гордость относительно собственного сердечного ритма основывалась больше на исторических данных, а не на точных измерениях. Чтобы исправить запись, я сначала использовал проверенный метод измерения пульса – посчитал количество ударов за 10 секунд и умножил на 6, но это не дало мне желаемого результата. Следом я бесстрашно попробовал фитнес-браслет моей дочери – и он тоже меня разочаровал, не показав желаемого ответа. Следом, применив ненаучный метод «третий раз – удачный», я использовал пульсоксиметр, который мы купили во время паники по поводу COVID-19 и который лежал в шкафу с тех пор. Но первая попытка просчитать пульс провалилась полностью, что было еще более устрашающим. После того как я заменил батарейки и отскреб ржавчину с прибора, я попробовал вновь. Мой пульс всё так же упрямо оставался на отметке выше, чем я ожидал. К сожалению, всё указывало на то, что мой сердечный ритм насчитывает 65 ударов в минуту. Что, конечно, не очень плохо (для моего возраста), но не волшебные меньше 40, на которые я рассчитывал. Это значит, что мое сердце совершает 90 тыс. ударов в день. Важный научный урок: всё меняется.

Несмотря на все эти сокращения, средний размер человеческого сердца – довольно небольшой; оно весит примерно 290 г. Среди всех сердец по размеру оно где-то посередине. Самое маленькое сердце у мушки «летающая фея» – оно всего 0,2 мм в длину, крошечное. Среди млекопитающих самое маленькое сердце у этрусской древесной землеройки, оно весит всего 0,02 г и совершает 1200 ударов в минуту. Самое большое сердце у большого синего кита – у него поистине монструозное сердце, весит 900 кг, как небольшая машина или целый класс с учениками и одним учителем. Сердце кита совершает 6 ударов в минуту, перегоняя 220 л крови каждый раз. Пусть по размеру человеческое сердце как ФК Эвертон[74], оно по-прежнему перекачивает около 100 мл крови за раз, что составляет 5 л в минуту – весь объем крови в вашем организме. Есть мнение, что сердца всех животных совершают одинаковое количество ударов в течении жизни, следовательно, чем быстрее стучит сердце, тем короче жизнь, но летучие мыши опровергают это утверждение – их сердца сокращаются с частотой в 1000 ударов в минуту, но живут они довольно долго, некоторые доживают и до 30 лет. В течение жизни человеческое сердце перекачивает около 350 тыс. л крови – достаточно, чтобы заполнить Серпентайн в Гайд-парке Лондона дважды[75].

К счастью, в отличие от эксперимента с мячиком, который нужно сжать 60 раз в минуту, мы не думаем о том, как заставить биться наше сердце. Сердце обладает собственной системой стимуляции, называемой «водителем ритма» (технически это – синоатриальный узел). Мартин Флэк открыл синоартриальный узел, экспериментируя над сердцами кротов. История умалчивает, откуда взялись кроты, но им в тот день явно не повезло.

«Водитель ритма» работает сам по себе, но реагирует на поступление кислорода в организм; когда нам требуется больше кислорода, он ускоряется. Обычно это происходит, когда мы занимаемся физическими упражнениями. Физические упражнения важны, но в современном мире ими занимаются по собственному желанию, хотя когда-то они были нужны для выживания. Чтобы бегать быстрее и драться лучше, мышцам требуется больше кислорода, и чтобы получить его, нужно, чтобы кровь перегонялась быстрее.

Чтобы быть готовым к подобным ситуациям, наш организм производит гормон адреналин, его называют гормоном страха, борьбы, бегства. Адреналин бодрит, усиливает кровоток, высвобождая больше сахара в кровь и открывая дыхательные пути. Из-за своего широкого воздействия адреналин используется в большом спектре реанимационных мероприятий. Например ЭпиПен (EpiPen) – средство экстренной помощи при анафилаксии, получило свое название от менее приятного американского термина, обозначающего адреналин – эпинефрин.

