Starzenie jest złożonym procesem biologicznym, który trudno jednoznacznie zdefiniować. Obserwacje wskazują, że organizmy starzeją się, ponieważ starzeją się komórki, z których są zbudowane, osiągając limit swoich podziałów.
dr inż. Katarzyna Okręglicka
Ogólna definicja starzenia proponuje, że jest to proces postępującej degeneracji spowodowany nagromadzeniem – związanym z upływem czasu – różnych uszkodzeń na różnych poziomach w komórce. Prowadzących do zaburzenia utrzymania integralności i funkcjonalności wszystkich jej składników. W efekcie tego dochodzi do nieprawidłowego funkcjonowania komórek, stopniowej niewydolności tkanek i śmierci organizmu. Obserwowany stopniowy spadek biologicznych funkcji organizmu z upływem czasu prowadzi również do zwiększenia wrażliwości na czynniki środowiskowe.
Starzenie się często jest określane jako starzenie komórkowe, skutkujące niezdolnością komórki do reagowania na stres i zwiększonym zaburzeniem homeostazy. Na procesy zachodzące w starzejących się komórkach wpływ ma wiele czynników, zarówno genetycznych, jak i środowiskowych. Dogłębne zrozumienie procesu starzenia może pomóc lepiej przewidzieć skuteczność diety i konkretnych interwencji żywieniowych.
Co znajdziesz w artykule?
Restrykcje dietetyczne
poparte odpowiednim odżywianiem są jedyną niegenetyczną i najbardziej zgodną niefarmakologiczną interwencją wydłużającą żywotność wielu organizmów modelowych, od drożdży do ssaków. Chroniącą również przed pogorszeniem funkcji biologicznych, opóźniającą lub zmniejszającą ryzyko wielu chorób związanych ze starzeniem się. Już od 1930 roku wiadome jest, że znaczne obniżenie spożycia kalorii spowalnia tempo starzenia. I obniża ryzyko wystąpienia licznych chorób związanych ze starzeniem się, w tym chorób neurodegeneracyjnych.
Dogłębne zrozumienie procesu starzenia może pomóc lepiej przewidzieć skuteczność diety i konkretnych interwencji żywieniowych.
Ludzie, którzy celowo stosują dietę ograniczającą podaż kilokalorii przez długi okres oraz utrzymują swoją masę ciała na niskim poziomie odnoszą z tego względu wiele korzyści. Mają oni niskie stężenia markerów zapalnych, w tym białka C-reaktywnego i czynnika martwicy nowotworu α, cholesterolu LDL w surowicy i wysokie stężenie cholesterolu frakcji HDL. Sztywność rozkurczowa lewej komory jest zmniejszona, co wskazuje na niższy stopień zwłóknienia serca. Dodatkowo – w odpowiedzi na zmniejszenie ilości tkanki tłuszczowej – modulowane są hormony pochodzące z tkanki tłuszczowej. W tym leptyna i adiponektyna, które są kluczowe w regulacji apetytu i sytości. Stężenie krążącej leptyny jest istotnym regulatorem masy ciała i jest wprost proporcjonalne do całkowitej ilości trzewnej tkanki tłuszczowej. Restrykcje kaloryczne powodują spadek stężenia leptyny oraz wzrost adiponektyny. W przeciwieństwie do leptyny, adiponektyna wykazuje właściwości przeciwmiażdżycowe, przeciwzapalne, wrażliwości na insulinę oraz działa kardioprotekcyjnie.
Program badawczy skutków ograniczenia spożycia energii
Amerykański Narodowy Instytut Starzenia zainicjował program badawczy wszechstronnej oceny długoterminowych skutków ograniczenia spożycia energii (Comprehensive Assessment of the Long-term Effects of Reducing Intake of Energy – CALERIE). Jest on pierwszym systematycznym badaniem klinicznym wpływu 25% ograniczeń kalorycznych na biomarkery procesu starzenia i długowieczności, u nieotyłych mężczyzn i kobiet w wieku 25-45 lat. Opublikowano obiecujące wyniki początkowej fazy tego badania. Wstępne wyniki badań świadczą, że 6-miesięczne ograniczenie kalorii na poziomie 25% spowodowało wyraźne obniżenie stężenia insuliny na czczo i temperatury ciała, które są uznawane za biomarkery długowieczności. W rezultacie wykazano również obniżony metabolizm energii i zmniejszenie stresu oksydacyjnego DNA.
