Триптофан, серотонин и старение

Оригинал статьи "Tryptophan, serotonin, and aging".

Начиная с промышленного производства глутаминовой кислоты (продается как глутамат натрия), общественность систематически дезинформировалась о влиянии аминокислот на рацион питания. FDA было мощным союзником отрасли в введении общественности в заблуждение. Несмотря на исследования, которые ясно показали, что взрослые усваивают цельные белки более эффективно, чем свободные аминокислоты, большая часть населения была убеждена, что “предварительно переваренный” гидролизованный белок и произведенные свободные аминокислоты усваиваются легче, чем настоящие белки, и что они не токсичны. Даже если бы свободные аминокислоты можно было производить промышленным способом без введения токсинов и аллергенов, они не подходили бы для использования в питании.

Хотя некоторые исследования показывают, что младенцы в возрасте до 18 месяцев могут усваивать свободные аминокислоты, прием детских смесей, содержащих гидролизованный белок, был связан со снижением уровня сывороточного альбумина, что позволяет предположить, что он препятствует синтезу белка.

Миф о том, что свободные аминокислоты являются “натуральными питательными веществами”, использовался для пропаганды употребления многих продуктов помимо MSG, включая аспартам, хелатированные минералы и триптофан.

Хотя некоторые аминокислоты могут быть остро или хронически токсичными, даже смертельными, при чрезмерном употреблении в пищу, триптофан - единственная аминокислота, которая также является канцерогенной. (Он также может вырабатывать различные токсичные метаболиты и очень восприимчив к повреждению радиацией.) Поскольку триптофан является предшественником серотонина, количество триптофана в рационе может оказывать важное влияние на то, как организм реагирует на стресс, а также на то, как он развивается, адаптируется и стареет.

Когда у людей, принимавших таблетки с триптофаном, было замечено воспалительное заболевание (синдром эозинофилии-миалгии), развернулась интенсивная кампания по оправданию самого триптофана, обвинив в реакции примеси в продукте одной компании. Но синдром наблюдался не только у людей, употреблявших продукт этой компании, и аналогичные изменения могут быть вызваны диетой с высоким содержанием триптофана .

Есть люди, которые выступают за использование добавок с триптофаном или других средств для повышения уровня серотонина в тканях в качестве средства лечения синдрома фибромиалгии, но данные все чаще свидетельствуют о том, что избыток серотонина, влияющий на митохондрии мышц, является основным фактором развития этого синдрома.

В 1965 году Ганс Селье показал, что инъекция серотонина вызывает мышечную дистрофию. Последующие исследования показали, что избыток серотонина связан как с мышечной, так и с нервной дистрофией или дегенерацией.

Усталость, вызванная “перетренированностью”, вероятно, вызвана перегрузкой триптофаном и серотонином, возникающей в результате катаболизма мышечных белков и вызванного стрессом повышения уровня серотонина. При мышечном катаболизме также высвобождается большое количество цистеина, а цистеин, метионин и триптофан подавляют функцию щитовидной железы. Стресс также высвобождает свободные жирные кислоты из запасов, и эти жирные кислоты увеличивают поглощение триптофана мозгом, увеличивая образование серотонина. Поскольку серотонин увеличивает секрецию АКТГ и кортизола, катаболическое состояние имеет тенденцию к самосохранению. Этот процесс, вероятно, является фактором, влияющим на скорость старения и способствующим физиологическим особенностям старения и депрессии.

Неправильное питание, и особенно дефицит белка, вызывает воспалительное состояние, которое включает чрезмерное преобладание серотонина. Стресс или неправильное питание внутриутробно или в младенчестве приводят к чрезмерному преобладанию серотонина во взрослом возрасте. Другие функции триптофана снижаются, поскольку все больше его превращается в серотонин.

Уменьшение количества триптофана или серотонина улучшает обучаемость и бдительность, в то время как повышенный уровень серотонина ухудшает обучение.