Кортизол, более продолжительный по действию аналог адреналина, также играет ключевую роль в формировании реакции нашего сердца на окружающий мир. Хотя в краткосрочной перспективе он выполняет схожую с адреналином роль, кортизол также выполняет важную функцию поддержания жизнедеятельности. Он будит нас по утрам, его выброс усиливает обмен веществ, запуская организм на весь день. Кортизол и адреналин группируются вместе как элементы симпатической нервной системы. Другая система – парасимпатическая – отвечает за отдых, расслабление и восстановление. Нам нужен стимул для активности и бодрости, которую обеспечивает симпатическая нервная система, но хорошего понемногу. Постоянная симпатическая активность, особенно за счет кортизола, в долгосрочной перспективе приводит к негативным последствиям.

Хотя сейчас нам не нужно убегать от саблезубых тигров, наша симпатическая нервная система всё еще реагирует на внешние раздражители. Давайте проведем еще один «забавный» эксперимент. Вспомните свой самый плохой день в школе. Может, вы забыли штаны в раздевалке или разбили мячом окно… Затем вспомните, что вы чувствовали: учащенное сердцебиение, лицо красное, да и кишечник стал слабее… Это пример того, как психология воздействует на физиологию. Эти эмоции вызваны действиями симпатической нервной системы, они подготавливают вас к бегству – злой учитель или угроза публичного стыда вместо саблезубого тигра. Всё это можно назвать стрессом. К счастью, в нашем эксперименте учитель в итоге простил вас, и стресс ушел. Проблемы начинаются тогда, когда стресс становится постоянным, что приводит к перенапряжению нервной системы. Стресс и бесконечное эмоциональное напряжение приводят к серьезным проблемам с сердцем. Чаще всего вред накапливается медленно, постепенно, но сердце также может подвергаться острому эмоциональному повреждению. Когда возникает синдром Такоцубо, или иначе – синдром разбитого сердца, сильные эмоции приводят к тому, что одна из камер сердца растягивается и деформируется так, что напоминает осьминога.

ЯЗЫК СЕРДЦА

Помимо гормональной регуляции, сердце контролирует еще и нервная система. Нервы соединяют сердце и продолговатый мозг. Впервые это появилось у рыб и рептилий еще 500 млн лет назад, задолго до того, как Люси впервые вступила на земли Эфиопии. Продолговатый мозг располагается в стволе мозга и является центром управления процессов, которые происходят в нашем теле без осознанного контроля (непроизвольные функции), включая рвоту, чихание, дыхание. Вы не можете напрямую снизить частоту сердечного ритма, однако можете обмануть свой «рептильный мозг» и начать дышать глубоко и быстро. Продолговатый мозг поймет, что кровь достаточно насыщена кислородом и «скажет» сердцу, что не нужно качать ее в таком количестве. Может последовать головокружение.

Однако, если продолговатый мозг почувствует острую нехватку кислорода в теле, он скажет сердцу биться быстрее. Ответная реакция поражает. Попробуйте сами. Посчитайте частоту сердечных ударов, пока вы сидите, потом сделайте 50 высоких прыжков «звездочкой» (официально – худшее упражнение в мире[76]) и замерьте пульс снова, передохните минуту и замерьте пульс в третий раз. Мой пульс изменялся следующим образом: 70, 100 и 65. Нервы передают сообщения сердцу с помощью электрического тока. Подобно Франкенштейну, который оживлял своего монстра, наше тело наполнено электричеством. Одним из первых, кто открыл влияние электричества на мышцы, был итальянский хирург Луиджи Гальвани. Он показал, что, если подключить лягушачью лапку к электрическому току, она начнет дергаться. Этот эксперимент я повторял, когда учился на бакалавра – заставил мертвую лягушку помахать лапкой моему однокурснику как раз в тот момент, когда он высказывал сомнения об опытах над животными. Стоит ли говорить, что на следующей неделе он сменил группу.

