Что происходит в организме при голодании

В "сытом" состоянии каждая отдельная клетка вашего тела находится в режиме «роста». 

Сигнальные пути инсулина и mTOR (белок mTOR — ключевой регулятор клеточного роста и метаболизма), которые заставляют клетку расти, делиться и синтезировать белки, активны. Кстати, эти же пути, когда они сверхактивны, имеют отношение к росту раковых клеток .

Белок mTOR любит, когда вокруг много питательных веществ, особенно углеводов и белков. В активном состоянии mTOR "приказывает" клетке не беспокоиться об аутофагии (буквально, клеточное «самопоедание»), процессе переработки и очистки, который, например, избавляет ваше тело от поврежденных и неправильно свернутых белков. Сытая клетка не беспокоится о том, чтобы быть эффективной и перерабатывать свои компоненты — она слишком занята ростом и делением.

В сытом состоянии ваши клетки и их компоненты также сильно ацетилированы . Это означает, что различные молекулы в ваших клетках, в том числе «упаковочные» белки, называемые гистонами, которые красиво обертывают вашу ДНК внутри ядра ваших клеток, «украшены» ацетильными группами на остатках лизина (аминокислоты).

Не волнуйтесь, если вы не поняли ничего в последнем предложении. Что вам действительно нужно знать, так это то, что у хорошо питающейся клетки многие гены, включая те, которые связаны с клеточным выживанием и пролиферацией, включены. Это происходит потому, что ацетилирование ослабляет упаковочные белки, которые обычно удерживают вашу ДНК в свернутом состоянии, и позволяет вашей ДНК считываться для производства белка.

В то время как ваши клетки включают гены клеточного роста и пролиферации, когда вы не голодаете, они также выключают некоторые другие гены . К ним относятся гены, связанные с метаболизмом жиров, устойчивостью к стрессу и восстановлением повреждений . На самом деле, при интервальном голодании часть вашего жира превращается в кетоновые тела , которые, по-видимому, реактивируют эти гены, что, например, приводит к снижению воспаления и устойчивости к стрессу в мозге .

Но во время голодания все обстоит иначе. Когда вы практикуете интервальное голодание, ваше тело реагирует на то, что оно считает стрессом окружающей среды (недостаток пищи), изменяя экспрессию генов, которые важны для вашей защиты от стресса.

У нас есть хорошо сохранившаяся «программа» голодания, которая переводит нашу клетку в совершенно другое состояние, когда еды, особенно глюкозы или сахара, нет рядом. При интервальном голодании и физических упражнениях вы активируете сигнальный путь AMPK .

AMPK или 5'-AMP-активируемая протеинкиназа является педалью "тормоза" белка mTOR. AMPK сигнализирует клетке о переходе в режим самозащиты, активируя аутофагию и расщепление жира. AMPK ингибирует mTOR.

В то же время, когда вы голодаете, уровень молекулы, называемой НАД+ , начинает расти, потому что у вас нет диетических белков и сахаров, которые обычно превращают НАД+ в НАДН посредством цикла Кребса .

NAD+, молекула, предшественником которой является витамин B3, активирует сиртуины SIRT1 и SIRT3.. (Вы слышали о молекуле «долголетия» в вине под названием ресвератрол? Да, она стала известна как потенциальный активатор сиртуинов ). Сиртуины представляют собой белки, удаляющие ацетильные группы, о которых мы говорили выше, из гистонов и других белков. В этом процессе сиртуины заглушают гены, связанные с пролиферацией клеток, и активируют белки, участвующие в создании новых митохондрий (электрогенерирующих фабрик ваших клеток) и очистке активных форм кислорода .

Кетоны, также вырабатываемые во время голодания, работают как ингибиторы деацетилазы (другими словами, сохраняя ацетильные группы на месте). Это включает гены, связанные с антиоксидантными процессами и восстановлением повреждений.

И, это происходит, пока ваше тело не потребляет никаких калорий. 

Но когда именно все это происходит в организме?

Пять стадий интервального (и длительного) голодания

К 12 часам вы входите в метаболическое состояние, называемое кетозом. В этом состоянии ваше тело начинает разрушать и сжигать жир.

Часть этого жира используется печенью для производства кетоновых тел (кетонов). Два основных кетона, ацетоацетат и β-гидроксибутират (BHB), служат альтернативным источником энергии для клеток сердца, скелетных мышц и мозга, в том случае, если глюкоза недоступна. 

Знаете ли вы, что ваш мозг использует около 60% глюкозы, когда ваше тело находится в состоянии покоя? 

Во время интервального голодания кетоновые тела, вырабатываемые вашей печенью, частично заменяют глюкозу в качестве топлива для вашего мозга, а также других органов. 

Использование кетонов мозгом является одной из причин того, что интервальное голодание, как утверждается, способствует ясности ума и позитивному настроению - кетоны производят меньше воспалительных продуктов в процессе метаболизма, чем глюкоза, и даже могут запускать производство фактора роста мозга BDNF!

 

К 18 часам вы переключаетесь на режим сжигания жира и вырабатываете значительное количество кетонов. Теперь вы можете измерить уровень кетонов в крови, он выше исходных значений. В нормальных условиях концентрация кетонов в плазме колеблется от 0,05 до 0,1 мМ. Когда вы голодаете или ограничиваете углеводы в своем рационе, эта концентрация может достигать 5-7 мМ . 