Триптофан - незаменимая аминокислота для размножения и роста молодого животного. Большинство исследований потребности в аминокислотах в питании проводилось на сельскохозяйственных животных из-за экономического стимула найти самый дешевый способ обеспечить самый быстрый рост. Фермеров не интересуют факторы питания, которые позволили бы производить свиней-долгожителей. Были проведены некоторые исследования потребности крыс в аминокислотах на протяжении значительной части их короткой жизни. У крыс и сельскохозяйственных животных количество необходимого триптофана со временем уменьшается по мере замедления темпов роста.

В некотором смысле крысы никогда по-настоящему не взрослеют, поскольку продолжают расти почти всю свою жизнь. Их рост прекращается незадолго до смерти, которая обычно наступает в возрасте двух-трех лет. (В этом возрасте в клетках крыс все еще сохраняется примерно такое же высокое содержание воды, как в клетках двухлетнего ребенка.) Они обычно становятся бесплодными примерно на полпути к своей жизни. Если мы попытаемся сделать выводы о потребности в аминокислотах на основе исследований на крысах, я думаю, нам захочется экстраполировать кривую снижения потребности в триптофане намного дальше точки, наблюдаемой в течение короткой жизни крысы. И эти "потребности” определялись в соответствии с количествами, обеспечивающими максимальную скорость роста, с использованием индекса свиноводов, как если бы крыс изучали на предмет возможного использования в качестве мяса.

Когда крыс кормили диетой, полностью лишенной триптофана, в течение короткого периода времени или диетой, содержащей только четверть “нормального” количества в течение более длительного периода, результаты были неожиданными: они сохраняли способность к размножению до 36 месяцев (по сравнению с 17 месяцами у крыс на обычном рационе), и как их средняя продолжительность жизни, так и их максимальная продолжительность жизни значительно увеличивались. Они выглядели и вели себя как молодые крысы. (Диета с низким содержанием метионина также значительно увеличивает продолжительность жизни.)

На диете с низким содержанием триптофана количество серотонина в головном мозге снижалось. Когда уровень серотонина в головном мозге снижается, уровень тестостерона у самцов животных повышается. Более 20 лет назад было обнаружено, что химическое вещество (п-хлорфенилаланин), которое ингибирует синтез серотонина, чрезвычайно повышает либидо.

В пожилом возрасте количество серотонина в мозге увеличивается. Это, несомненно, тесно связано с относительной неспособностью отключить выработку кортизола, которая характерна для пожилого возраста. Гипотиреоз увеличивает образование серотонина, равно как и кортизола.

В седых волосах количество триптофана выше, чем в волосах любого другого цвета. Хотя серотонин и триптофан очень важны во время быстрого роста, их присутствие в старческих тканях, вероятно, тесно связано с процессами увядания. Выпадение волос, возникающее при гипотиреозе, послеродовом синдроме и при приеме таких препаратов, как зверобой продырявленный (который также может вызывать “серотониновый синдром”), может быть еще одним следствием избытка серотонина.

Серотонин стимулирует деление клеток и имеет тенденцию увеличивать образование соединительной ткани, поэтому его образование должно строго регулироваться после достижения полного роста. Он способствует утолщению кровеносных сосудов, вызванному возрастом или стрессом, и другим фиброзным процессам, которые ухудшают функцию органов.

Скорость метаболизма (больше есть, не набирая лишнего веса) и способность регулировать температуру тела повышаются при раннем лишении триптофана. Серотонин снижает способность окислять сахар, и для лечения диабета и его осложнений, таких как гипертония, ожирение и язвы на стопах, используется несколько препаратов с антисеротониновым действием.

Избыток триптофана в раннем возрасте, стресс или неправильное питание активируют систему преобразования триптофана в серотонин, и эта тенденция сохраняется во взрослом возрасте, изменяя функцию гипофиза и увеличивая частоту развития рака гипофиза и других видов рака.