Сердце буквально потрескивает от электричества, и, чтобы больше узнать об этом, я связался с доктором Рейчел Бастианен, ведущим кардиологом. Последний раз я с ней встречался на ее свадьбе, где ее муж учил моего пятилетнего сына стоять на руках. Я отправился в Южный Лондон для сердечного разговора с Рейчел. Мы встретились в, на удивление, приятном вестибюле больницы. Я не сильно понимаю, как работает медицина, и, насмотревшись «Анатомии страсти» и «Катастрофы», был уверен, что увижу Рейчел в голубом медицинском костюме со стетоскопом в руках, однако она вышла в деловом костюме и ботильонах. Справедливо сказать, что Рейчел не самого высокого роста, у нее тихий, спокойный голос, но, несмотря на свою скромную внешность, в области генетики сердца у нее высочайший статус – она опубликовала более 50 статей.

Перекинувшись парой свежих сплетен, мы отправились в ее кабинет, где первой хорошей новостью стало то, что при измерении на соответствующем больничном аппарате мой пульс был меньше 60 ударов. Гордость была восстановлена. Но удовлетворение моего эго было не единственной причиной, по которой я занял ее время. Я хотел больше узнать про сердце и про электрокардиографию (ЭКГ). «Мы используем ЭКГ, потому что она нам дает снимок того, как работают электрические импульсы в сердце», – объяснила Бастианен. Она продолжила: «ЭКГ – самый полезный тест, который мы делаем, потому он общепризнанный и дает много информации, на которую можно опереться». ЭКГ может помочь и в долгосрочной диагностике, и в экстренных ситуациях. Ее муж Нэв (когда не учит ходить на руках) работает реанимационным кардиологом, Бастианен сказала мне: «ЭКГ – ключевой инструмент для выявления сердечного приступа. Это тот триггер, который заставляет Нэва вставать с постели в два часа ночи, чтобы отправиться в больницу, когда он находится на дежурстве».

ОСНОВА ЭКГ

Мой опыт с ЭКГ начался с не самого моего любимого занятия; я слонялся по приемной в больнице, голодный, чувствуя легкое беспокойство, что покажет прибор. Я коротал время, смотря какие-то телепередачи с ужасным звуком, пока наконец чрезвычайно обаятельный специалист по ЭКГ Эндрю не пригласил меня в небольшой кабинет и не объяснил, как всё работает. Успокоило то, что Эндрю соответствовал моим стереотипам о больнице, одет он был соответствующе.

Первое, что я узнал про ЭКГ, – там много проводов: 2 на руках, 2 на ногах и еще 6 проходят с северо-запада на юго-восток через сердце (эти провода называются электродами, они регистрируют разные электрические импульсы сердца на пленке ЭКГ – такой метод исследования называется двенадцатиканальной ЭКГ). Я снял кофту, и Эндрю прикрепил ко мне электроды с синими, липкими подушечками. Я лег, глубоко вздохнул, и на этом всё. Прождать час, чтобы потратить 5 минут на ЭКГ – обыденное дело.

Это несколько принижает мастерство Эндрю в размещении проводков в правильном месте. А это непростое умение, когда все люди разной комплекции и роста.

Вы можете увидеть результат моего ЭКГ на рис. 6.

Рис. 6. Отголоски былой славы.

A. Мой реальный график ЭКГ (спасибо Эндрю).

B. Идеализированный график, показывающий различные части волны, которая проходит через мое сердце.

Кривая ЭКГ содержит 3 компонента – Р-волны (начальный зубец), пик QRS и Т-волну – следующий холмик. Эти волны показывают, как электричество проходит через сердце. Импульс начинается в водителе ритма, расположенном в правом верхнем углу сердца (отсюда идет размещение проводов ЭКГ на моей груди). Узел водителя ритма работает как резервуар, который медленно наполняется, а затем моментально опустошается. Этот импульс записывается как зубец P, а затем распространяется по проводящей системе сердца, вызывая упорядоченное сокращение различных участков сердечной мышцы. Пик QRS измеряет сокращение желудочков сердца (самой массивной части сердечной мышцы, из-за чего пик на графике больше). Часть T представляет собой расслабление сердца до исходного состояния, готового к повторному разряду. Меня успокоила информация о том, что на моей ЭКГ пики находятся в правильных местах.

