Crijevni mikrobiom, autofagija i tjelovježba: velika trojka za dugovječnost
Crijevni mikrobiom, autofagija i tjelovježba: velika trojka za dugovječnost
Iako su nas u proteklih nekoliko godina snašle globalne nedaće (ratovi, pandemije, potresi…), nalazimo se u nikad komfornijim životnim uvjetima. Kroz cjelokupno postojanje na ovom planetu, čovjek se u pravilu borio za puko preživljavanje. Danas imamo tu privilegiju da možemo promišljati o fenomenu zvanom dugovječnost.
Dugovječnost je izraz koji se koristi za opisivanje očuvanja vitalnosti i fizičke/mentalne čvrstoće tijekom duljeg vremenskog razdoblja, koje premašuje prosječni životni vijek drugih ljudi.
Težnja za dugovječnošću podrazumijeva produljenje života i očuvanje ili poboljšanje funkcije tijekom života (vitalnost ili zdravovječnost). Možemo je definirati kao: ‘dodavanje godina životu i dodavanje života godinama’.
Zbog golemog znanstvenog i industrijskog napretka civilizacije, dvadeseto stoljeće bilo je razdoblje bez presedana u povijesti. To je pogotovo primjetno u kontekstu poboljšanja ljudskih sposobnosti i performansi. Značajno se produljio prosječan životni vijek, promijenili su se i antropološki podaci poput visine odrasle osobe, a pomaknut je i maksimum fiziološke izvedbe.
Istraživanja dugovječnosti
Istraživanje dugovječnosti započelo je eksperimentiranjem na kvascima, nematodama (C. Elegans) i vinskim mušicama (Drosophilia) zbog njihovih pogodnih, kratkih životnih ciklusa.
Testiranje fluktuacija u ljudskom životnom vijeku trajalo bi potpuno nepraktičnih 80-90 godina. No, primjerice, 90-dnevni životni vijek C. Elegansa služi kao vrlo prikladna alternativa za početna ispitivanja dugovječnosti.
Nakon što se utvrde mehanizmi u ovim kraćim modelima istraživanja, studije se provode na pogodnim vrstama sisavaca kao što su miševi i štakori.
Studije na ljudima ne postoje iz spomenutih, praktičnih razloga. Ne živimo u laboratoriju ili kavezu i neusporedivo smo kompleksnija bića od spomenutih organizama.
Iz navedenih istraživanja i laboratorijskih životinja nedvojbeno možemo izvući neke zaključke i poveznice, ali ih ne možemo, niti bismo smjeli direktno ih primijeniti na ljude zbog potpuno drugačijih mehanizama, pa i vremenskog okvira u kojem na snagu stupaju određeni stanični fenomeni.
Čini se da smanjeni unos kalorija (za 50-60 posto) pouzdano produljuje život svim znanstveno ispitivanim životinjama. No i studije slučajeva na ljudima (anegdote) s ograničenjem kalorija sugeriraju da post, odnosno odricanje od hrane, odgađa starenje!
Navedeni stanični fenomeni povezani s dugovječnosti su:
Stanična senescencija (starenje)
Hormeza – blagotvorni efekti niskih razina toksina ili stresora
Autofagija
Mitofagija – mitohondrijska autofagija
Chaperonima upravljana (duboka) autofagija.
Autofagijom do dugovječnosti?
Od spomenutih fenomena, zasigurno vam je najpoznatiji fenomen autofagije, ponajviše nakon Nobelove nagrade dodijeljene japanskom znanstveniku Yoshinori Ohsumiju. On je otkrio i objasnio fenomen stanične reciklaže na stanicama kvasaca.
Stanice prilagođavaju svoj metabolizam i aktivnosti kao odgovor na signale iz svoje okoline. Ta je sposobnost neophodna za njihov opstanak u izazovnim uvjetima.
U tkivima se manjak ovih mehanizama prilagodbe obično povezuje sa staničnim starenjem i bolestima. Neke od njih su kardiovaskularne bolesti, rak, pad funkcije imunosnog sustava i neurološke patologije. Zbog toga predstavlja direktnu ugrozu za ostvarivanje zdrave dugovječnosti.