Wyniki badań tego samego zespołu z 2014 i 2015 roku dowiodły z kolei, że 2-letnia interwencja polegająca na restrykcjach energetycznych może istotnie wpłynąć na zmniejszenie markerów stanu zapalnego. I korzystnie wpłynąć na czynniki ryzyka kardiometabolicznego. Wykazano również, że ograniczenie energii wiąże się ze zmniejszoną gęstością mineralną kości. W związku z tym autorzy badań sugerują jednoczesne wprowadzenie stosownych ćwiczeń fizycznych aby zrekompensować negatywne efekty wynikające z mniejszej podaży energii.
Wpływ restrykcji kalorycznych na funkcje poznawcze i samopoczucie
Aspektem, który był szeroko rozważany przy okazji prowadzonych badań był wpływ restrykcji kalorycznych na funkcje poznawcze i samopoczucie uczestników badań. Uczestnicy nie zgłaszali negatywnych efektów ograniczeń w podaży energii, nawet jeśli interwencje obejmowały dłuższy okres. Restrykcje kaloryczne nie prowadziły również do rozwoju zaburzeń odżywiania. Co więcej, zaobserwowano poprawę nastroju, korzystny wpływ na jakość snu i funkcje seksualne. Zwrócono jednakże uwagę na fakt, iż znaczne restrykcje energetyczne mogą prowadzić w dłuższej perspektywie do zmniejszenia libido poprzez obserwowalne już wcześniej zmniejszenie poziomu testosteronu.
Znaczne obniżenie spożycia kalorii spowalnia tempo starzenia i obniża ryzyko wystąpienia licznych chorób związanych ze starzeniem się.
Korzystnym efektem wprowadzenia restrykcji kalorycznych była z kolei poprawa jakości życia uczestników badania. Również zdolności do wykonywania ćwiczeń i ogólnej wydolności fizycznej określany poprzez zdolność pochłaniania tlenu przez organizm wyrażone za pomocą wskaźników VO2max i VO2peak. Co ciekawe, pomimo redukcji masy ciała i beztłuszczowej tkanki spowodowanej dietą o obniżonej wartości energetycznej w stosunku do zapotrzebowania wydolność fizyczna ulegała poprawie.
Prace nad ograniczeniem wybranych makroskładników w diecie
W związku z potencjalnymi skutkami ubocznymi, do których zaliczyć można również niedobory poszczególnych składników odżywczych wynikające z restrykcji energetycznych rozpoczęto także prace nad ograniczeniem wybranych makroskładników w diecie przy utrzymaniu spożycia energii adekwatnego w odniesieniu do zapotrzebowania. Najczęściej ograniczenia dotyczą spożycia białek, w tym pojedynczych aminokwasów. Dotychczas przeprowadzone badania dowodzą, że ograniczenie spożycia białka w diecie może wywierać również korzystny wpływ na długość życia jak restrykcje kaloryczne.
Badania potwierdzają, że istnieje również różnica między spożywaniem białka zwierzęcego i roślinnego w zakresie zdrowia. U ludzi białka pochodzące ze źródeł roślinnych indukują mniejsze stężenia IGF-1 niż białka pochodzące ze źródeł zwierzęcych. Te fizjologiczne różnice pomiędzy białkami pochodzenia zwierzęcego i roślinnego mogą być wyjaśnione przez fakt, że białka roślinne zawierają mniej metioniny i aminokwasów bogatych w siarkę w porównaniu do białek pochodzenia zwierzęcego. Ponieważ szlaki związane ze starzeniem się są aktywowane przez te aminokwasy, dietę nie zawierającą nadmiaru aminokwasów można uznać za korzystną.
Badania potwierdzają, że istnieje różnica między spożywaniem białka zwierzęcego i roślinnego w zakresie zdrowia.
Co ciekawe niższym spożyciem białka charakteryzuje się również grupa ludzi żyjących powyżej stu lat na japońskiej wyspie Okinawa. Badania wskazują, że mieszkańcy tej wyspy spożywają około 17% energii mniej w porównaniu do pozostałych mieszkańców Japonii. I 40% mniej niż przeciętny mieszkaniec Stanów Zjednoczonych. Stały deficyt, który utrzymują mieszkańcy Japonii według niektórych badań wynosi 10-15%. A podaż białka znajduje się na poziomie 9% energii (zalecana przez WHO ilość białka w diecie mieści się w przedziale 10-15% energii). Dieta mieszkańców Okinawy jest bogata przede wszystkim w surowe warzywa i owoce, słodkie ziemniaki, soję i pozostałe rośliny strączkowe oraz ryby.
