Физиологическая роль холестерина
Холестерин – это достаточно сложное жироподобное органическое соединение с общей формулой С27Н46О, относящееся к группе стеринов. Он появился в процессе эволюции вместе с первыми одноклеточными животными сотни миллионов лет назад как молекулярный компонент их оболочек, обеспечивающий им прочность. Растения, в форме одноклеточных водорослей, возникли значительно раньше, и именно они стали образовывать кислород путем фотосинтеза. Растительные клетки покрыты двумя оболочками. Одна, нежная липидно-белковая, имеет на своей поверхности всевозможные рецепторы для обеспечения обмена веществ. Вторая, наружная, очень прочная, целлюлозная, выполняет чисто механические функции: защищает липидную оболочку и создает тургор, важный для формирования клеточных структур. Клетки животных тканей имеют лишь одну внешнюю оболочку в виде белково-липидной мембраны. Прочность этой мембраны совершенно недостаточна, особенно для тканей с механическими функциями, например мышечных, кожных, пищеварительных, и для «блуждающих» клеток, таких как лимфоциты и эритроциты. Высокую прочность липопротеиновым мембранам животных клеток придают именно частицы холестерина. Молекулы жирных кислот построены в форме ниточек из углерода С – С – С – С=С – С – , которые легко разрываются катализаторами или растяжением. Пептидные связи – C – NH – C – NH – также не имеют высокой прочности и поэтому легко разрываются пептидазами и другими ферментами. Молекула холестерина значительно прочнее на разрыв, так как состоит из связанных между собой парными связями колец. Молекулы холестерина встраиваются между углеводородными цепочками жирных кислот клеточных мембран и создают нечто похожее на кольчугу. При этом они не мешают обмену веществ и изменениям формы клеток, что характерно для лимфоцитов, либо, наоборот, «цементируют» липопротеиновую мембрану в жесткую структуру, как у эритроцитов, имеющих форму вогнутого диска и оболочку, состоящую на 23% из холестерина. Эритроциты имеют максимальную величину поверхности по отношению к массе клетки, что важно для выполнения ими функций по доставке кислорода в ткани. Они протискиваются под давлением через тончайшие капилляры, сталкиваясь при этом с их стенками, и постоянно сталкиваются между собой в артериях под давлением от сокращений сердечной мышцы.
В оболочках клеток печени содержание холестерина составляет около 17%. Миелиновое многослойное покрытие нервных волокон, выполняющее защитные и изоляционные функции, на 22% состоит из холестерина. В составе белого вещества мозга человека содержится 14% холестерина, в составе серого вещества – 6%. Внутриклеточные мембраны, например митохондрий или клеточного ядра, также содержат холестерин, но в еще меньшей пропорции, от 3 до 5%. В процессе эволюции животных холестерин выполнял и другие физиологические функции. Из холестерина в печени образуются желчные кислоты, холановая, холевая, дезоксихолевая и другие, без которых невозможно переваривание жиров в кишечнике. Желчные кислоты – это производные холестерина, к которым присоединена карбоксильная группа, что делает их растворимыми не только в жирах, но и в воде. В половых железах холестерин преобразуется в стероидные гормоны, тестостерон и прогестерон, имеющие близкую к холестерину структуру молекул. В женских яичниках гормон эстроген также образуется из холестерина. В надпочечниках производными холестерина являются гормоны кортизол и альдостерон. Холестерин важен для функций почечных клеток, селезенки и костного мозга. Значительные количества холестерина расходуются на образование эфиров холестерина и изохолестерина, которые в смеси с жирными кислотами и фосфолипидами образуют особое сало, выделяемое сальными железами кожи. Секрет этих желез, количество которых достигает 100 – 400 на квадратный сантиметр кожи, обеспечивает эластичность и водонепроницаемость кожных покровов. Холестерин используется и для жировой смазки волос, шерсти и перьев, обеспечивая термоизоляцию и защиту от воды. Из холестерина образуется витамин D. Список функций холестерина можно было бы продолжить. После белков, нуклеиновых кислот, жиров и углеводов холестерин является пятым наиболее важным компонентом организма животных. Как универсально важное вещество он синтезируется не только в печени, но и во многих других тканях. Однако, так же как в случае с белками, жирами, нуклеиновыми кислотами и углеводами, холестерин может стать и причиной разнообразных патологий. Излишек нуклеиновых кислот, как известно, приводит к подагре, излишек жиров – к ожирению. Нарушения углеводного обмена вызывают диабет. Согласно ряду теорий, доминировавших в физиологии много десятилетий, излишек холестерина в крови является главной причиной атеросклероза.