Utvrđeno je kako nekoliko proteina može izravno odgovoriti na određene fluktuacije u razini dostavljene energije putem hranjivih tvari, te na stresne podražaje, kako bi posredovali u prilagodbama na navedene izazove. Danas znamo kako mTOR, AMPK (AMP-aktivirana protein kinaza) i sirtuini igraju ključnu ulogu u upravljanju metaboličkim stresom i energetskom ravnotežom kod sisavaca, a time i u svim procesima povezanim s dugovječnosti.
Svakog od njih (de)aktiviramo svojim životnim navikama, a ponajviše hranom koju konzumiramo i tjelesnom aktivnošću. Prva asocijacija na aktivaciju, odnosno ubrzavanje procesa autofagije zasigurno je post.
Zbog velikih izgleda kako smanjeni unos ili potpuno ograničenje unosa kalorija može produljiti životni vijek i kod čovjeka, većina se fenomena povezanih s dugovječnosti povezuje s prehranom.
No, aktivacija spomenutih proteina i enzimatskih puteva, a pogotovo AMPK, povezana je i uz tjelesnu aktivnost. Vježbanje je vrlo često potpuno zanemareni čimbenik za aktivaciju ili ubrzavanje autofagije. AMPK jest enzim koji „senzorira“, odnosno osjeća (ne)prisutnost energije dostavljene hranom u vidu prehrambenih ugljikohidrata i masnoća. Detektiran je u svim stanicama sisavaca.
Ne zaboravite na tjelovježbu!
Tijekom tjelesne aktivnosti, AMPK se aktivira u skeletnim mišićima kod ljudi, a barem kod glodavaca i u masnom tkivu, jetri i možda drugim organima. Kada se aktivira, AMPK stimulira procese stvaranja energije, kao što su oslobađanje glukoze i oksidacija masnih kiselina. Istovremeno i usporava sve procese koji zahtijevaju utrošak energije, poput sinteze proteina i lipida. Dakle, tjelovježba je izgledno najsnažniji fiziološki aktivator AMPK enzima.
Kada govorimo o autofagiji, važno je spomenuti kako smanjeni unos različitih tipova hranjivih sastojaka poput aminokiselina (unos proteina) ili generalno nedostatak kisika (anaerobni uvjeti) i energije (post), može značajno ubrzati proces autofagije.
Između tih hranjivih sastojaka, restrikcija dušika (koji je sastavni dio svih aminokiselina koje grade proteine) izaziva najvišu razinu autofagije u kvascu i u kultiviranim stanicama sisavaca. To je sasvim razumno jer su glavni proizvodi autofagije aminokiseline izvedene iz staničnih proteina. Zapravo, nekoliko studija direktno sugerira da se aminokiseline dobivene autofagijom koriste za sintezu proteina neophodnih za prilagodbu na gladovanje.
Stoga, obnavljanje stanične (ili lokalne) razine aminokiselina konzumacijom proteinske namirnice reaktivira enzim m-TORC1 i prekida proces autofagije!
Autofagija se odvija i dok jedemo hranu. No početno ubrzanje procesa autofagije događa se kada ne jedemo i započinje prije nego što se energetska goriva potpuno iscrpe. Na primjer, miševi koji su gladovali 24 sata pokazuju povećanu autofagiju u mnogim tkivima, ali i dalje imaju dovoljno lipida (glikogen je konzumiran tijekom prethodnog dana). Stoga je malo vjerojatno da proces autofagije opskrbljuje organizam energijom u tim uvjetima.
Postoji i tzv. duboka, chaperone proteinima posredovana autofagija (CMA). Oba tipa autofagije „usporavaju“ u normalnim životnim uvjetima kako starimo. Stoga su intervencije u cilju pospješivanja procesa autofagije smislenije što smo stariji.