Skoncentrowanie wysiłków na identyfikacji różnic w stylu życia
Rosnąca długość życia przeciętnego człowieka w ciągu ostatniego wieku motywuje badaczy do skoncentrowania wysiłków na identyfikacji różnic w stylu życia dla osób o średniej długości życia w stosunku do rozpiętości życia stulatków. Istotnym czynnikiem zaobserwowanym między nimi jest brak podobieństwa w stosowanej diecie. Na przykład, przeciętna dieta stulatka w większości składa się z białek roślinnych, całych ziaren zbóż, jednonienasyconych kwasów tłuszczowych. Charakteryzuje się też niskim spożyciem mięsa czerwonego, słodyczy i oczyszczonych ziaren zbóż.
Dieta bogata w antyoksydanty może opóźniać efekty starzenia się skóry.
Ostatnie badania, które szacowały roczną śmiertelność u pacjentów hospitalizowanych w podeszłym wieku pokazały, że większość stulatków nie było otyłych. Miało niższy wskaźnik masy ciała i byli bardziej aktywni fizycznie w porównaniu do populacji ogólnej.
Czynniki dietetyczne wpływają na starzenie się skóry
Czynniki dietetyczne i suplementy diety mogą wpływać na starzenie się skóry. Dieta bogata w antyoksydanty może opóźniać efekty starzenia. W badaniu epidemiologicznym wykazano, że większe spożycie witaminy C wiązało się z mniejszym prawdopodobieństwem wystąpienia pomarszczonego wyglądu. Natomiast większe spożycie tłuszczów i węglowodanów wiązało się z większym prawdopodobieństwem wystąpienia zmarszczek. Inne badanie porównujące ludność anglosaską, grecką i szwedzką żyjącą w Australii lub w ich ojczystym kraju wykazało, iż miejsce zamieszkania, które łączyło się z wysokim spożyciem warzyw, oliwy z oliwek i roślin strączkowych wydawało się chronić przed uszkodzeniem skórnym. Duże spożycie mięsa, nabiału i masła okazało się niekorzystne. W przekrojowym badaniu przeprowadzonym na 131 zdrowych Japonkach stwierdzono istotną korelację pomiędzy spożyciem kawy a obniżeniem punktacji pigmentowej. Ale nie w wynikach dotyczących zmarszczek. Jednak w dwóch innych badaniach w populacji śródziemnomorskiej nie stwierdzono korelacji pomiędzy konsumpcją kawy a obecnością zmarszczek lub elastozą słoneczną.
Przyjmuje się, że spożywanie zbyt dużej ilości cukru powoduje powstawanie zmarszczek. Winny temu jest proces glikacji, w którym cukier we krwi wiąże się z białkami tworząc szkodliwe nowe cząsteczki zwane zaawansowanymi produktami końcowymi glikacji (AGE). Im więcej cukru spożywamy, tym więcej AGEs powstaje w procesie glikacji (w reakcji Maillarda). W skórze obserwuje się złogi produktu końcowego zaawansowanej glikacji (AGE) w fibronektynie, lamininie, elastynie i kolagenie.
Glikacja pojawia się w skórze właściwej po 35. roku życia, a ekspozycja na UV zwiększa usieciowanie w skórze. Endogenna glikacja zachodzi, gdy spożywane produkty cukrowe wiążą się z białkiem i lipidami. Heterogenizacja egzogenna zachodzi wówczas, gdy spożywane są produkty zawierające AGE powstałe w wysokich temperaturach przez pieczenie, grillowanie lub smażenie. Pochodzące z żywności AGE wytwarzane przez grillowanie i smażenie mogą wywoływać stan zapalny i utlenianie.
Witaminy, flawonoidy, karotenoidy i tokoferole – właściwości przeciwutleniające
Wiadomo, że witaminy, flawonoidy, karotenoidy i tokoferole mają właściwości przeciwutleniające. I dlatego są stosowane w doustnych suplementach w celu przedłużenia młodzieńczego wyglądu skóry. Brakuje jednak danych klinicznych wykazujących widoczny efekt. Dlatego należy zadbać o równowagę między (ROS) i przeciwutleniaczami, uwzględniając indywidualny stan fizjologiczny lub patologiczny. A także czy osiągamy go poprzez spożycie antyoksydantów z diety, czy z suplementów diety.
