Инструменты биотюнера. Часть I

Lab-grown human blood vessels could advance research of vascular disease -  SlashGear

Сегодня, наверное, каждый хоть краем уха да слышал слово “биохакер”. Проблема в том, что сам термин сегодня претерпел значительные изменения и обесценился. Теперь биохакерами называют не энтузиастов-любителей, которые на кухне или в гараже производят инсулин (и другие дорогие лекарственные препараты), разрабатывают медицинские приборы или даже генетически модифицируют организмы (в том числе самих себя). Нет, теперь “биохакер” – это ипохондрик сдающий кучу бесполезных анализов и пьющий пригоршню БАДов с недоказанной эффективностью. Конечно, я немного утрирую и не все современные “биохакеры” безнадежны. Некоторые весьма глубоко погружаются в биологию и медицину и даже имеют профильное образование. Для таких людей наша команда придумала специальный термин – биотюнеры. Согласитесь ведь, что физическая активность, здоровое питание и прием некоторых препаратов с доказанной эффективностью – это, в отличии от хирургии и генной модификации, никак не взлом организма, его биологической природы. Это настройка его параметров (биомаркеров) с целью получения желаемого результата: чуть большей продолжительности жизни и повышения ее качества. Но не только продолжительность жизни может быть целью биотюнинга. Например, яркими представителями биотюнеров являются… бодибилдеры! Разными интервенциями (физические нагрузки, экзогенные гормоны и т. д.) бодибилдеры радикально изменяют свой внешний облик. Хорошо это или нет – дело индивидуальное, но результат заметен невооруженным взглядом.

Итак, давайте подытожим:

  • биохакер – это ученый-любитель, который ставит эксперименты по генному редактированию, вживлению имплантов, производит дешевые аналоги дорогих лекарственных препаратов, разрабатывает различные устройства научного или медицинского назначения и т. п.
  • биотюнер – это человек, пытающийся с помощью каких-либо интервенций улучшить какие-либо показатели своего организма, при этом часто прибегая к промежуточному мониторингу путем измерения ряда биомаркеров.

А теперь, разобравшись с терминами, давайте поговорим об инструментах биотюнера. И самым важным, на мой взгляд, инструментом является глюкометр – прибор для измерения уровня сахара (глюкозы) в крови. И вот тут самое главное отличие биотюнинга от медицины: подавляющее большинство врачей скажет, что здоровому человеку не нужно регулярно измерять глюкозу в крови. Однако последние научные данные говорят нам о том, что у здоровых людей, не имеющих диабета и даже предиабета, могут наблюдаться периодические скачки глюкозы, хотя средний уровень глюкозы в крови (который оценивается при помощи анализа на гликированный гемоглобин) остается нормальным.

Но насколько опасны эти скачки глюкозы в крови? Быть может, врачи правы и такое кратковременное повышение глюкозы – это просто нормальная физиологическая реакция?

Исследования на лабораторных животных заставляют усомниться в безобидности кратковременных подъемов уровня глюкозы значительно выше нормы. В исследовании ученые поделили лабораторных мышей на 2 группы: одним давали с пищей глюкозу (50 мг на мышь, что эквивалентно 15 граммам сахара для 75 кг человека), а другим – воду. У мышей из экспериментальной группы после приема пищи наблюдались значительные пики глюкозы в крови, но в остальное время уровни глюкозы были одинаковыми у обеих групп:

An external file that holds a picture, illustration, etc.
Object name is pone.0136840.g001.jpg

За 20 недель эксперимента у тех мышей, которым давали глюкозу, развились серьезные атеросклеротические поражения сосудов (см. рисунок внизу).

An external file that holds a picture, illustration, etc.
Object name is pone.0136840.g003.jpg

“Исследование на мышах? Вы что, серьезно!?” – примерно так ответили бы скептики и были бы правы, потому что напрямую результаты с мышей на людей переносить нельзя и тому свидетельством является та же онкология, в которой наблюдается кризис воспроизводимости. К счастью, у нас есть на что еще опереться.