Prehrana i tjelesna aktivnost: prioriteti u postizanju dugovječnosti
Dobro je i korisno razumjeti stanične fenomene opisane u ovome tekstu, ali kod čovjeka je istraživanje dugovječnosti neusporedivo kompleksnije u odnosu na istraživanja životinjskih modela! Društvena smo bića i ne živimo u laboratorijskim uvjetima. Stoga se za nekoliko parametara koje nije moguće ispitati u laboratorijskim uvjetima ustanovila izravna povezanost između dugovječnosti i određenih karakteristika u životnom stilu. Tiču se osnova – prehrane i tjelesne aktivnosti.
Iz studija dugovječnosti na ljudima može se zaključiti da prehrana prilagođena životnom stilu, održavanje zdrave tjelesne težine i postotka tjelesne masti, uz održavanje mišićne mase i snage, kao i kvalitetnih međuljudskih odnosa imaju glavnu ulogu u zdravom starenju i dugovječnosti.
Prisni međuljudski odnosi i redovno prakticiranje religijskog posta posebno je uočljivo kod dugovječnih populacija koje žive u tzv. plavim zonama.
Od parametara koji su dosad znanstvenim istraživanjima dovedeni u izravnu korelaciju s dugovječnosti čovjeka ističu se:
Vršni primitak kisika, VO2max kao indikator funkcije kardio-respiratornog sustava
Mišićna masa i snaga mišića kao indikator funkcije mišićno-koštanog sustava
Raznolikost mikrobiote kao indikator stanja mikrobioma čovjeka
Prosječan broj koraka prehodanih u danu kao indikator učestalosti tjelesne aktivnosti čovjeka
Da pojednostavimo – kod čovjeka je ključno spriječiti proces sarkopenije, odnosno gubitka mišićne mase. Danas pouzdano znamo da su optimalne količine proteina u hrani (oko 1.6 g/kg) i redovan, progresivni trening snage alati par excellence za očuvanje mišićne mase u svakoj životnoj dobi, uključujući i onu poznu.
Hodanje, kao nešto najprirodnije čovjeku, moderan je stil života bacio na margine. No tu temeljnu aktivnost kao higijenu nikako ne bismo smjeli zanemariti! Već je 7500-8000 koraka kao dnevni prosjek izgledni „sweet spot“ za zdravovječnost i dugovječnost.
Iako su nas u proteklih nekoliko godina snašle globalne nedaće (ratovi, pandemije, potresi…), nalazimo se u nikad komfornijim životnim uvjetima. Kroz cjelokupno postojanje na ovom planetu, čovjek se u pravilu borio za puko preživljavanje. Danas imamo tu privilegiju da možemo promišljati o fenomenu zvanom dugovječnost.
Dugovječnost je izraz koji se koristi za opisivanje očuvanja vitalnosti i fizičke/mentalne čvrstoće tijekom duljeg vremenskog razdoblja, koje premašuje prosječni životni vijek drugih ljudi.
Težnja za dugovječnošću podrazumijeva produljenje života i očuvanje ili poboljšanje funkcije tijekom života (vitalnost ili zdravovječnost). Možemo je definirati kao: ‘dodavanje godina životu i dodavanje života godinama’.
Zbog golemog znanstvenog i industrijskog napretka civilizacije, dvadeseto stoljeće bilo je razdoblje bez presedana u povijesti. To je pogotovo primjetno u kontekstu poboljšanja ljudskih sposobnosti i performansi. Značajno se produljio prosječan životni vijek, promijenili su se i antropološki podaci poput visine odrasle osobe, a pomaknut je i maksimum fiziološke izvedbe.
Istraživanja dugovječnosti
Istraživanje dugovječnosti započelo je eksperimentiranjem na kvascima, nematodama (C. Elegans) i vinskim mušicama (Drosophilia) zbog njihovih pogodnih, kratkih životnih ciklusa.
Testiranje fluktuacija u ljudskom životnom vijeku trajalo bi potpuno nepraktičnih 80-90 godina. No, primjerice, 90-dnevni životni vijek C. Elegansa služi kao vrlo prikladna alternativa za početna ispitivanja dugovječnosti.
Nakon što se utvrde mehanizmi u ovim kraćim modelima istraživanja, studije se provode na pogodnim vrstama sisavaca kao što su miševi i štakori.
