Затем половина испытуемых из каждой группы в течение полугода была подвергнута строгой, но не очень интенсивной программе силовых тренировок. По истечении шести месяцев исследователи снова провели биопсию и обнаружили, что мышцы пожилых испытуемых буквально «помолодели» — то есть у них активировались многие из тех генов, которые были активны у их более молодых товарищей. «Это доказывает, что при помощи физической активности можно изменить паттерн экспрессии генов в наших клетках со старого на молодой», — говорит Мелов.
Проще говоря, физическая нагрузка включила «молодые» гены и выключила «пожилые».
Большинство этих генов связаны с функционированием митохондрий, которые, как вы наверняка помните из школьного курса биологии, являются крошечными «энергетическими станциями» внутри наших клеток. Я представляю их себе в виде микроскопических электрогенераторов. История их появления в наших клетках поистине уникальна. Давным-давно, во времена «первичного бульона», митохондрии были самостоятельными организмами — паразитами. В те времена большинство живших на Земле бактерий были анаэробными, то есть не нуждались для своей жизнедеятельности в кислороде. Но по мере насыщения атмосферы кислородом, что было первым глобальным изменением климата на нашей планете, анаэробные бактерии начали вымирать. Из них выживали лишь те, которые были заражены крошечными, перерабатывающими кислород паразитами, ныне известными как митохондрии. Сегодня, когда практически вся жизнь зависит от кислорода, митохондрии присутствуют почти во всех живых клетках. Но в силу своего происхождения эти древние и примитивные органеллы имеют свои собственные, отдельные геномы, состоящие всего из 13 генов — одновременно чрезвычайно важных и чрезвычайно уязвимых.
Соавтор Мелова, исследователь и врач Марк Тарнопольски из Университета имени Мак-Мастера в Онтарио, был так заворожен митохондриями, что продолжил их изучение с того места, на котором остановилось исследование 2007 г. Сосредоточившись на изучении редких митохондриальных заболеваний у детей и взрослых, Тарнопольски обратил внимание на тот факт, что многие из его пациентов страдают от симптомов, сходных с симптомами преждевременного старения: у них в раннем возрасте появляются седые волосы, в 20 лет портится зрение, к 40 годам исчезает мышечная сила. Это вполне объяснимо, поскольку митохондриальная дисфункция считается одним из главных двигателей старения. «Что такого есть в процессе старения, что проявляет многие из наших недугов?» — спрашивает он.
Как именно функционируют митохондрии, Тарнопольски хорошо знает на собственном опыте — как продвинутый спортсмен-любитель, входящий в национальные рейтинги в таких дисциплинах, как лыжные гонки и бег по пересеченной местности. На подходе к своему 40-летнему юбилею он стал задаваться вопросом, как сказывается возраст на его собственных митохондриях — и не позволят ли занятия спортом отсрочить его негативные последствия.
Одна из теорий старения утверждает, что со временем в уязвимых ДНК наших митохондрий накапливаются мутации, что приводит к нарушению функционирования и гибели этих органелл. Теряя с возрастом свои митохондрии, мы теряем и свою энергию — у нас заканчивается топливо, как любит говорить Луиджи Ферруччи из программы BLSA. Еще хуже то, что именно в митохондриях протекают самые интенсивные химические реакции в нашем организме — с образованием токсичных свободных радикалов и других вредных веществ, которые бумерангом повреждают сами эти органеллы. Когда большая часть митохондрий перестает функционировать, прекращается работа и самой клетки — будь то мышечная клетка, клетка головного мозга или любая другая.
Тарнопольски решил изучить митохондриальное старение на мышах, но не сумел найти финансирование, потому что научный истеблишмент, по его словам, предвзято относится ко всему, что связано с физической активностью. «К сожалению, когда вы говорите, что хотите исследовать влияние физической нагрузки, вас не воспринимают всерьез, — жалуется он. — Вам говорят, что ваши результаты будут "грязными", потому что здесь слишком много путей влияния. Многие из наших работ отклоняются со словами "Вы не показали точного механизма действия физической активности"».
В отсутствие альтернативы Тарнопольски решил профинансировать исследование из собственного кармана, потратив больше $100 000 из прибылей своей клиники на создание небольшого количества очень дорогостоящих генно-модифицированных мышей. Эти мыши были «перепрограммированы» таким образом, чтобы мутации их митохондриальных ДНК происходили с большей скоростью, чем у нормальных особей. В результате мутации их митохондрии выходили из строя гораздо быстрее — что, в свою очередь, приводило к их быстрому старению. Тарнопольски разделил этих мышей-мутантов на две группы: для одной группы была предусмотрена необременительная программа регулярных тренировок на беговой дорожке — всего 45 минут три раза в неделю, а другая группа вела традиционный для лабораторных мышей малоподвижный образ жизни.