Одно из больших изменений за последние годы – для проведения таких процедур, как ЭКГ, вам не нужно ехать в больницу к Эндрю, чтобы он навесил на вас электроды, можно всё сделать дома, в комфорте. На примитивном уровне фитнес-трекеры (и другие подобные вещи) могут замерять сердцебиение. Они это делают, используя небольшой мерцающий индикатор на внутренней стороне, эта технология называется фотоплетизмографией. Кровеносные сосуды под кожей отражают свет, а устройство интерпретирует изменение силы отражений по мере того, как меняется объем крови в кровеносных сосудах. Эти приборы способны заметить нарушения сердечного ритма и предупредить носителя, что пришло время поговорить с терапевтом. Однако устройства, работающие за счет пропускания света через кожу, имеют небольшую этническую предвзятость. Зеленый свет на задней стороне трекера легко поглощается кожным пигментом меланином, его содержание выше у людей с темным цветом кожи, и это влияет на анализ[77].

У кардиологов есть доступ к более сложным приборам, позволяющим проводить мониторинг в течение длительного времени и выявлять изменения ритма днем и ночью. Один из таких приборов – Холтеровский монитор – небольшой прибор, который носится на шее в течение суток. Название такое, потому что устройство было разработано Норманом Холтером, физиком, который работал над испытаниями атомной бомбы на атолле Бикини. Интернет позволяет кардиологам отслеживать данные удаленно. Это значительно улучшает качество жизни. «Мы можем помещать пациентов в виртуальную палату, – сказала мне Бастианен. – Это увеличивает время между посещениями больницы с одного года до пяти лет». Локдаун из-за COVID-19 ускорил внедрение такого подхода. «Во время пандемии пациентам, перенесшим сердечные приступы, можно было прописывать лекарства и наблюдать за ними удаленно, чтобы получить оптимальное лечение без необходимости приезжать в больницу».

Хотя чипы не вводились через вакцины, удаленная, контролируемая онлайн, персонализированная медицина – скорее всего, будущее здравоохранения.

НО КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

Продемонстрировав, как электрические импульсы влияют на сердцебиение, возможно, стоит провести краткий урок по анатомии сердца, чтобы лучше понимать, как на самом деле всё работает. При написании научных текстов бывает сложно оценить общую научную грамотность и то, как подавать информацию, не проявляя снисходительности. К счастью, мои родственники – прекрасные «подопытные». Они хорошо образованы, но имеют историческое, юридическое и инженерное образование, разбираются в бухгалтерии (и, сказать честно, слабо разбираются в науке). Используя замечательный инструмент исследования – «семейный чат в WhatsApp[78]», я предположил, что большинство людей знают, что сердце состоит из четырех камер и делает «тук-тук». Сердце действительно состоит из четырех частей, объединенных в пары (рис. 7): правое предсердие с правым желудочком и левое предсердие с левым желудочком. Также на рисунке видно, как сердце отличается от того, что мы привыкли видеть на картинке (то изображение пошло или от растения, или от истории о французской груше, а может, из средневековой церкви, ну или еще от чего… в интернете можно найти кучу версий).

Рис. 7. Сердце. Четыре камеры, постоянно пульсирующей славы, но это не вместилище для души. Заметьте, совсем не похоже на символ сердца!

Предсердие (считайте «прихожая») получает кровь, а следом переправляет ее в желудочек. Потом желудочки перекачивают кровь дальше. В человеческом теле кровь курсирует по двум закрытым кругам. Чтобы описать это путешествие, мы начнем с правого предсердия (поскольку цепь замкнутая, вы можете начать с любого места). В правое предсердие впадают верхняя и нижняя полая вены, самые большие вены, по которым кровь от всего тела попадает в сердце. Кровь циркулирует по телу, отдавая кислород тканям и взамен насыщаясь углекислым газом, и поступает в сердце уже без кислорода. Из правого предсердия кровь поступает в правый желудочек, который в свою очередь через легочную артерию выбрасывает кровь в легкие. В легких кровь насыщается кислородом и отдает углекислый газ. После этого она возвращается через легочные вены в левое предсердие и затем выбрасывается в левый желудочек. От него через аорту кровь отправляется по всему телу, насыщая ткани и органы кислородом.