Studije na ljudima ne postoje iz spomenutih, praktičnih razloga. Ne živimo u laboratoriju ili kavezu i neusporedivo smo kompleksnija bića od spomenutih organizama.
Iz navedenih istraživanja i laboratorijskih životinja nedvojbeno možemo izvući neke zaključke i poveznice, ali ih ne možemo, niti bismo smjeli direktno ih primijeniti na ljude zbog potpuno drugačijih mehanizama, pa i vremenskog okvira u kojem na snagu stupaju određeni stanični fenomeni.
Čini se da smanjeni unos kalorija (za 50-60 posto) pouzdano produljuje život svim znanstveno ispitivanim životinjama. No i studije slučajeva na ljudima (anegdote) s ograničenjem kalorija sugeriraju da post, odnosno odricanje od hrane, odgađa starenje!
Navedeni stanični fenomeni povezani s dugovječnosti su:
Stanična senescencija (starenje)
Hormeza – blagotvorni efekti niskih razina toksina ili stresora
Autofagija
Mitofagija – mitohondrijska autofagija
Chaperonima upravljana (duboka) autofagija.
Autofagijom do dugovječnosti?
Od spomenutih fenomena, zasigurno vam je najpoznatiji fenomen autofagije, ponajviše nakon Nobelove nagrade dodijeljene japanskom znanstveniku Yoshinori Ohsumiju. On je otkrio i objasnio fenomen stanične reciklaže na stanicama kvasaca.
Stanice prilagođavaju svoj metabolizam i aktivnosti kao odgovor na signale iz svoje okoline. Ta je sposobnost neophodna za njihov opstanak u izazovnim uvjetima.
U tkivima se manjak ovih mehanizama prilagodbe obično povezuje sa staničnim starenjem i bolestima. Neke od njih su kardiovaskularne bolesti, rak, pad funkcije imunosnog sustava i neurološke patologije. Zbog toga predstavlja direktnu ugrozu za ostvarivanje zdrave dugovječnosti.
Utvrđeno je kako nekoliko proteina može izravno odgovoriti na određene fluktuacije u razini dostavljene energije putem hranjivih tvari, te na stresne podražaje, kako bi posredovali u prilagodbama na navedene izazove. Danas znamo kako mTOR, AMPK (AMP-aktivirana protein kinaza) i sirtuini igraju ključnu ulogu u upravljanju metaboličkim stresom i energetskom ravnotežom kod sisavaca, a time i u svim procesima povezanim s dugovječnosti.
Svakog od njih (de)aktiviramo svojim životnim navikama, a ponajviše hranom koju konzumiramo i tjelesnom aktivnošću. Prva asocijacija na aktivaciju, odnosno ubrzavanje procesa autofagije zasigurno je post.
Zbog velikih izgleda kako smanjeni unos ili potpuno ograničenje unosa kalorija može produljiti životni vijek i kod čovjeka, većina se fenomena povezanih s dugovječnosti povezuje s prehranom.
No, aktivacija spomenutih proteina i enzimatskih puteva, a pogotovo AMPK, povezana je i uz tjelesnu aktivnost. Vježbanje je vrlo često potpuno zanemareni čimbenik za aktivaciju ili ubrzavanje autofagije. AMPK jest enzim koji „senzorira“, odnosno osjeća (ne)prisutnost energije dostavljene hranom u vidu prehrambenih ugljikohidrata i masnoća. Detektiran je u svim stanicama sisavaca.
Ne zaboravite na tjelovježbu!
Tijekom tjelesne aktivnosti, AMPK se aktivira u skeletnim mišićima kod ljudi, a barem kod glodavaca i u masnom tkivu, jetri i možda drugim organima. Kada se aktivira, AMPK stimulira procese stvaranja energije, kao što su oslobađanje glukoze i oksidacija masnih kiselina. Istovremeno i usporava sve procese koji zahtijevaju utrošak energije, poput sinteze proteina i lipida. Dakle, tjelovježba je izgledno najsnažniji fiziološki aktivator AMPK enzima.