Результаты оказались впечатляющими. Как и ожидалось, малоподвижные мыши состарились очень рано, превратившись в седых, слабых и одряхлевших особей. Однако их упражнявшиеся собратья-мутанты по-прежнему оставались сильными и активными, с лоснящейся темной шкуркой, несмотря на то что имели такую же испорченную митохондриальную ДНК. Эффекты были не только внешними: вскрытие показало, что упражнявшиеся мыши имели более здоровое сердце (это понятно), а также более здоровую печень, головной мозг и даже гонады (вот это да!) по сравнению с их малоподвижными собратьями. Физическая активность каким-то образом способствовала восстановлению их митохондриальной ДНК — или, проще говоря, обратила вспять их процесс старения. Тарнопольски предполагает, что во время физической нагрузки митохондрии производят какие-то сигнальные вещества, которые запускают процесс восстановления не только в мышцах, но и в других органах. Он полон решимости выяснить, что это за вещества, поскольку это может помочь в создании лекарства для его пациентов с митохондриальными заболеваниями. Однако для всех остальных лучшее лекарство — это физическая активность.
«Просто встаньте с дивана», — говорит он.
Я провел на Национальных играх для пожилых людей три дня, наблюдая за тем, как преклонного возраста атлеты бегают, прыгают и совершают другие невероятные спортивные подвиги. Поначалу я слишком сильно переживал за здоровье спортсменов, но постепенно успокоился и уже с восхищением аплодировал 70-летним дамам в обтягивающих шортах, перелетающим через планку идеальным «фосбери-флопом». Но на второй день весь стадион замер от необычного зрелища.
Это был женский забег на 800 м, два круга по стадиону, и сразу же после стартового выстрела одна из спортсменок уверенно вырвалась вперед. Это была высокая женщина с седыми волосами, и ее длинные ноги поглощали дистанцию мощными, грациозными шагами. Если другие бегуньи старались изо всех сил, она преодолела эти два круга легко, как лань. Показанное ею время 3 минуты 28 секунд стало новым рекордом Национальных игр — и недостижимым результатом для большинства 40-летних. Это было захватывающее, даже красивое зрелище. Я должен был непременно узнать ее секреты.
Ее зовут Жанна Дапрано, ей 76 лет, и она бывшая учительница начальной школы из пригорода Атланты. Она хорошо известна в мире легкой атлетики для пожилых; ей принадлежат несколько мировых рекордов в ее возрастной группе. В 2012 г. она стала единственной 75-летней женщиной в истории, пробежавшей милю менее чем за семь минут; согласно формулам возрастной классификации, используемым в легкоатлетических турнирах «Мастерс», ее время (6 минут 58 секунд) соответствует четырем минутам за милю для молодых спортсменов — время, которое не удавалось показать ни одной профессиональной молодой бегунье. (Настоящий рекорд мира для женщин составляет 4 минуты 12 секунд.)
Как вы поняли, она была незаурядной бегуньей — хотя история ее жизни далека от элитного спорта. Она выросла на ферме в Айове, и много лет ее единственным физическим упражнением было справиться со своими непоседливыми учениками начальной школы в Лонг-Бич, Южная Калифорния. В 45 лет она начала бегать трусцой — повальное увлечение 1980-х, но серьезно занялась тренировками и соревнованиями только после 60. «Женщины, с которыми я начинала заниматься бегом много лет назад, в то время были гораздо лучшими спортсменками, чем я. Но они давным-давно бросили бег», — сказала она мне.
Жанна Дапрано водила своих учеников на соревнования по бегу. В настоящее время она тренируется почти исключительно на мягкой траве, чтобы защитить свои колени (явно не предназначенные природой для того, чтобы устанавливать мировые рекорды в 75 лет), и, как и большинство спортсменов, уделяет пристальное внимание своей диете. Раньше она жить не могла без картофеля фри, но, начав серьезные тренировки, решила попробовать отказаться от него на шесть недель. Этого времени ей оказалось достаточно для того, чтобы излечиться от пристрастия к жареной пище, и теперь она ест только «живую еду», что включает сырые продукты, салат и сашими. В свободное время она посещает дома престарелых, пытаясь убедить пожилых людей — некоторые из которых на десяток лет моложе ее — начать вести активный образ жизни и есть больше здоровой еды.