Холестерин и атеросклероз
В ежегодных отчетах ВОЗ о состоянии здоровья населения в разных странах мира в число главных факторов риска, таких как курение, наркомания, алкоголизм, загрязнение среды, вирусы иммунодефицита и гепатита, голод, авитаминозы и др., включен и холестерин – совершенно нормальный компонент тканей человека и здоровой диеты, содержащей продукты животного происхождения. Как утверждается в одном из недавних отчетов ВОЗ, «холестерин является ключевым компонентом в развитии атеросклероза... повышение содержания холестерина в крови определяет 18% всех случаев сердечно-сосудистых заболеваний и является непосредственной причиной 4,4 миллиона смертей ежегодно...» [7]. С курением ВОЗ связывает ежегодную смертность на том же уровне, тогда как с алкоголизмом лишь 1,8 миллиона смертей. Эта «демонизация» холестерина абсолютно ошибочна. С таким же основанием в факторы риска для здоровья можно было бы включить поваренную соль, кальций или даже молоко, лактоза которого не усваивается африканскими и азиатскими расами, вызывая тяжелые аллергические реакции. Биолог не может согласиться с тем, что холестерин, необходимый и незаменимый компонент нормальной физиологической деятельности всех животных, от низших до высших, столь опасен именно для человека. Атеросклероз, как и диабет, гемофилия, пороки сердца и множество других патологий и генетических синдромов, сохраняется в современных человеческих сообществах прежде всего из-за вмешательства медицины. В природных популяциях животных и в племенах первобытных людей и их предшественников все эти патологии также имели место в большем или меньшем количестве при рождениях, но быстро удалялись естественным отбором. В цивилизованных странах действие естественного отбора сведено к минимуму. Поэтому, сделав, в частности, атеросклероз, инсульты и инфаркты специфически человеческими патологиями, это радикально изменило и спектр физиологических отклонений от нормы у взрослого населения, и причины смертности. Животные в природных условиях почти никогда не умирают от старости. Продлевая свою жизнь, мы неизбежно меняем характер возрастных патологий.
Холестериновая теория атеросклероза была впервые выдвинута 26-летним патофизиологом Николаем Аничковым. На заседании Общества русских врачей в Санкт-Петербурге 25 октября 1912 г. Аничков сообщил, что при введении в течение длительного времени в пищеварительный тракт кроликов раствора холестерина в масле у них можно обнаружить характерные для начальных стадий атеросклероза изменения в виде отложений холестерина в артериях и в некоторых внутренних органах [8]. Этот эффект был, однако, обратим при возвращении кроликов к обычной для них растительной пище. Результаты этих опытов, которые в последующем воспроизводились много раз, нельзя напрямую переносить на человека. Кролики, как травоядные животные, не имеют систем переработки пищевого холестерина и животных жиров. У них не развита функция желчеобразования. Их холестериновый обмен полностью обеспечивается собственным синтезом холестерина в печени и в других тканях. Атеросклероз не является у лабораторных кроликов типичной возрастной патологией. Результаты, полученные на кроликах, не удалось воспроизвести в опытах на собаках.