Вклад серотонина в повышение кровяного давления хорошо известен. Он активирует кору надпочечников как напрямую, так и через активацию гипофиза. Он стимулирует выработку как кортизола, так и альдостерона. Он также активирует секрецию альдостерона через ренин-ангиотензиновую систему. Ангиотензин является важным стимулятором воспаления и способствует дегенерации кровеносных сосудов при старении и стрессе. Он также может стимулировать выработку эстрогена.

В традиционной диете употреблялись не только мясные полуфабрикаты, но и все части животного происхождения. Поскольку коллаген составляет около 50% белка животного происхождения и не содержит триптофана, это означает, что люди получали примерно вдвое меньше триптофана в соотношении с другими аминокислотами, когда употребляли такие продукты, как “головка сыра”, бычьи хвосты и куриные ножки.

Хотя были исследованы некоторые токсические эффекты избытка отдельных аминокислот и были обнаружены некоторые защитные или вредные взаимодействия, возникающие в результате изменения соотношения аминокислот, тот факт, что в нашем обычном рационе содержится около 20 аминокислот, означает, что существует огромное количество возможностей для вредных или полезных взаимодействий.

К оптимальному количеству белка в рационе традиционно относились так, как будто это вопрос, который можно решить, просто наблюдая за скоростью роста, когда определенный белок дается в определенных количествах вместе со “стандартными количествами” калорий и других питательных веществ. Такого рода исследования были полезны фермерам, которые хотят найти самые дешевые продукты, которые позволят выращивать самых крупных животных в кратчайшие сроки. Но такого рода исследовательский климат распространил деградировавшую концепцию питания на культуру в целом, оказывая влияние на медицинские представления о питании, отношение потребителей и политику государственных регулирующих органов.

Когда синтетические аминокислоты используются в дополнение к натуральным белкам, они обычно выбираются в соответствии с нерелевантными моделями состава “идеального белка”, и многие токсичные примеси неизменно присутствуют в синтетических свободных аминокислотах.

В настоящее время важно избегать употребления наименее подходящих пищевых продуктов, выбирая натуральные продукты, которые имеют историческое, эпидемиологическое и биохимическое обоснование.

Сыворотка рекламировалась как белковая добавка, но в ней содержится несколько более высокая доля триптофана, чем в молоке. Сыр (молоко без сыворотки) содержит меньше триптофана. Некоторым людям рекомендуется употреблять в пищу только яичные белки, “чтобы избежать холестерина”, но яичный альбумин богат триптофаном.

Дорогие нежные куски мяса содержат избыточное количество цистеина и триптофана, но костный бульон (желатин) и более жесткие куски мяса содержат больше желатина, в котором отсутствуют эти аминокислоты. Во многих фруктах не хватает триптофана, но в них содержатся очень значительные количества других аминокислот. Они также содержат некоторые эквиваленты “углеродного скелета” (кетокислоты) незаменимых аминокислот, которые могут быть преобразованы в белок в организме.

Избыток серотонина вызывает широкий спектр вредных эффектов, например, рак, воспаление, фиброз, неврологические повреждения, шок, бронхоконстрикцию и гипертонию. Повышенный уровень серотонина ухудшает обучение, антагонисты серотонина улучшают его.

Было обнаружено, что простейшая, несущественная аминокислота глицин защищает от канцерогенеза, воспаления, фиброза, неврологических повреждений, шока, астмы и гипертонии. Повышенное содержание глицина улучшает обучение, антагонисты глицина обычно ухудшают его. Его антитоксическое и цитопротекторное действие замечательное. Коллаген, помимо того, что не содержит триптофана, содержит большое количество глицина - 32% от его аминокислотных единиц, или 22% от его веса.

Различные противовоспалительные и защитные эффекты глицина можно рассматривать как антисеротониновое действие. Например, серотонин увеличивает образование TNF (фактора некроза опухоли, также называемого кахектином), глицин подавляет его. Известно, что в некоторых ситуациях глицин подавляет образование серотонина. Антагонисты серотонина могут усиливать эффекты глицина. Люди, придерживавшиеся традиционной диеты, помимо более низкой концентрации триптофана, получали большое количество глицина в своем рационе, богатом желатином.

