Сиртуины и ресвератрол продлевают жизнь – это слишком хорошо, чтобы быть правдой?

La Vie en Rouge
«Жизнь в красном»: полезные свойства красного вина с точки зрения науки – миф или...?
Валерий Юдин, Еженедельник «Аптека»

«Мера жизни не в ее длительности, а в том, как вы ее использовали»
Мишель де Монтень

Не однажды мы слышали или читали о положительном влиянии умеренного употребления сухого красного вина на здоровье человека. Впрочем, положение о его терапевтических свойствах было известно еще на заре человеческой цивилизации, – еще тогда вино стало глобальным социо­религиозным символом, ассоциирующимся с множеством преимуществ, в том числе оно наделялось лечебными и магическими свойствами.

Висенте Хуан Масип (Vicente Juan Masip). Тайная вечеря. 1560-е гг. Музей Прадо

Ныне царящее популярное мнение о пользе умеренного употребления вина впервые было высказано отцом медицины – Гиппократом. Вместе с тем польза красного вина в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний впервые стала центром научного исследования лишь относительно недавно – после того, как в 1992 г. французскими учеными Сержем Рено (Serge Renaud) и Мишелем де Лоржерилем (Michel de Lorgeril) в журнале «The Lancet» были опубликованы результаты исследования, согласно которому у французов наблюдается низкий уровень смертности вследствие ишемической болезни сердца, несмотря на такое же высокое потребление жиров, как у других европейцев и американцев, а также невзирая на распространенность среди них других факторов риска, в том числе и курения. Это явление было названо «французским парадоксом» (french paradox), который ученые объясняют присущей французам «средиземноморской диетой», включающей сравнительно большое потребление красного сухого вина (Renaud S., de Lorgeril M., 1992).

В 1997 г. результаты голландского эпидемио­логического исследования показали, что уровень заболевания коронарных артерий у мужчин пожилого возраста обратно пропорционален употреблению ими флавоноидов, которые содержатся, в том числе, в красном вине (Hertog M.G., Feskens E.J., Kromhout D., 1997). Затем, в результате других исследований, было показано или подтверждено антиоксидантное, гипохолестеринемическое, кардиопротекторное, противораковое действие красного вина и/или биологически активных веществ, входящих в его состав (Wu J.M., Wang Z.R., Hsieh T.C. et al., 2001; Das D.K., Maulik N., 2006; Das S., Santani D., Dhalla N.S., 2006; Das S., Das D.K., 2007; Penumathsa S.V., Maulik N., 2009).

Среди таких компонентов был обнаружен флавоноид ресвератрол, обладающий антиоксидантными свойствами и относящийся к классу биологически активных веществ – сиртуинов.

Сиртуины (sirtuins; от англ. Silent Information Regulator 2 (Sir2) proteins) – класс ферментов, обнаруженных во всех организмах, от бактерий до человека. Предполагается, что сиртуины регулируют процессы старения, транскрипции, апоптоза и сопротивляемость стрессу (например, голоданию) и отвечают за продолжительность жизни некоторых организмов. Название Sir2 применяется относительно дрожжей (Saccharomyces cerevisiae), у которых был обнаружен данный фермент, плодовых мух Drosophila melanogaster и круглых червей Caenorhabditis elegans. Подобные белки, характерные для прочих дрожжей, называются Hst1, а для людей – SIRT1

Ресвератрол содержится в кожуре и косточках винограда и именно из них попадает в красное вино в процессе его созревания. В экстремальных условиях это вещество вырабатывается не только виноградом, но и многими другими растениями. Подобными свойствами обладает около 2 десятков других веществ, синтезируемых растениями в ответ на стресс. Лет пять назад многие исследователи выдвигали или поддерживали гипотезу о том, что данное вещество – ресвератрол – способно не только помогать нам противостоят­ь стрессу (повышению температур, голоду), но и замедлить процессы старения, о чем речь пойдет ниже (рис. 1).