Kada govorimo o autofagiji, važno je spomenuti kako smanjeni unos različitih tipova hranjivih sastojaka poput aminokiselina (unos proteina) ili generalno nedostatak kisika (anaerobni uvjeti) i energije (post), može značajno ubrzati proces autofagije.
Između tih hranjivih sastojaka, restrikcija dušika (koji je sastavni dio svih aminokiselina koje grade proteine) izaziva najvišu razinu autofagije u kvascu i u kultiviranim stanicama sisavaca. To je sasvim razumno jer su glavni proizvodi autofagije aminokiseline izvedene iz staničnih proteina. Zapravo, nekoliko studija direktno sugerira da se aminokiseline dobivene autofagijom koriste za sintezu proteina neophodnih za prilagodbu na gladovanje.
Stoga, obnavljanje stanične (ili lokalne) razine aminokiselina konzumacijom proteinske namirnice reaktivira enzim m-TORC1 i prekida proces autofagije!
Autofagija se odvija i dok jedemo hranu. No početno ubrzanje procesa autofagije događa se kada ne jedemo i započinje prije nego što se energetska goriva potpuno iscrpe. Na primjer, miševi koji su gladovali 24 sata pokazuju povećanu autofagiju u mnogim tkivima, ali i dalje imaju dovoljno lipida (glikogen je konzumiran tijekom prethodnog dana). Stoga je malo vjerojatno da proces autofagije opskrbljuje organizam energijom u tim uvjetima.
Postoji i tzv. duboka, chaperone proteinima posredovana autofagija (CMA). Oba tipa autofagije „usporavaju“ u normalnim životnim uvjetima kako starimo. Stoga su intervencije u cilju pospješivanja procesa autofagije smislenije što smo stariji.
Prehrana i tjelesna aktivnost: prioriteti u postizanju dugovječnosti
Dobro je i korisno razumjeti stanične fenomene opisane u ovome tekstu, ali kod čovjeka je istraživanje dugovječnosti neusporedivo kompleksnije u odnosu na istraživanja životinjskih modela! Društvena smo bića i ne živimo u laboratorijskim uvjetima. Stoga se za nekoliko parametara koje nije moguće ispitati u laboratorijskim uvjetima ustanovila izravna povezanost između dugovječnosti i određenih karakteristika u životnom stilu. Tiču se osnova – prehrane i tjelesne aktivnosti.
Iz studija dugovječnosti na ljudima može se zaključiti da prehrana prilagođena životnom stilu, održavanje zdrave tjelesne težine i postotka tjelesne masti, uz održavanje mišićne mase i snage, kao i kvalitetnih međuljudskih odnosa imaju glavnu ulogu u zdravom starenju i dugovječnosti.
Prisni međuljudski odnosi i redovno prakticiranje religijskog posta posebno je uočljivo kod dugovječnih populacija koje žive u tzv. plavim zonama.
Od parametara koji su dosad znanstvenim istraživanjima dovedeni u izravnu korelaciju s dugovječnosti čovjeka ističu se:
Vršni primitak kisika, VO2max kao indikator funkcije kardio-respiratornog sustava
Mišićna masa i snaga mišića kao indikator funkcije mišićno-koštanog sustava
Raznolikost mikrobiote kao indikator stanja mikrobioma čovjeka
Prosječan broj koraka prehodanih u danu kao indikator učestalosti tjelesne aktivnosti čovjeka
Da pojednostavimo – kod čovjeka je ključno spriječiti proces sarkopenije, odnosno gubitka mišićne mase. Danas pouzdano znamo da su optimalne količine proteina u hrani (oko 1.6 g/kg) i redovan, progresivni trening snage alati par excellence za očuvanje mišićne mase u svakoj životnoj dobi, uključujući i onu poznu.
Hodanje, kao nešto najprirodnije čovjeku, moderan je stil života bacio na margine. No tu temeljnu aktivnost kao higijenu nikako ne bismo smjeli zanemariti! Već je 7500-8000 koraka kao dnevni prosjek izgledni „sweet spot“ za zdravovječnost i dugovječnost.