Энергия жизни. Как изменить метаболизм и сохранить здоровье - Кейси Минс

Скорее всего, вы слышали слово «митохондрия», а возможно, знаете еще из курса школьной биологии, что это «энергетический центр клетки». Митохондрии преобразуют энергию пищи в клеточную энергию. Эти крошечные органеллы являются биологическими трансформаторами: они получают продукты расщепления пищевых веществ и преобразуют их в энергию, которую клетки могут использовать для выполнения своих многочисленных задач. Различные типы клеток в организме – печени, кожи, мозга, яичников, глаз и так далее – имеют разное количество митохондрий внутри. В одних клетках их сотни тысяч, в других – всего лишь горстка, в зависимости от того, какую работу должна выполнять клетка и каковы ее энергетические потребности для обеспечения этой работы.

Когда организм здоров, в процессе пищеварения жирные кислоты из содержавшихся в пище жиров и глюкоза (сахар) из содержавшихся в пище углеводов расщепляются. Затем они попадают в кровь и транспортируются в отдельные клетки. Далее глюкоза расщепляется внутри клетки. Эти молекулы переносятся в митохондрии и в результате ряда химических реакций образуют электроны (заряженные частицы). Электроны проходят через специализированные митохондриальные механизмы, чтобы в конечном счете синтезировать аденозинтрифосфат (АТФ). Это самая важная молекула в человеческом организме: она является энергетической валютой, которая «оплачивает» всю деятельность внутри наших клеток, а значит, оплачивает нашу жизнь.

Как оказалось, АТФ очень много. Ежесекундно в нашем организме происходят триллионы и триллионы химических реакций, которые поддерживают в нас жизнь! Все эти действия происходят за счет энергии – АТФ, его вырабатывают митохондрии, и его всегда требуется немало. Без всей этой суматохи мы бы развалились на части в буквальном смысле слова; мы бы рассыпались на части без энергетической силы, удерживающей все наши составные части вместе.

Несмотря на то что АТФ – микроскопическая молекула, средний человек производит суммарно около 40 килограммов АТФ в день – постоянно производя, используя и перерабатывая его так быстро, что мы даже не замечаем этого. Каждая из 37 триллионов наших клеток похожа на маленький город – непрерывно работающий и удерживаемый своей клеточной мембраной. Хотя процессов, в которые ежесекундно вовлечены наши клетки, слишком много, чтобы их пересчитать, основные вещи, необходимые клетке для оптимального функционирования, можно сгруппировать в семь категорий активности, и все они требуют АТФ, а значит, и хорошей энергии.

1. Производство белков. Клетки отвечают за синтез примерно 70 000 различных типов белков, необходимых для всех аспектов построения и функционирования человеческого тела. Белки бывают разных форм, размеров и выполняют множество функций. Они могут быть рецепторами на поверхности клеток; каналами, по которым глюкоза поступает в клетку и выходит из нее; структурными элементами внутри клетки, которые придают ей форму и помогают двигаться; регуляторами, которые располагаются на ДНК и активируют или подавляют гены; сигнальными молекулами, такими как гормоны и нейротрансмиттеры, передающими информацию другим клеткам; и якорями, удерживающими соседние клетки вместе. Кроме того, несколько различных белков могут связываться друг с другом, образуя специализированные механизмы в клетке, такие как вращающийся ротор под названием АТФ-синтаза, которая живет внутри митохондрий и является последним звеном в цепочке производства АТФ. Это лишь некоторые из белковых функций; их можно назвать структурными, механическими и сигнальными рабочими лошадками клетки.

2. Ремонт, регуляция и репликация ДНК. Клетки отвечают за репликацию ДНК, чтобы каждая новая клетка имела полную копию генетического материала в процессе клеточного деления. Клетки также восстанавливают любое повреждение ДНК и предотвращают мутации, которые могут привести к раку и другим заболеваниям. В дополнение к этому клетки обладают сложными механизмами, позволяющими модифицировать трехмерную структуру генома с помощью эпигенетических изменений, которые регулируют то, какие гены и в какое время экспрессируются в данном типе клеток. Наши клетки постоянно обновляются и заменяются благодаря процессам репликации ДНК и деления клеток.

3. Клеточная сигнализация. Внутри клетки вся деятельность координируется с помощью клеточной сигнализации – микроскопических биохимических сообщений, которые постоянно передаются внутренним и внешним получателям: в этих сообщениях содержатся инструкции относительно того, что нужно сделать, куда двигаться, что включать и выключать. Например, чтобы привести уровень сахара в крови в норму после приема пищи, организм вырабатывает инсулин. Инсулин связывается с рецепторами на поверхности клеток, запуская серию сигналов внутрь клетки, которые побуждают ее направить к клеточной мембране глюкозные каналы, чтобы позволить глюкозе поступать внутрь. Клетки также постоянно общаются между собой посредством различных сигнальных путей: они получают и передают информацию с помощью химических сигналов, таких как гормоны, нейротрансмиттеры и электрические импульсы.

4. Транспортировка. Как грузовики перевозят грузы по всей стране, так и клетки должны перемещать молекулярные материалы по всему внутреннему пространству клетки, чтобы все функционировало правильно. Каждая клетка способна упаковывать, маркировать и перемещать молекулы с невероятной точностью. Например, когда клетка производит партию нейромедиатора серотонина (который, помимо прочего, помогает регулировать настроение), она упаковывает его в клеточный мешок, называемый везикулой, и отправляет везикулу на моторном белке (как на маленьком автомобиле) к клеточной мембране, чтобы воздействовать на соседние нейроны. Этот процесс создает наши мысли и чувства. Некоторые клетки, например иммунные, также должны иногда перемещаться по организму. Когда иммунная клетка, вызванная с помощью воспалительного химического сигнала, отправляется на место угрозы, она стремительно перемещается из костного мозга в кровь, словно выруливая на автостраду. Достигнув органа, которому угрожает опасность, она перемещается по нему, вытягивая пальцеподобные выступы, пока не достигнет места угрозы, где и приступает к работе.

5. Гомеостаз. Клетки постоянно работают над поддержанием здоровых условий жизни, регулируя pH, концентрацию солей, электрохимический градиент молекул, которые могут генерировать электрические импульсы, и температуру. Это поддержание оптимальной среды, в которой могут происходить химические реакции организма, называется гомеостазом.

6. Очистка клеток от отходов и аутофагия. Клетки также способны перерабатывать свои компоненты с помощью процесса, называемого аутофагией (буквально «самопоедание»): это способ самоочищения клеток от поврежденных органелл и белков и переработки их. Если такой переработке и обновлению подвергаются митохондрии, этот процесс называется митофагией, это критически важный фактор поддержания здоровья митохондрий в клетках. Более того, клетки могут провоцировать собственную смерть, чтобы освободить место для более здоровых клеток, – этот важнейший процесс называется апоптозом.

7. Метаболизм. И конечно, производство самой энергии. Для этой работы требуется энергия!

Для каждого из этих видов деятельности нужен АТФ, вырабатываемый хорошо функционирующими митохондриями. Когда подходящие материалы имеются в нужном количестве, митохондрии производят достаточно энергии для здоровья всего организма. Органы – это, проще говоря, скопления клеток. Группы здоровых, наполненных энергией клеток, которые могут выполнять все свои обязанности, становятся здоровыми и исправно работающими органами. Каждая клетка имеет план, необходимый для работы; но, кроме плана, ей нужны источники