Почти 3,2 миллиона смертей в год связаны с недостаточной физической активностью, сообщает ВОЗ. Движение, наоборот, сулит сплошные выгоды: от более прочных костей до острого ума. Тренировки бросают вызов практически каждому органу тела, защищая от целого ряда болезней — от диабета до рака, депрессии и деменции.
В то же время, спорт — это опасность получить травму. Если не рассчитать нагрузку, можно заработать перелом или разрыв связок, посадить сердце или подорвать иммунитет. И не всегда для занятий есть время и возможность. А что если убрать все риски и оставить только преимущества? Например, получить легкость марафонского бегуна без боли, пота и утомительных утренних подъемов? “Фитнес-таблетки” — уже не фантазия, а почти научный термин.
Завтрак марафонца
В конце 90-х годов фармкомпания GlaxoSmithKline синтезировала препарат GW1516, предназначенный для снижения уровня "плохого" холестерина в крови. Первые же эксперименты превзошли ожидания: наряду с основным эффектом у вещества обнаружилось и много приятных “бонусов”. Например, оно снижало артериальное давление и нормализовало уровень инсулина. Казалось, путь к миллиардным прибылям компании был открыт.
Но в 2007 году GSK резко остановила разработку перспективного препарата, так и не перейдя к испытаниям на людях. Эстафетную палочку подхватил биолог Рональд Эванс из авторитетного Института Солка (одним из его основателей был знаменитый первооткрыватель структуры ДНК Фрэнсис Крик). Задолго до этого Эванс открыл белки, которые регулируют экспрессию генов в клетке. Воздействуя на них извне, можно буквально управлять обменом веществ на клеточном уровне. Как выяснил Эванс, идеально GW1516 подходил на роль такого переключателя.
Эванс смоделировал эксперимент, в которой две группы участников питались тем, что можно было описать как кошмар диетолога: сплошь жир и сахар. При этом они еще и проводили свои дни в совершенной праздности. Но одна группа получала высокие дозы GW1516, а другая — нет. В результате оказалось, что в первой группе у участников наблюдались эффекты, которые обычно возникают после упражнений: снижение уровня глюкозы и жиров в крови. Эванс даже окрестил свое открытие “спортзалом в таблетке”. Но как именно она действует?
Полезный (само)обман
Мышцы — не просто послушные биологические машины, которые приводят тело в движение. У них есть и свои способы командовать организмом, заставляя его адаптироваться к нагрузкам. Падает уровень энергии? Мышцы начинают активнее сокращаться? Все это приводит к выделению веществ-посредников, которые могут “попросить” мозг вырастить новые нейроны или, скажем, стимулировать рост костной ткани.
Это и есть основная причина, по которой упражнения оздоравливают весь организм, а не только укрепляют отдельные мышцы. Но даже если мышцы не работают в нужном режиме, их можно обмануть и получить хотя бы часть преимуществ даром. Например, заставив поверить, что вы действительно тренируетесь. Например, известно, что глюкоза из пищи преобразуется в энергию для работы мышц и мозга. Ее излишки запасаются в виде гликогена в мышечных "карманах", а при их заполнении — преобразуются в жировую ткань. Тратится все в обратной последовательности: первой — глюкоза, затем гликоген и, наконец, жир.
Но есть ситуации, в которых жир сжигается “вне очереди”. Например, во время продолжительных тренировок, когда мышцы посылают сигнал: “работать придется долго”. В частности, во время таких тренировок повышается экспрессия (то есть активность) гена PPAR-δ (ППАР-дельта). Он не только стимулирует расщепление жиров, но и меняет соотношение мышечных волокон. Обычно такой эффект дают регулярные изнурительные тренировки, но опыты Эванса показали, что их может заменить GW1516 и его аналоги.
Об открытии Эванса широкая общественность узнала в 2008 году. А через семь лет его коллега Али Тавассоли из британского университета Саутгемптона отчитался о создании препарата с похожими свойствами. “Соединение 14” (как его окрестили создатели) подавляет работу клеточного фермента ATIC, который участвует в регуляции обмена веществ. В результате клетки “думают”, что у них кончается энергия: в них включается главный энергетический детектор, фермент AMPK, и они начинают интенсивнее потреблять глюкозу. Испытания показали, что применение препарата способствовало уменьшению концентрации глюкозы в крови и снижению массы тела тучных мышей.