«Вечно молодой, вечно пьяный»

Полезные свойства ресвератрола, как полагают, связаны с его способностью активировать фермент Sir2 (от англ. silent information regulator – регулятор замалчивания информации), относящийся к группе сиртуинов, которые еще 10 лет назад связывали с долгожительством. Именно тогда профессор биологии Леонард Гуарент­е (Leonard P. Guarente) из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) в Кембридже (США) обнаружил, что продолжительность жизни дрожжей при добавлении им дополнительных копий гена, кодирующего фермент Sir2, значительно выше, чем у тех, которые имеют стандартный набор данного гена (Kaeberlein M., McVey M., Guarente L., 1999). Четыре года спустя Дэвид Синклер (David Sinclair), постдокторант вышеупомянутого профессора Л. Гуаренте, опубликовал работу, в которой показал, что ресвератрол способен активировать сиртуины в дрожжах и таким образом увеличивать продолжительность их жизни (Howitz K.T., Bitterman K.J., Cohen H.Y. et al., 2003). Д. Синклер в дальнейшем продолжил свою работу по изучению данного вещества. Своими исследованиями он продемонстрировал, что у круглых червей, которые питались ресвератролом, наполовину увеличивалась продолжительность жизни (Wood J.G., Rogina B., Lavu S. et al., 2004). При этом ученых поразило не столько сходство реакции разных организмов, сколько тот факт, что данный феномен наблюдался у взрослого червя, чьи клетки уже не делятся и у которого репликативный механизм старения, свойственный дрожжам, не действует.

Возник логичный вопрос: каким образом «работает» ген, кодирующий белок Sir2?

«Вы когда молчите, вас приятно слушать…»

Исследователи обнаружили, что данный ген кодирует фермент, обладающий необычными свойствами. Молекула ДНК в клетке находится в компактной форме: она намотана на «катушки», образованные гистонами (ядерными белками, необходимыми для сборки и упаковки нитей ДНК в хромосомы; существует пять типов гистонов, названных H1, H2A, H2B, H3, H4 и Н5 – рис. 2).

С активацией транскрипции ДНК происходит ацетилирование гистонов под действием фермента гистон-ацетилтрансферазы (англ. histone acetyltransferases – HAT). Присоединенные к гистонам ацетильные группы выполняют роль «химических меток», при помощи которых поддерживается нужная плотность упаковки ДНК: ацетилирование гистонов вносит отрицательный заряд на их поверхность, что приводит к отталкиванию гистонов друг от друга. В результате закрытая до этого ДНК становится доступной для ферментов, осуществляющих транскрипцию. Если часть этих «меток» удалить, то ДНК наматывается на гистоновую «катушку» слишком туго, и ферменты, обеспечивающие вычленение из нее кольцевых рибосомных ДНК (рДНК), отвечающих за синтез компонентов рибосом, оказываются заблокированными. Участки ДНК в таком сверхплотном состоянии называются молчащими (англ. silent), потому что ни один из их генов не может быть активирован.

Ученые выяснили, что белок Sir2 являе­тся одним из ферментов, который отщепляе­т от гистонов ацетильные группы и таким образом участвует в поддержании генов в «молчащем» состоянии. Данный фермент активен лишь в присутствии кофермента никотинамид-аденин-динуклеотида (nicotinamide adenine dinucleotide – NAD⁺), участвующего в большинстве метаболических процессов. А, следовательно, была найдена и взаимосвязь между характером питания и старением.

Меньше жуешь – дольше живешь?

Возможно, кто-то удивится, однако, считают ученые, продолжительность жизни напрямую зависит от количества потребляемых калорий. Режим ограничения обычно заключается в уменьшении количества потребляемой пищи на 30–40% по сравнению с тем, что считается нормой для данного вида. Абсолютно все живые существа – от крыс и мышей до собак и приматов – на такой диете не только живут дольше, но и отличаются лучшим состоянием здоровья: снижае­тся частота возникновения многих заболеваний, включая такие, как рак, сахарный диабет и нейро­дегенеративные расстройства. Однако репродуктивные способности, отмечают исследователи, при этом ослабевают.

Ученые достаточно долго полагали, что при сниженном количестве потребляемой пищи замедляется метаболизм, а с ним уменьшается количество образующихся при этом токсинов, побочных продуктов пищеварительного процесса. Сегодня такая точка зрения признана ошибочной – низкокалорийная диета вовсе не замедляет метаболизм ни у млекопитающих, ни у низших организмов. Напротив, считают Д. Синклер и Л. Гуаренте, происходит ускорение и изменение обмена веществ. Дефицит калорий выступает таким же биологическим фактором стресса, как и недостаток пищи, который включает защитные системы организма, мобилизуя их на борьбу за выживание. У млекопитаю­щих при этом меняется эффективность работы клеточных систем репарации и производства энергии, отсрочивается апоптоз (запрограммированная гибель клеток).