Ну, во-первых, немецкое исследование (почти 6000 участников без подтвержденного диабета, средний период наблюдения – 12 лет) показало, что если у человека глюкоза выше 6.8 ммоль/л (причем, неважно до или после еды), то его риск смерти выше в 2 раза, а если глюкоза выше 7.8 ммоль/л, то риск смерти выше почти в 5 раз! Кто-то может возразить, что данное исследование просто выявило недиагностированных диабетиков однако авторы исследования сделали поправку на это: у участников с гликированным гемоглобином менее 6.5 % уровень глюкозы более 7.8 ммоль/л связан с увеличением риска смерти в 2.5 раза, что может сократить ожидаемую ПЖ почти на 20 лет.

Более того, рандомизированное исследование на здоровых добровольцах показало, что резкий скачок глюкозы в крови вызывает эндотелиальную дисфункцию, которая как раз и является одной из важнейших причин развития атеросклероза и связана с увеличением риска смерти. А еще одно исследование показало, что резкие всплески и падения уровня глюкозы в крови даже более вредны для сосудов (эндотелиальной функции) чем высокий постоянный уровень глюкозы! Более убедительных доказательств, думаю, получить уже вряд ли удастся, потому как вряд ли какой-то этических комитет позволит кормить людей глюкозой на протяжении нескольких лет, чтобы посмотреть насколько быстро у них образуются атеросклеротические бляшки.

Теперь мы обладаем серьезным массивом доказательств того, что скачки глюкозы вредны даже здоровым людям, однако каков механизм их вредоносного воздействия на организм? Многие думают, что это гликирование белков, которое, по моему мнению, вообще является причиной старения. Однако гликирование белков – это длительный многостадийный процесс, занимающий месяцы и даже годы, поэтому маловероятно, что кратковременный подъем глюкозы как-то существенно ускоряет этот процесс (кстати, фруктоза примерно в 10 раз быстрее образовывает сшивки, поэтому резкие скачки фруктозы теоретически могут ускорять старение). Но какой же механизм лежит в основе атеросклероза, вызванного скачками глюкозы?

А дело, похоже, в дисфункции эндотелия, вызванного оксидативным стрессом [статья]. Это довольно логично – ведь первыми с повреждающим действием глюкозы сталкиваются именно клетки, которые выстилают внутреннюю поверхность сосудов. Эндотелиоцитам необходимо куда-то утилизировать избыток глюкозы и поэтому они на полную задействуют свои “энергетические станции” – митохондрии. К сожалению, эти энергетические станции не совсем “экологичны”: побочный продукт их деятельности – как раз те самые свободные радикалы (например, супероксид), которые и вызывают оксидативный стресс.

Чем же плох оксидативный стресс? Во-первых, он увеличивает проницаемость эндотелия и увеличивает количество молекул адгезии на поверхности мембран (см. рисунок ниже).

Fig. 1.

Увеличение проницаемости эндотелия происходит из-за того, что нарушаются плотные контакты (которые создаются за счет взаимодействия кадгеринов/катенинов и окклюдинов) между соседними эндотелиоцитами. Вследствие этого, в интиму (промежуточный слой сосуда между эндотелием и внешней оболочкой – адвентицией) попадают молекулы холестерина, а также макрофаги, которые запускают там воспаление. Увеличение количества молекул адгезии на поверхности клеток также способствует миграции макрофагов в интиму – за счет связывания с этими молекулами макрофаги “прилипают” к эндотелиоциту и затем заползают внутрь интимы через щели неплотных межклеточных контактов. А внутри интимы начинается полный беспредел: воспаление, появление пенистых клеток и т. д. Кроме того, оксидативный стресс вызывает конверсию эндотелиоцитов в миофибробласты, которые синтезируют избыточный коллаген, что и приводит к фиброзу сосудов.

Другой патологический механизм действия высоких уровней глюкозы связан с одной из ключевых функций эндотелия сосудов – выработка оксида азота. Оксид азота (NO) расширяет сосуды и улучшает кровоснабжение органов. Если его выработка нарушена вследствие того же оксидативного стресса, то нарушается кровоснабжение органов, растет давление (например, внутриглазное). Конечно, нельзя рассматривать все вышеперечисленное как научно строгое описание процессов, происходящих в эндотелии под воздействием высоких концентраций глюкозы. Это лишь упрощенный набросок для общего понимания. И теперь, когда у нас сформировался ответ на вопрос “Как?”, пора ответить на вопрос “Что делать?”.