Вы можете помочь ускорить выработку кетонов с помощью упражнений для сердечно-сосудистой системы! Например, интервальное голодание в сочетании с бегом вызывает перенастройку нервных клеток в мозге, что приводило к улучшению обучаемости и памяти у лабораторных животных.

По мере того, как их уровень в кровотоке повышается, кетоны могут действовать как сигнальные молекулы, подобно гормонам, сообщая вашему телу о том, что нужно активизировать пути снятия стресса, которые, например, уменьшают воспаление и восстанавливают поврежденную ДНК.


В течение 24 часов ваши клетки все чаще перерабатывают старые компоненты и расщепляют неправильно свернутые белки, связанные с болезнью Альцгеймера и другими заболеваниями. Это процесс, называемый аутофагией.

Аутофагия — важный процесс клеточного и тканевого омоложения — он удаляет поврежденные клеточные компоненты, включая неправильно свернутые белки. Когда ваши клетки не могут или не инициируют аутофагию, происходят "плохие" процессы, в том числе нейродегенеративные заболевания , которые, по-видимому, возникают в результате снижения уровня аутофагии, происходящего во время старения . 

Интервальное голодание активирует сигнальный путь AMPK и ингибирует активность mTOR, что, в свою очередь, активирует аутофагию. Однако это начинает происходить только тогда, когда вы существенно истощаете запасы глюкозы и уровень инсулина начинает падать.

Интервальное голодание — это один из способов усилить аутофагию в клетках и, возможно, уменьшить последствия старения. 

Исследование 2019 года с участием 11 взрослых с избыточным весом, которые ели только с 8:00 до 14:00, показало повышение маркеров аутофагии в их крови после голодания в течение примерно 18 часов по сравнению с участниками контрольной группы, которые голодали только в течение 12 часов. 

Второе исследование выявило аутофагию в нейтрофилах человека, начиная с 24-часового голодания . 

В третьем исследовании биопсия скелетных мышц здоровых мужчин-добровольцев, которые голодали в течение 72 часов, показала снижение уровня белка mTOR и усиление аутофагии. 

У мышей, лишенных пищи, аутофагия усиливается через 24 часа голодания, и этот эффект усиливается в клетках печени и головного мозга через 48 часов.


Но интервальное голодание — не единственный способ повысить способность ваших клеток перерабатывать старые компоненты. Некоторые из известных достоинств физических упражнений для общего состояния здоровья связаны с усилением аутофагии . Например, аутофагия, вызванная физическими упражнениями, задерживает прогрессирование сердечно-сосудистых заболеваний , придавая сердцу части клеток более высокого качества и уменьшая окислительное повреждение.

Физические упражнения, как и интервальное голодание, инактивируют mTOR , что увеличивает аутофагию во многих тканях. Упражнения имитируют последствия длительного голодания: они активируют AMPK , а также гены и белки, связанные с аутофагией.

У мышей физические упражнения на выносливость усиливают аутофагию в сердце, печени, поджелудочной железе, жировой ткани и мозге . У людей аутофагия усиливается во время тренировок высокой интенсивности (ВИИТ).


Через 48 часов без калорий или с очень небольшим количеством калорий, углеводов или белков уровень гормона роста в пять раз выше, чем в начале голодания.

Одной из причин этого является то, что кетоновые тела, вырабатываемые во время голодания, способствуют секреции гормона роста, например, в головном мозге. Грелин, гормон голода, также способствует секреции гормона роста . Гормон роста помогает сохранить мышечную массу и уменьшает накопление жировой ткани, особенно с возрастом . Он также играет роль в долголетии млекопитающих и может способствовать заживлению ран и здоровью сердечно-сосудистой системы .


К 54 часам ваш инсулин упадет до самого низкого уровня с тех пор, как вы начали голодать, и ваше тело становится все более чувствительным к инсулину.

Снижение уровня инсулина с помощью интервального голодания имеет ряд преимуществ для здоровья как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Пониженный уровень инсулина тормозит сигнальные пути инсулина и mTOR, активируя аутофагию. Пониженный уровень инсулина может уменьшить воспаление, сделать вас более чувствительными к инсулину (и/или менее резистентными к инсулину , что особенно хорошо, если у вас высокий риск развития диабета) и защитить вас от хронических болезней старения, включая рак .

К 72 часам ваше тело разрушает старые иммунные клетки и создает новые.

Длительное голодание снижает уровень циркулирующего IGF-1 и активность PKA в различных клеточных популяциях. IGF-1, или инсулиноподобный фактор роста 1, очень похож на инсулин и оказывает стимулирующее действие почти на каждую клетку организма. IGF-1 активирует сигнальные пути, включая путь PI3K-Akt, который способствует выживанию и росту клеток. PKA также может активировать путь mTOR (и, что интересно, слишком много кофеина во время голодания может способствовать активации PKA).

Вы можете увидеть, к чему это ведет — "нажатие на тормоза" IGF-1 и PKA посредством ограничения питательных веществ и голодания может нарушить пути клеточного выживания и привести к разрушению и переработке старых клеток и белков. 

Исследования на мышах показали, что длительное голодание (более 48 часов) за счет снижения IGF-1 и PKA приводит к стрессоустойчивости, самообновлению и регенерации гемопоэтических клеток или стволовых клеток крови . Было показано, что благодаря тому же механизму длительное голодание в течение 72 часов сохраняет здоровое количество лейкоцитов или лимфоцитов у пациентов, проходящих химиотерапию .