Желатин, помимо того, что является хорошим источником глицина, также содержит большое количество пролина, который обладает некоторыми противовозбудительными свойствами, сходными с глицином.

При съедении полукилограммового стейка, вероятно, было бы разумно употреблять примерно 20 граммов желатина примерно в то же время. Даже более высокое соотношение желатина к мышечной массе может быть предпочтительнее.

Углекислый газ, высокая высота, действие щитовидной железы, прогестерона, кофеина, аспирина и снижение потребления триптофана защищают от чрезмерного выделения серотонина. При ограничении потребления натрия происходит резкое увеличение секреции серотонина. Это объясняет некоторые противовоспалительные и мочегонные эффекты повышенного потребления натрия - увеличение потребления натрия снижает уровень как серотонина , так и адреналина.

Полиненасыщенные масла тесно взаимодействуют с серотонином и триптофаном, а коротко- и среднецепочечные насыщенные жирные кислоты обладают антигистаминным и антисеротониновым действием. Серотонин высвобождает свободные жирные кислоты из тканей, особенно полиненасыщенные жиры, а те, в свою очередь, высвобождают серотонин из клеток, таких как тромбоциты, и высвобождают триптофан из сывороточного альбумина, увеличивая его усвоение и образование серотонина в мозге. Насыщенные жиры не высвобождают серотонин, а некоторые из них, такие как каприновая кислота, содержащаяся в кокосовом масле, расслабляют кровеносные сосуды, в то время как линолевая кислота сужает кровеносные сосуды и способствует развитию гипертонии. Стресс, физические упражнения и темнота увеличивают высвобождение свободных жирных кислот и, таким образом, способствуют высвобождению триптофана и образованию серотонина. Повышенное содержание линолевой кислоты в сыворотке крови особенно связано с серотонинзависимыми расстройствами, такими как мигрень.

Кокосовое масло из-за содержащихся в нем насыщенных жирных кислот с различной длиной цепи и низкого содержания линолевой кислоты следует рассматривать как часть защитной диеты.

В коллагеновой теории старения утверждается, что изменения во внеклеточном матриксе ответственны за изоляцию клеток от окружающей среды, снижение доступности питательных веществ и кислорода и снижение их способности посылать и получать химические сигналы, необходимые для правильного адаптивного функционирования.

При диабете базальные мембраны утолщены, и в данном объеме ткани меньше капилляров. Этот эффект, вероятно, связан с избытком серотонина (Кашо и др., 1998). У старых животных содержание коллагена выше. Старые сухожилия (или сухожилия, подвергшиеся чрезмерному воздействию эстрогена, который стимулирует образование коллагена) более жесткие и ведут себя почти так, как если бы их частично прожарили. При таких заболеваниях, как карциноид, при которых системно выделяется очень большое количество серотонина, фиброз усиливается и может быть прямой причиной смерти. Радиация и кислородное голодание также приводят к усилению фиброза тканей.

Известно, что при специфических фиброзных состояниях, таких как цирроз печени, глицин и насыщенные жиры могут обратить фиброз вспять. При фиброзе сердца гормон щитовидной железы иногда способен обратить это состояние вспять.

Я думаю, эти факты подразумевают, что избыток триптофана, эстрогена и полиненасыщенных жиров вносит значительный вклад, возможно, решающий, в дегенеративные изменения, происходящие при старении. Эксперименты отдельно показали, что сокращение потребления триптофана или ненасыщенных жиров в рационе может продлить здоровую продолжительность жизни, а несколько антиэстрогенных вмешательств (удаление гипофиза или добавление прогестерона) могут замедлить возрастные изменения и отсрочить дегенеративные заболевания. Поскольку эти факторы взаимодействуют, каждый из которых имеет тенденцию усиливать другие, а также взаимодействуют с экзогенными токсинами, избыточным накоплением железа и другими факторами стресса, было бы разумно ожидать более высоких результатов при одновременном устранении нескольких проблем.