В первую очередь необходимо понять как правильно измерять уровень сахара. Когда же лучше всего измерять глюкозу? Натощак? В случайное время как в исследовании выше? Может быть, круглосуточно? Погодите запасаться генератором случайных чисел или модным FreeStyle Libre ведь простой советский исследования показывают, что наибольшей предсказательной силой обладает измерение глюкозы через час после еды. В этих исследованиях, уровень глюкозы в крови через час > 8.6 ммоль/л предсказывал риск развития диабета 2-го типа точнее чем уровень глюкозы в крови через два часа (порог: более 7.8 ммоль/л). Более того, у пациентов с нормальным уровнем двухчасовой глюкозы, но повышенным уровнем глюкозы через час был на 28% выше риск смерти от всех причин по сравнению с теми, у кого глюкозы была ниже порогов и через час, и через два. Ну и риск таких осложнений как поражение периферических сосудов, ретинопатия, инфаркт миокарда тоже были выше у людей с повышенной часовой глюкозой. Другое исследование подтвердило эти находки: только глюкоза через час после еды (но не через два и натощак) была связана с риском сердечно-сосудистой и общей смертности.

Таким образом, достаточно иногда измерять глюкозу в крови через час после еды. При этом, наверное, стоит руководствоваться не порогом в 8.6 ммоль/л, а меньшим (но это не точно). Например, у автора этой статьи глюкоза в крови через час после приема пищи редко когда повышается выше 6.0 (хотя это все очень индивидуально).

Хорошо, это мы выяснили, но что же делать, если прибор (о ужас!) показал превышение порога? Во-первых, не паниковать – все еще можно исправить 🙂 Например, 15-минутная прогулка после приема пищи может существенно снизить уровень сахара в крови и тем, самым минимизировать его повреждающее действие. Следует также экспериментальным путем (при помощи глюкометра) выяснить какие продукты не приводят к значительным пикам глюкозы в крови и стараться придерживаться рациона из этих продуктов. Ну и самое главное – необходимо повысить чувствительность к инсулину. Лучше всего с этой ролью справляются физические упражнения, а именно бег и высокоинтенсивный интервальный тренинг (HIIT). Что же такое HIIT? Например, в этом исследовании пациенты с диабетом 2-го типа крутили педали 10 подходов по 60 секунд через 60 секунд отдыха на пульсе в 90% от максимального, в результате чего их контроль над уровнями глюкозы был намного лучше чем в те дни, когда они не занимались. Например, за сутки уровень глюкозы у них превышал порог в 10 ммоль/л всего около часа, в то время как в дни без активности – почти четыре. Таким образом, всего лишь 19-минутная тренировка демонстрирует прекрасный результат – лайфхак, однако. Остается выяснить, как узнать свой максимальный пульс? Нет, классическая формула 220 – возраст не канает – слишком велика погрешность. Лучше использовать формулу: 208 – (0.7 x возраст) [исследование].

Контролировать интенсивность и тренировочный объем тут очень важно, потому что другое исследование показало, что чрезмерные физические нагрузки ухудшают митохондриальную функцию и уменьшают чувствительность к инсулину, что приводит к повышенному уровню глюкозы в крови. Взгляните на характерные всплески глюкозы в крови у профессиональных спортсменов:

Средний уровень глюкозы у элитных спортсменов (красный) не отличается от среднего в контрольной группе однако заметен большой пик, который (если будет случаться регулярно) может неблагоприятно влиять на сосуды

В данном исследовании чрезмерными оказались 5 HIIT-сессий в неделю, общей продолжительностью 160 минут, однако для многих людей и меньшие объемы могут иметь такие же неблагоприятные последствия. Поэтому лучше всего контролировать нагрузку исходя из значений биомаркеров: например, уровня глюкозы через час после приема пищи или 24-часового мониторинга глюкозы.


Ну и вы уже поняли, что для HIIT необходимо устройство для измерения ЧСС: фитнес-браслет или нагрудный датчик. И, кстати, это тоже важные инструменты биотюнера, но о них мы поговорим в следующий раз, stay tuned 😉

Поддержать проект:

PayPal

3 thoughts on “Инструменты биотюнера. Часть I”

  1. Круто!

    (208 – (0.7 x возраст)) * 0.9 для диванного картофеля не так уж и много.

    Мой 0.9 – это всего лишь 165 в минуту. Ничё сложного так тренироваться, если это не изолированные силовые конечно.

Добавить комментарий