Открытие окислительного стресса было одним из побочных результатов гонки по созданию атомной бомбы. В ходе работы над Манхэттенским проектом исследования проводились отчасти небрежно, без соблюдения жестких правил безопасности, в результате чего множество людей случайно подверглись воздействию больших доз радиации. Когда это произошло, бедные жертвы радиации начали быстро стареть: у них выпали волосы, кожа стала морщинистой, и в короткие сроки развились различные формы рака.
Довольно быстро ученые обнаружили, что ионизирующее излучение создает большое количество свободных радикалов — молекул кислорода с одним свободным электроном. Неспаренный электрон делает их чрезвычайно химически активными, поэтому они рыщут вокруг в поисках невинных молекул, с которыми можно вступить в реакцию и навредить. Эта химическая реакция называется окислением, и именно она заставляет железо ржаветь, а разрезанное яблоко приобретать коричневый цвет. Похожее «ржавление» происходит и внутри нашего организма. (Оно отличается от «потемнения», происходящего при реакции Майяра, когда аминокислоты взаимодействуют с сахарами.) Свободные радикалы также повреждают клеточную ДНК, что, помимо прочего, может вести к развитию рака. Ученые-ядерщики решили, что жертвам радиационного отравления можно помочь, если давать им «радиозащитные» вещества, которые связывают свободные радикалы и выводят их из организма. Это были первые антиоксиданты. И, кажется, они работали.
Но свободные радикалы не подозревались в своей связи со старением до одного из ноябрьских дней 1954 г., когда молодой ученый по имени Денхам Харман сидел в своей лаборатории в Беркли и предавался творческому безделью. В те времена ученым не приходилось тратить каждую свободную минуту на написание заявок на гранты, как сегодня, поэтому они могли расходовать время на куда более продуктивную деятельность — посидеть и подумать. Вот уже четыре месяца Харман приходил на работу с утра пораньше, чтобы в тишине поразмыслить над одной захватившей его проблемой — проблемой старения. Поскольку каждый живой организм стареет и умирает, Харман считал, что «должна существовать некая общая, универсальная причина, которая убивает всех». И в то утро его осенило. «Свободные радикалы — мелькнуло у меня в голове»142, — вспоминал он спустя десять лет в своем интервью.
Харману удалось доказать, что все потребляющие кислород формы жизни производят в своих митохондриях свободные радикалы, отрицательно заряженные молекулы кислорода, которые современные химики называют активными формами кислорода или АФК. Эти молекулы, считал он, повреждают ДНК и другие клеточные структуры, что и вызывает процесс старения — а также развитие рака. Также Харман предположил, что именно окисленный холестерин ЛПНП («плохой» холестерин) отвечает за формирование артериальных бляшек. Кроме того, свободные радикалы повреждают белки в наших клетках. Но поскольку образование АФК является неизбежным и непредотвратимым следствием аэробного дыхания, окислительный стресс — это та цена, которую мы платим за жизнь в богатой кислородом атмосфере. Иначе говоря: дыхание нас убивает.
Удручающая мысль. Но у Хармана имелось решение: антиоксиданты. В одном знаменитом эксперименте он кормил мышей пищей с добавлением бутилгидрокситолуола, который используется в пищевой промышленности как консервант и антиоксидант, в результате чего те прожили на 45% дольше своих собратьев. Он экспериментировал и с другими веществами, включая витамины С и Е. Его теория была поддержана лауреатом Нобелевской премии Лайнусом Полингом, который продвигал витамин C — один из самых мощных природных антиоксидантов — как лекарство от всех болезней от простуды до рака.
Теория старения, основанная на действии свободных радикалов, идеально отвечала духу 1960-х гг., противопоставляя враждебным «свободным радикалам» борцов со злом в лице антиоксидантов. Он была соблазнительна в своей простоте: старение сводилось к химической реакции, которую можно было замедлить, возможно, даже остановить при помощи нескольких таблеток. Сам Харман принимал большое количество витаминов С и Е, двух самых распространенных антиоксидантов, и каждый день пробегал по две мили, даже когда ему было далеко за 80. Он скончался в ноябре 2014 г. в доме престарелых в Небраске, но его теория завоевала мир.