Еще один биохимический “переключатель” обнаружил Брюс Шпигельман из онкологического центра Дана-Фарбер в Бостоне. Он нашел гормон-посредник, выделяемый мышцами во время упражнений — иризин. Этот гормон помогает различным частям тела перейти в режим активности. Например, он делает жировую ткань “готовой” к сжиганию, а также влияет на прочность костей. В 2019 году исследования показали, что он также улучшает способности мозга к обучению.
Нечеловеческая выносливость
Стоит упомянуть один нюанс: все эти исследования включали только опыты на животных. Да, участниками тех самых двух групп Эванса были всего лишь мыши. Впрочем, на это сам ученый отвечает, что принципиальной разницы нет: “Соответствующие метаболические пути у людей и мышей схожи, а значит, аналогичные вмешательства могут перезагрузить физиологию и у нас”. Другими словами, перейти от вялости и избыточного веса — к подтянутости и хорошей спортивной форме.
Еще в конце нулевых годов препарат привлек внимание спортсменов. Даже отсутствие клинических испытаний (то есть опытов на людях) их не остановило. К 2009 году он стал настолько популярен, что Всемирное антидопинговое агентство (ВАДА) постановило запретить его как допинг. Спортсменов, применявших “фитнес-пилюлю”, ловили неоднократно. В 2013 году только за одну неделю с этим допингом поймали пятерых велогонщиков. ВАДА развернуло кампанию против препарата, указывая на возможную опасность.
Основания для этого были. В 2014 году вышло исследование, из которого наконец стало понятно, что вынудило GlaxoSmithKline приостановить разработку. Оказалось, что мыши, которым давали препарат на протяжении двух лет, заболевали раком чаще, чем их собратья из группы плацебо. Опухоли возникали в самых разных местах их тел — от языка до яичек. Но за несколько лет до этого разработчики успели опубликовать химическую формулу препарата.
Несколько лет назад Эванс представил модифицированную версию препарата — MA0211. По его словам, он действует более умеренно, и способен активировать нужные гены без негативных эффектов. Проект уже получил финансирование в $45 млн, а производством занимается собственная компания Эванса Mitobridge. Два года назад началось тестирование, и в ближайшие десять лет ученый надеется получить разрешение в США.
Не все можно заменить
Впрочем, не все разделяют оптимизм Эванса. Прежде всего, само по себе замещение привычных биологических механизмов может вызвать непредвиденные эффекты. На это указывает, например, Генриетта ван Прааг из университета Флориды. Она давала мышам препарат, который использовал те же молекулярные пути, что и таблетка Эванса. Поначалу активность мышц увеличилась. Но уже через две недели у мышей в мозге обнаружилось воспаление — хотя мышечный эффект сохранялся. По ее мнению, дело в том, что во время реальных упражнений тело самостоятельно регулирует объемы сигнальных веществ. Если они поступают извне, это приводит к нарушениям в обмене веществ.
Другие возражения касаются того, что для достижения эффекта реальной тренировки одного препарата никогда не будет достаточно. Например, есть свидетельства того, что тренировка очищает кровь от маркера стресса — кинуренина — который связывают с депрессией и психическими заболеваниями. Несколько исследований указывают на то, что во время занятий бегом в кровь выбрасываются вещества, вызывающие эйфорию — эндоканнабиноиды. Во всем этом участвуют десятки процессов, каждый из которых пришлось бы изучать отдельно.
В противовес Эвансу, Шпигельман принципиально избегает метафор вроде “спортзала в таблетке”. Пытаться запустить всю метаболическую программу, связанную с упражнениями, при помощи таблеток, — тупиковый путь, считает он. По его мнению, полезнее разрабатывать узконаправленные препараты, которые можно применять не для замены спортзала или в качестве допинга, а для лечения настоящих болезней — вроде мышечной дистрофии Дюшенна, либо для поддержания в тонусе людей с вынужденно ограниченной подвижностью.
Хотя в нашем распоряжении есть витамины и БАДы, все же мы получаем большую часть питательных веществ и витаминов из настоящей еды. Может быть, эффект утренней зарядки однажды удастся разложить на компоненты. Но вряд ли это будет равноценная замена.
Антон Солдатов