Przyjmuje się, że spożywanie zbyt dużej ilości cukru powoduje powstawanie zmarszczek.
Warto zauważyć, że beta-karoten (30 mg) i palmitynian retinylu (25 000 UI) przyjmowane przez badanych przez długi czas były związane ze zwiększoną zapadalnością na raka płuc (28%), zwiększoną częstością zgonów (17%) i wyższym wskaźnikiem śmiertelności z powodu chorób sercowo-naczyniowych w porównaniu z grupą placebo.
Ponadto w badaniu SU.VI.MAX kobiety przyjmujące doustnie dzienne kapsułki przeciwutleniaczy (120 mg witaminy C, 30 mg witaminy E, 6 mg beta-karotenu, 100 μg selenu i 20 mg cynku) miały większą częstość występowania czerniaka. Najlepszą strategią dla uzyskania właściwej równowagi ROS/antyoksydantów jest spożywanie owoców i warzyw. Suplementy są strategią tylko w przypadku niedoborów pokarmowych.
Potwierdzenie w badaniach
Wszystkie te badania dostarczają przekonujących dowodów na to, że odżywianie jest czynnikiem odpowiadającym za ryzyko związane ze starzeniem się skóry. Dokładny stopień, w jakim sposób żywienia przyczynia się do starzenia skóry, nie jest obecnie znany. W związku z tym oszacowano, że odżywianie może odpowiadać za powstawanie zmarszczek w około 30%.
Pewne jest, że interwencje dietetyczne, które wydłużają czas życia i wpływają korzystnie na stan zdrowia znalazły swoje potwierdzenie w badaniach naukowych. Mechanizmy, które są odpowiedzialne za wydłużenie czasu życia pod wpływem restrykcji energetycznych są zdecydowanie lepiej poznane. Dane z ostatnio prowadzonych badań wyraźnie wskazują, że umiarkowane restrykcje kaloryczne przy jednoczesnym zachowaniu prawidłowego stanu odżywienia organizmu mogą korzystnie wpłynąć na zdrowie. Następuje to poprzez redukcję wielu istotnych czynników metabolicznych związanych z rozwojem najczęstszych chorób przewlekłych.
Jednocześnie restrykcje kaloryczne pozostają aktualnie jedyną interwencją żywieniową popartą badaniami naukowymi. I mającą swoje podstawy molekularne i biochemiczne, która przyczyniać się może do wydłużenia życia człowieka.
dr inż. Katarzyna Okręglicka
Specjalistka w zakresie żywienia człowieka i dietetyki.
Bibliografia
- Fontana L, Hu F: Optimal body weight for health and longevity: bridging basic, clinical, and population research Aging Cell, 13 (2014), pp. 391-400;
- Fontana L, Partridge L: Promoting health and longevity through diet: from model organisms to humans Cell, 161 (2015), pp. 106-118;
- Most J., Tosti V., Redman L. M. i wsp.: Calorie restriction in humans: An update. Ageing Res Rev. 2016; 17: S1568-1637(16)30183-0.
- Ravussin E, Redman LM, Rochon J, et al.: A 2-Year Randomized Controlled Trial of Human Caloric Restriction: Feasibility and Effects on Predictors of Health Span and Longevity. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2015; 70(9): 1097–104;
- Villareal DT, Fontana L, Weiss EP, et al.: Bone mineral density response to caloric restriction-induced weight loss or exercise-induced weight loss: a randomized controlled trial. Arch Intern Med. 2006; 166(22): 2502–10
- Redman LM, Kraus WE, Bhapkar M, et al.: Energy requirements in nonobese men and women: results from CALERIE. Am J Clin Nutr. 2014; 99(1): 71–8.
- Mirzaei H, Suarez JA, Longo VD: Protein and amino acid restriction, aging and disease: from yeast to humans. Trends Endocrinol Metab. 2014; 25(11): 558–66.
- Krutmann, J., Bouloc, A., Sore, G., Bernard, B. A., & Passeron, T. (2017). The skin aging exposome. Journal of dermatological science, 85(3), 152-161.