Как я узнал, измеряя электрическую активность своего сердца, предсердия и желудочки сокращаются с временным сдвигом (тот самый «тук-тук», который описали моя сестра и Питер Селлерс). Односторонние клапаны контролируют поток между камерами, что позволяет крови перемещаться вперед, но не возвращаться назад – своего рода шлюзовые ворота для закрытого канала.

Не у всех животных такое крутое, четырехкамерное сердце, как у человека.

У большинства насекомых (включая маленьких мушек) есть маленькая трубочка, которая качает жидкость по телу. У рыб – двухкамерное сердце, у лягушек – трехкамерное. А у осьминогов есть три разных сердца. Любопытно, что лошадям требуется четыре дополнительных насоса для циркуляции. У людей мышцы помогают возвращать кровь с периферии. Когда вы стоите или ходите, сокращаясь, мышцы голени толкают кровь обратно к сердцу (еще одна причина, по которой стоит вставать с кровати). Удивительно, но у лошадей отсутствуют мышцы в нижней части ног, и, чтобы компенсировать это, им требуется дополнительная помощь для возврата крови к сердцу.

Вид мышц (сердечные), которые окружают камеры сердца, отличаются от тех мышц (скелетных), которые у вас в руках и ногах. Это объясняет, почему сжать мячик рукой 60 раз в минуту сложно, а сердце делает это до тех пор, пока вы не умрете. Клетки, образующие сердечную мышцу, называемые кардиомиоцитами, не устают отчасти потому, что они содержат больше митохондрий[79]. Удивительно, но по крайней мере половина клеток в вашем сердце сегодня – это те, с которыми вы изначально родились! А способ это вычислить весьма впечатляющий. В 1950-х и 1960-х годах сверхдержавы провели ряд испытаний ядерного оружия, включая взрывы атмосферных бомб. Это привело к значительному увеличению радиоактивной формы углерода (14C) в атмосферном углекислом газе (CO2) – нормальной формой является 12C; важно, что это увеличение произошло только в определенном временном промежутке. Растения забрали радиоактивный углекислый газ, который через круговорот жизни попадал в итоге в человеческие клетки. Количество 14С в нашей ДНК можно использовать как временной штамп: клетки сердца у людей, рожденных в 1950-е и 1960-е, содержат повышенный уровень 14С в ДНК, в сравнении с теми, кто родился позже. Используя этот метод, ученые Каролинского института в Швеции определили возраст клеток сердца, продемонстрировав их удивительную долговечность.[80]

Неудивительно, что кардиомиоциты (мышечные клетки, из которых состоит сердце) в конечном итоге устают. Изнашивание кардиомиоцитов способствует сердечной недостаточности, когда сердечные сокращения не могут удовлетворить потребности организма в кислороде.

РАЗБИТОЕ СЕРДЦЕ

Бо́льшую часть времени наше сердце просто стучит, и мы не обращаем на это внимания, но, к сожалению, у многих людей в какой-то момент оно дает сбой. И когда это случается, последствия бывают очень серьезными. Количество сердечно-сосудистых заболеваний ОГРОМНОЕ. По всему миру эти заболевания уносят примерно 18 млн жизней в год, это эквивалентно всему населению Нидерландов (или четырем населениям Уэльса). Болезни сердца занимают 31 % смертей по всему миру; треть людей, которые читают эту книгу, могут умереть от какого-нибудь сердечного заболевания. Если эти цифры вас не шокируют, давайте взглянем на это с точки зрения частоты: во всем мире каждые четыре минуты от сердечно-сосудистых заболеваний умирает один человек.