В опытах на дрожжах было выявлено, что дефицит питательных веществ запускает у них механизмы, повышающие ферментативную активность Sir2, при одном из которых активируется получение энергии и в качестве побочного продукта образуется NAD⁺ (который активирует Sir2) и одновременно снижается уровень его антагониста – восстановленной формы никотинамид-аденин-динуклеотида (NADH), которая инактивирует Sir2. Очевидно, что, изменяя соотношение NAD⁺/NADH в клетке, возможно влиять и на активность Sir2, а, следовательно, и на продолжительность жизни.

Не прими, господи, за пьянство – прими за лекарство

В 2007 г. Д. Синклер и «Sirtris Pharmaceuticals Inc.» – биофармацевтическая компания, которую Д. Синклер основал совместно с венчурным капиталистом Кристофом Вестфалем (Christoph Westphal) в Кембридже (Массачусетс, США), чтобы разрабатывать активаторы сиртуинов, – после проведения скрининга получили большое количество низкомолекулярных соединений, среди которых велся поиск активаторов сиртуина млекопитающих – SIRT1. Результаты данного исследования были опубликованы в журнале «Nature» (Milne J.C., Lambert P.D., Schenk S., 2007). Исследователями было обнаружено три вещества (SRT1720, SRT2183, SRT1460), активность которых в отношении активации данного энзима была более чем в 1 тыс. раз мощнее по сравнению с ресвератролом (Milne J.C., Lambert P.D., Schenk S. et al., 2007). Кроме того, одно из обнаруженных веществ показало способность повышать чувствительности к инсулину у тучных мышей и крыс, таким образом, предполагая возможность применения этих новых веществ в лечении сахарного диабета II типа. Менее года спустя, в конце апреля 2008 г., британская мультинациональная фармацевтическая компания «GlaxoSmithKline plc» приобрела «Sirtris Pharma» за 720 млн дол. США. Два препарата данной компании в настоящее время проходят II фазу клинических исследований – первый по поводу лечения рака и оба – относительно терапии сахарного диабета II типа.

Между первой и второй…

Однако оптимизм относительно потенциальных свойств данных веществ со временем был несколько омрачен сообщениями о результатах исследований, согласно которым ресвератрол непосредственно не активизирует SIRT1, а активен лишь будучи ковалентно связанным с флуорофором – именно этот конъюгат и определялся во время предыдущих скринингов, а также показывал эффективность в отношении повышения активности SIRT1 в ранее проведенных исследованиях (Kaeberleina M., McDonaghc T., Heltweg B. et al., 2005; Beher D., Wu J., Cumine S. et al., 2009). А результаты исследования, опубликованные 8 января этого года в журнале «The Journal of Biological Chemistry», вызвали еще больше разногласий между теми, кто верит в уникальные свойства ресвератрола, и теми, кто думае­т, что это «слишком хорошо, чтобы быть правдой» (Pacholec M., Chrunyk B.A., Cunningham D. et al., 2010).

В настоящее время исследователи во главе с биохимиком Кеем Аном (Kay Ahn) из департамента кардиоваскулярных, метаболических и эндокринных заболеваний и структурной биологии (Departments of Cardiovascular, Metabolic and Endocrine Diseases and Structural Biology) лаборатории «Pfizer Global Research and Development» американской корпорации «Pfizer Inc.» подтвердили, что молекулы, выделенные учеными «Sirtris Pharma», непосредственно не активируют SIRT1, если только не образуют конъюгатов с флуорофорами (Pacholec M., Chrunyk B.A., Cunningham D. et al., 2010).

«Нет неудачных экспериментов, есть эксперименты с неожиданным концом»
(Ричард Бакминстер)

Несмотря на такой «конфуз», Л. Гуаренте, являющийся в настоящее время научным консультантом «Sirtris Pharma», считает, что подобные результаты последних исследований не должны расстраивать или вселять беспокойства. Хотя синтезированные его компанией вещества и способны «работать» in vitro и лишь в виде флуо­ро­форконъюгированных пептидов, однако совершенно по-иному, говорит он, обстоит ситуация in vivo. Так, журнал «Nature», среди прочих, опубликовал результаты исследований, согласно которым активность фермента SIRT1 была выше в клеточной культуре и на животных моделях после введения веществ, найденных «Sirtris Pharma». Кроме того, ресвератрол не оказывал никакого влияния на продолжительность жизни дрожжей, у которых отсутствовал ген, кодирующий фермент Sir2, тем самым указывая, что активность этого фермента зависит от наличия данного гена (Howitz1 K.T., Bitterman K.J., Cohen H.Y. et al., 2003).