В последнее время среди любителей здорового питания возникла мода на более экзотические антиоксиданты, от бета-каротина до различных фитохимических соединений, присутствующих в чернике, гранатах, красном винограде и множестве других растений. Согласно некоторым исследованиям, более 50% американцев сознательно потребляют какие-либо БАДы антиоксидантного действия. Доктор Оз ежедневно пропагандирует их в своем телешоу. Таким образом, теория вредоносных свободных радикалов, можно сказать, получила всеобщее и безоговорочное признание.
Если бы не одна назойливая проблема: в 1990-х гг. геронтологи обнаружили, что антиоксиданты не увеличивают продолжительность жизни143 у лабораторных животных. Даже Харман был немного обеспокоен тем фактом, что в своих экспериментах ему удавалось увеличить только среднюю, но не максимальную продолжительность жизни животных. Было неясно, действительно ли антиоксидантные вещества влияют на процесс старения. Если бы они действительно замедляли старение путем противодействия свободным радикалам, то мыши-долгожители должны были установить новый рекорд долголетия. (С другой стороны, Лайнус Полинг, потреблявший огромные дозы витамина С, дожил до 93 лет.)
Другие исследователи также не могли повторить результаты Хармана. А в исследованиях на людях — особенно в рандомизированных контролируемых двойных слепых исследованиях, являющихся эталоном клинических испытаний, — антиоксидантные добавки показали в лучшем случае смешанные результаты. Опубликованный в журнале Journal of the American Medical Association широкомасштабный обзор 67 клинических испытаний антиоксидантов, охвативших в общей сложности более 230 000 человек, обнаружил значительное расхождение в результатах144: небольшое количество исследований показало, что антиоксиданты снижают смертность, однако бо́льшая часть надежных исследований установила, что прием витаминов А, Е и бета-каротина, кажется, наоборот повышал смертность среди испытуемых. В частности, была обнаружена выраженная связь между приемом бета-каротина, некогда фаворита среди БАДов, и повышенным риском развития рака. Данные о витамине С были менее убедительными, а также были получены некоторые указания на то, что селен может обладать незначительным благоприятным действием.
И все же: какого черта? Антиоксидантная теория казалась такой простой и элегантной. А теперь, видите ли, она неверна. Если свободные радикалы действительно повреждают клетки и через это провоцируют старение, почему антиоксиданты не могут помочь?
В 2009 г. немецкий ученый Михаэль Ристов частично пролил свет на этот вопрос при помощи простого, но революционного эксперимента: вместе со своей командой он набрал 40 добровольцев молодого возраста и попросил их поучаствовать в программе регулярных тренировок, включавшей 90-минутные интенсивные занятия пять дней в неделю. Половина испытуемых получала антиоксидантную добавку с высокими дозами витаминов С и Е, а другая половина, не зная об этом, получала плацебо.
Известно, что физическая активность резко повышает окислительный стресс, по крайней мере в краткосрочном периоде. Долгое время ученые ломали голову над этим фактом и пришли к выводу, что физическая активность все равно полезна для здоровья, несмотря на то что провоцирует повышенную выработку активных форм кислорода. На самом деле чрезмерная физическая нагрузка может наносить вред. Например, если после месяца ничегонеделания вы отправитесь в тренажерный зал и интенсивно потренируетесь, потом вам будет очень плохо — как считалось, отчасти из-за окислительного стресса. Поэтому на протяжении последних десятилетий спортсмены активно потребляют антиоксиданты, считая, что это позволяет смягчить болезненные ощущения, вызванные физическими нагрузками.
Однако Михаэль Ристов перевернул теорию окислительного стресса с ног на голову. Он подверг своих молодых и, надеюсь, хорошо оплачиваемых добровольцев мучительной процедуре мышечной биопсии до и после программы регулярных тренировок. Как и ожидалось, после периода тренировок обе группы показали наличие в мышцах окислительного стресса. Шокирующим открытием стало то, что испытуемые, принимавшие антиоксидантные добавки — безвредные витамины, — получили от программы тренировок гораздо меньше пользы, чем те, которые принимали плацебо. Проще говоря, антиоксиданты, казалось, свели на нет полезные эффекты физических упражнений. Все это заставило Ристова предположить, как он написал в последующем письме к редактору, что антиоксиданты «не просто бесполезны, а вредны»145.
