Действие излучения на поверхность океана не привело к исчезновению всех форм жизни, как иногда пытаются изобразить. Путем расщепления воды с образованием свободных радикалов и пероксида водорода ультрафиолeтовые лучи обеспечили дополнительный источник энергии. Пероксид водорода — сравнительно устойчивое соединение, которое способно накапливаться в мелких водоемах, а затем расщепляться на воду и кислород. Клетки могли захватывать и запасать этот кислород с помощью гемоглобина. Затем кислород высвобождался для получения энергии при участии цитохромоксидазы. Гемовая группа, как в цитохромоксидазе и гемоглобине, могла стать основой эволюции химически родственных хлорофиллов, способных превращать энергию света в сахара с помощью вариантов дыхательных цепей
[54].
Вероятно, первые фотосинтезирующие организмы расщепляли сероводород или соли железа, но по мере исчерпания этих ресурсов в результате окислительного стресса в изолированных водоемах им пришлось переходить на другие субстраты — пероксид водорода и воду. С появлением оксигенного фотосинтеза в атмосфере и в океанах начал накапливаться свободный кислород. Однако оптимальная для дыхания концентрация кислорода осталась практически такой же, какой она была в момент возникновения первых дыхательных ферментов. Даже сегодня человеческая цитохромоксидаза лучше всего функционирует при концентрации кислорода ниже 0,3% атмосферного уровня. И человеческое тело поддерживает концентрацию кислорода в митохондриях именно на этом уровне.
Такая версия событий позволяет сделать выводы, имеющие непосредственное отношение к новейшим результатам медицинских исследований oтносительно использования антиоксидантов. Постоянное несоответствие между концентрацией кислорода во внешней и во внутриклеточной среде является причиной многих заболеваний человека и разрешается на уровне индивидуальных клеток. Сохранение древнейшего антиоксидантного равновесия можно сравнить с сохранением солевого состава жидкостей организма, по-прежнему соответствующего составу морской воды, в которой возникли наши одноклеточные предки. (Дж. Б. С. Холдейн называл весь комплекс клеток человеческого тела «морским монстром».)
Поддержание антиоксидантного равновесия — обязательная функция клетки, предсказуемым образом изменяющейся при различных cпособах лечения. Некоторые молекулы (о них мы говорили в данной главе) выполняют антиоксидантную функцию. Каталаза расщепляет пероксид водорода с образованием кислорода, но без образования свободных радикалов. Гемоглобины и миоглобины связывают кислород и высвобождают его только тогда, когда его концентрация снижается до безопасного уровня. Цитохромоксидаза вычищает избыток кислорода, опять же не приводя к выделению свободных радикалов. Все эти реакции регулируют внутриклеточное содержание кислорода и тем самым препятствуют выделению свободных радикалов кислорода. Вполне логично предположить, что каталаза возникла и для того, чтобы производить кислород из пероксида водорода, и для того, чтобы снижать концентрацию токсичного кислорода. Гемоглобин тоже мог эволюционировать для связывания кислорода в те времена, когда этот газ был редким и ценным ресурсом. Цитохромоксидаза, по-видимому, эволюционировала как метаболический фермент, а не как антиоксидант. Их эволюционное прошлое неотделимо от их современной функции, но мы, к сожалению, ничего об этом не знаем.
Такая многофункциональность может объяснять странные несоответствия, связанные с самим словом «антиоксидант» и с представлением о том, чтo молекулы эволюционируют для какой-то одной цели. Mногиe так называемые антиоксиданты имеют несколько функций и задействованы в различных регуляторных механизмах в клетке. И поэтому антиоксиданты поддерживают концентрацию кислорода в клетке в каких-то физиологических пределах, а не просто устраняют свободные радикалы. Это очень важно. Часто пищевые добавки антиоксидантов принимают для устранения свободных радикалов, но это может повлиять на регуляторные механизмы в клетках. Таким образом, нельзя заниматься только изучением болезни как таковой, необходимо в эволюционной перспективе задаваться вопросом, почему дело обстоит именно так и что может произойти, если мы попытаемся вмешаться. В следующих двух главах мы увидим, насколько плотно антиоксиданты вплетены в механизмы жизнедеятельности клетки. Мы попробуем понять, как все вышесказанное может помочь нам повлиять на процессы старения и развития заболеваний.
Глава девятая. Парадокс. Витамин C и двуличье антиоксидантов
Съедай по яблоку в день, и врач тебе не понадобится — гласит народная мудрость. Так ли это? И если так, то почему? Ответ на первый вопрос в наш просвещенный век формулируется просто: если в рацион питания ежедневно включать пять 80-граммовых порций овощей и фруктов, это позволяет снизить риск смерти от сердечного приступа, инсульта и некоторых видов рака, особенно дыхательной и пищеварительной системы. И этот фактор действует вне зависимости от других факторов или привычек, таких как курение, избыточный вес, повышенный уровень холестерина и артериального давления. Большинство людей регулярно съедают по три порции овощей и фруктов. В нескольких широких эпидемиологических исследованиях было показано, что повышение потребления этих продуктов до пяти порций в день может снизить риск развития рака на 20%, а риск сердечного приступа или инсульта — на 15%. Как однажды заметил Клемент Фрейд
[55], люди, заботящиеся о своем здоровье, не только чувствуют себя лучше, но действительно живут дольше. В эпидемиологических исследованиях, продолжавшихся на протяжении 17 лет, было показано, что уровень смертности среди 11 тыс. человек, посещавших магазины здорового питания или магазины или клубы вегетарианцев, был в два раза ниже, чем в общей популяции. Это исследование было проведено врачами из Госпиталя Джона Рэдклиффа в Оксфорде и опубликовано в British Medical Journal, а не в каком-нибудь популярном журнале для сторонников здорового образа жизни. Даже с учетом всех методологических сложностей в проведении подобных исследований и моей собственной нелюбви к фруктам приходится признать, что богатая овощами и фруктами диета полезна для здоровья. Трудность заключается в том, чтобы убедить детей и взрослых, особенно жителей севера Европы и США, соответствующим образом изменить рацион питания.
Польза овощей и фруктов не вызывает сомнения, однако эпидемиология питания со всеми связями и корреляциями имеет два измерения. Чтобы разобраться в проблеме, нужно ответить на вопрос «почему?», а это интереснее и сложнее. Ясно, что фрукты и овощи полезны, но это все, что нам известно. Глубину нашего невежества выразили Джон Гаттридж и Барри Холлиуэлл: «Двадцать лет исследований в области диетологии подвели нас к тому, что в „развитых“ странах путь к здоровому образу жизни проходит через употребление большего количества растительной пищи, что было известно уже Гиппократу. Только мы по-прежнему не знаем почему».