В то же время согласно заявлению, сделанному «GlaxoSmithKline», результаты исследования К. Ана исключают любую возможность прямой активации SIRT1 вне эксперимента in vitro. Однако все же остаются еще те, кого данные результаты не останавливают. Другой бывший работник лаборатории Л. Гуаренте Брайан Кеннеди (Brian Kennedy), являющийся в настоящее время сотрудником Вашингтонского университета (University of Washington) в Сиэтле, указывает, что результаты исследований на клеточных культурах являются достаточно сложным для интерпретации, особенно потому, что ресвератрол, как полагают, взаимодействует со многими ферментами. Б. Кеннеди, в 2005 г. ставший первым из тех, кто сообщил, что ресвератрол активизирует SIRT1 только лишь in vitro и лишь будучи конъюгированным с флуорофорами, считает, что ресвератрол не проявляет специфичности, но все же может быть эффективен in vivo. Остае­тся лишь загадкой, что именно активизируе­т этот процесс-мишень и вряд ли SIRT1 является той самой ключевой мишенью.

Горе от вина

Во второй части последнего своего исследования К. Ан попытался также воспроизвести результаты, полученные в лаборатории «Sirtris Pharma» по снижению уровня глюкозы в крови у подопытных мышей, страдающих ожирением. При этом результат оказался плачевным – несколько из подобных мышей даже умерли, несмотря на то что получали ту же самую дозу SRT1720, SRT2183, SRT1460 и ресвератрола, которая была указана в статье, опубликованной в «Nature». Однако при этом К. Ан поспешил подчеркнуть, что эксперименты, проводящиеся in vivo разными исследователями, могут несколько отличаться друг от друга. «В нашем случае, – отметил он, – мы не наблюдали благоприятных эффектов, однако мы не хотим делать далеко идущих заключений на основе этих результатов».

Одна из причин такого несовпадения результатов, считает Д. Синклер, заключается в том, что К. Ан и его коллеги не располагали полной информацией о характеристиках изучаемых веществ, которые они для своего исследования синтезировали сами. Таким образом, полагает он, невозможно знать наверняка, насколько чистыми были эти вещества и вообще являются ли они теми же, что были синтезированы учеными из «Sirtris Pharma». А факт гибели подопытных животных, полагает Д. Синклер, указывает на то, что, вероятно, вещества не были достаточно очищены.

Те, кто скептически относится к результатам, полученным ранее Д. Синклером, продолжают сомневаться. Энтузиазм по поводу активаторов сиртуинов, синтезированных компанией «Sirtris Pharma», и ресвератрола был преждевременным, – полагает Ричард Миллер (Richard Miller), сотрудник гериатрического центра Мичиганского университета (University of Michigan Geriatrics Center) в Энн-Арбор (штат Мичиган, США), обнаруживший, что активирование метаболизма увеличивает продолжительность жизни млекопитающих (Harrison D.E., Strong R., Sharp Z.D., 2009). Данные вещества, считает он, вполне могут оказывать положительное воздействие на здоровье, однако самые первые результаты не представляются достаточно убедительными, а все последующие факты предполагают, что система окажется намного более сложной, чем это могло казаться раньше.

Впрочем, растущее количество исследований, демонстрирующих благоприятные эффекты сиртуинов и ресвератрол­а, не способствует тому, чтобы ученые поспешили списать вновь открытые вещества со счетов. «Если бы меня попросили перечислить десять белков, которые заслуживают наибольшего внимания в связи со старением млекопитаю­щих, то сиртуины были бы в этом списке, – говорит Р. Миллер. – Единственное, они бы не были в начале списка».

…Как говорил один персонаж из фильма «Карнавальная ночь», «есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе – это науке неизвестно». Пожалуй, пока что наука не может наверняка сказать также и о выгодах от вина: есть ли «жизнь» в красном, нет ли «жизни» в красном… Но как бы там ни было, все же мы будем ценить его в первую очередь за богатый букет и вкус. Главное, не забывать при этом совета Авиценны: «Вино наш друг, но в нем живет коварство: пьешь много – яд, немного пьешь – лекарство».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
10.02.2010