В последующие годы были проведены сотни исследований с целью установить, существует ли связь между содержанием холестерина в пище и уровнем холестерина в крови. Основными лабораторными животными стали к тому времени генетически чистые линии мышей и крыс, а не кролики, морские свинки и собаки, как в прошлом. Результаты исследований оказались крайне противоречивыми и не вели к диетическим рекомендациям. Атеросклероз вообще не является возрастной патологией мелких животных с короткой продолжительностью жизни. Теория Аничкова о связи между холестерином в диете и атеросклерозом была забыта, и о ней не вспоминали в течение почти тридцати лет. Своим «воскрешением» уже в 1950-е годы она обязана исследованиям Ансела Кейса (Ancel Keys), известного американского физиолога, который получил прозвище Мистер Холестерол. Кейс, родившийся в 1904 г., в 1941 г. был уже известным физиологом и диетологом, и под его руководством был разработан полноценный рацион для американских десантников. Он изучал также физиологические аспекты голодания и опубликовал в 1950 г. двухтомный труд по этой проблеме. В том же году его пригласили возглавить отдел в недавно созданной Всемирной организации здравоохранения. Тогда он и решил разобраться, почему в одних странах, в Италии, Греции, Японии и Югославии, смертность от сердечно-сосудистых заболеваний очень низкая, тогда как в других, в Финляндии, Голландии и США, напротив, очень высокая. Этот научный проект стал известен под названием «Изучение семи стран» [9]. Главный вывод Кейса сводился к объяснению этого факта высоким уровнем потребления животных жиров, и соответственно холестерина, в северных странах и преобладанием оливкового масла в южных и рыбных жиров в Японии. Однако критики этих упрощенных выводов справедливо отмечали, что Кейс исключил из своего анализа, например, Францию, где население потребляло много животных жиров и холестерина, а уровень сердечно-сосудистых болезней был отнюдь не высоким. Тем не менее популярные статьи Кейса имели большой успех и возродили холестериновую теорию атеросклероза, которая в США превратилась в догму. Холестерину была объявлена война. Повсеместно распространялись рекомендации увеличить в диетах долю углеводных компонентов за счет жировых. Потребление пищевых продуктов с высоким содержанием холестерина (яйца, паштеты, сливочное масло, сыры), которые считались недавно наиболее полноценными, рекомендовалось ограничить или вообще исключить из каждодневной диеты. Финны, у которых, по данным ВОЗ, был максимальный в Европе уровень сердечно-сосудистых заболеваний, сократили производство яиц с 78 тыс. т в 1980 г. до 66 тыс. т в 1995-м и 58 тыс. т в 1999-м. Великобритания за этот же период сократила производство яиц с 834 тыс. т до 618 тыс. т, тогда как во Франции, примерно с такой же численностью населения, произ водство и потребление яиц увеличилось с 849 тыс. т до 1 млн т [10]. В США, где львиную долю этой продукции обеспечивали крупные птицефабрики, производство яиц не сократилось, но потребление упало с 320 штук в год на каждого жителя в 1967 г. до 237 в 1997-м. В тот же период возникло новое направление в пищевой промышленности – раздельная утилизации яичных белков и желтков. Жидкие яичные белки в бутылках и пакетах (обычно по 15 – 20 яиц) стали поступать в продажу как полезный диетический продукт, свободный от холестерина и насыщенных жиров. Желтки перерабатывались отдельно в кондитерской промышленности, а также шли на производство косметических средств. В ресторанах и кафе можно было заказать омлет только из яичных белков. Вскоре компания по производству яичных белков (Liquideggwhite.co.uk) появилась и в Великобритании. За десять лет (1985 – 1995) в США и Великобритании доля «мясных» калорий в диете снизилась с 20 до 14%, тогда как доля «злаковых» выросла с 18 до 22%.
Между тем смертность от сердечно-сосудистых болезней в западных странах уменьшилась в эти годы незначительно, и в основном за счет успехов медицины, освоившей новые технологии по замещению пораженных склерозом артерий. Сравнение сердечно-сосудистой смертности по большему числу стран показывало, что она никак не связана с процентным содержанием животных продуктов и холестерина в пище. К 2000 г. максимальные показатели смертности от болезней сердца и сосудов были зарегистрированы в Балканских странах, в Прибалтике и в Грузии, где они совершенно не коррелировали с диетным холестерином. Жители Дании и Германии потребляли в три раза больше животных продуктов, чем жители Украины, но имели в два раза меньшую смертность от сердечно-сосудистых болезней (400 на 100 тыс. населения в Дании и 799 в Украине). Крепкие алкогольные напитки явно больше сказывались на частоте инфарктов и инсультов, чем холестерин. В Российской Федерации за десятилетие с 1989 по 1999 г. производство яиц сократилось на 20%, молока – на 35, мяса – на 40%. Это, разумеется, не было связано с антихолестериновой пропагандой. В то же время смертность от сердечно-сосудистых заболеваний за тот же период возросла с 560 до 749 случаев на каждые 100 тыс. населения. По потреблению животных продуктов последнее место в Европе в 1999 г. занимала Болгария. Однако по смертности от сердечно-сосудистых заболеваний именно этой стране принадлежал в том году европейский рекорд – 893 случая на 100 тыс. жителей (к 2005-му он поднялся до 958) [11]. Такие же примеры можно было бы привести и по азиатским и американским странам. Все они показывают, что атеросклероз, с комплексом привязанных к нему заболеваний, является не столько «холестериновой», сколько социально-стрессовой болезнью, которая более явно коррелирует с курением и потреблением алкоголя.