Оптимальное питание и адаптационный потенциал: роль биологически активных компонентов пищи
advertisement
Оптимальное питание и адаптационный потенциал: роль биологически активных компонентов пищи Институт питания РАМН В.А.Тутельян Здоровый образ жизни ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ З Д О Р О В Ь Е АДАПТАЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ Здоровый Здоровый образ жизни образ жизни Болезни • Сердечнососудистые • Ожирение • Сахарный диабет • Остеопороз • Подагра • Онкологические Здоровье Нарушения питания 30-70% причин заболеваний Питание избыточное по калорийности и дефицитное по витаминам и микроэлементам приводит к росту ожирения среди взрослых (до 23%) и детей (до 7%) и снижению адаптационного потенциала большинства населения России Динамика ожирения Нарушения в питании населения России, 2005-2008 гг. (результаты ежегодных обследования 15000 человек) жир ожирение витамин С Структура пирамиды питания у мужчин и женщин 100% 80% 60% 40% 20% 0% Рекомендации ВОЗ Мужчины Женщины Изменение потребностей человека ккал Рационы из традиционных продуктов не Жизнь одного поколения 3800 3300 2800 могут 2300 1800 потребность в микронутриентах потребность в энергии пищевая плотность рациона 2001 1975 1950 годы обеспечить потребность человека в микронутриентах 1-ый ЗАКОН НАУКИ О ПИТАНИИ 2-ой ЗАКОН НАУКИ О ПИТАНИИ Изучение химического состава продовольственного сырья и пищевых продуктов Изучение потребностей человека в пищевых веществах и энергии норма норма норма потенциал Уровень здоровья определяется величиной адаптационного потенциала Адаптационный потенциал Система антиоксидантной защиты •АОА плазмы крови •Глутатионпероксидаза •Глутатионредуктаза •Каталаза •ПОЛ микросом ex vivo •Содержание МДА •Ксантиноксидаза Система ферментов метаболизма ксенобиотиков Иммунная система Цитокины •ИЛ-2 •ИЛ-4 •γ-ИФН •CYP1A1 •CYP1A2 •CYP2B1 Регуляция апоптоза •Арилсульфатаза •β-Глюкуронидаза •β-Галактозидаза •Катепсин В (неседиментиру-емая активность) •Глутатионтрансфераза •Хинонредуктаза •UDP-глюкуронозилтрансфераза •Эпоксидгидролаза Защита клетки от окислительного и химического стресса Формирование иммунологического защитного барьера Сохранение гомеостаза Выживаемость клетки? Флавоноиды (кверцитин, кемферол, мирицитин, рутин и др.) Адекватный уровень – 30 мг Верхний допустимый уровень – 100 мгг Традиционные источники пищевых веществ и БАВ (пищевые продукты и продовольственное сырье) Яблоко, абрикос, цитрусовые, виноград, лук, томаты и др. Альтернативные источники пищевых веществ и БАВ, идентичных натуральным Гинго двулопостный, ясень обыкновенный, боярышник, пустырник, горец птичий, клевер и др. Индольные соединения (индол-3-карбинол) Адекватный уровень – 50 мг Верхний допустимый уровень – 300 мг Капуста белокачанная, цветная, Традиционные источники пищевых веществ и БАВ брокколи, брюссельская; репа, (пищевые продукты и кресс-салат, брюква, редька, продовольственное сырье) хрен, горчица Биологически активные соединения класс каротиноиды представитель ликопин олигомерные проантоцианидины (ОПЦ) дигидрокверцетин (ДГК) флавоноиды силимарин/силибинин катехин кверцетин галловая кислота фенольные кислоты феруловая кислота аскорбиновая кислота антиоксиданты тролокс (водорастворимый сравнения синтетический аналог витамина Е) Экспериментальные подходы к оценке антиоксидантных эффектов биологически активных соединений IN VITRO EX VIVO IN VIVO Оценка антирадикального и антиоксидантного действия в: • Модельной системе СРО люминола • Модельной системе индуцированного ПОЛ микросом После введения крысам: • Оценка АОЕ плазмы крови в тест-системе СРО люминола • Оценка резистентности микросом, выделенных из печени крыс, к индуцированному ПОЛ В условиях окислительного стресса, вызванного токсинами Сравнительная антиоксидантная активность ликопина и полифенолов в системе Hb-Н2О2-люминол 12 600 1 500 2 400 аскорбатные экв, мкМ латентный период, с 700 4 3 300 200 5 6 7 100 10 8 6 4 2 0 0 0 2 4 мкМ 6 8 1 2 3 4 1. ОПЦ 2.Галловая к-та 3.Катехин 4.ДГК 5.Ликопин 7.Аскорбиновая к-та 5 6 6.Тролокс 7 Влияние ликопина и некоторых полифенолов на резистентность микросом к ПОЛ in vitro 0 120 1 2 3 4 5 6 7 -20 80 МДА,% МДА,% 100 60 40 -40 -60 20 0 0 10 20 30 -80 концентрация 5 мкг/мл концентрация, мкг/мл 1.Тролокс 2.Ликопин 3.Галловая к-та 4.ОПЦ 5.Катехин 6.Силимарин 7.ДГК % от контроля Изменение общей антиоксидантной емкости плазмы крови крыс, получавших ликопин (10 и 50 мг/кг м.т.), ОПЦ (150 мг/кг м.т.), дигидрокверцетин (130 мг/кг м.т.) и силимарин (150 мг/кг м.т.) 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 * * * * Контроль Опыт-1 Опыт-2 Ликопин ОПЦ Силибинин ДГК Изменение скорости НАДФН-зависимого ПОЛ микросом печени крыс, получавших ликопин, ОПЦ, дигидрокверцетин и силимарин % от контроля 110 100 90 80 * 70 * * 60 50 Ликопин ОПЦ Силибинин ДГК Контроль Опыт-1 Опыт-2 Антиоксидантный потенциал печени крыс, получавших рационы с включением индол-3* карбинола 185 300 ХР ГТ % от контроля 150 ГР 200 115 100 80 45 * 67 61 * 67 * * 50 КсО 0 10 50 75 мг/кг 150 ХР – хинонредуктаза ГР - глутатионредуктаза ГТ – глутатионтрансфераза КсО - ксантиноксидаза Индукция ферментов метаболизма ксенобиотиков в печени крыс, получавших рационы с включением индол-3-карбинола 1400 % от контроля 800 1310 1 – 10 мг/кг 2 – 50 мг/кг 3 – 75 мг/кг 4 – 150 мг/кг 990 800 446 435 380 400 318 190 206 173 172 180 150 177 170 144 160 0 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 P1A1 CYP1A2 CYP2B1 UDP-GT (1A6) Повышение антиоксидантной емкости плазмы крыс при однократном введении галловой или феруловой кислоты галловая феруловая 250 * 210 200 * 155 150 * 100 88 * 83 50 0 АОЕ МДА АОЕ МДА Индукция ферментов метаболизма ксенобиотиков в печени крыс, получавших рационы с включением галловой или феруловой кислоты галловая феруловая 180 140 * 148 * 146 * * 140 142 * 135 * 135 116 108 97 100 113 99 90 60 20 1 2 3 4 1 - СYP1A1 (БПГ) 2 – CYP2B1 (АПД) 3 – эпоксидгидролаза 5 6 1 2 3 4 5 6 4 – UDР-глюкуронозилтрансфераза 5 - глутатионтрансфераза 6 – хинонредуктаза Избирательная индукция ферментов II-ой фазы метаболизма ксенобиотиков в печени крыс на рационах с включением спирулины и Se-спирулины 0,3% 180 150 * 115 120 93 1% 180 150 125 120 115 113 114 94 90 90 60 60 30 30 0 0 CYP 1A1 CYP 2B1 180 CYP 1A1 CYP 1A2 * 170 180 * 137 150 123* 120 114 108 118 * 140 122* 120 90 90 60 60 30 132* CYP 2B1 162* 158* 150 120 120 103 112 30 ЭГ UDP-Гт ГлТ ЭГ UDP-Гт ЭГ - эпоксидгидролаза UDP-ГТ – UDPглюкуронозилтрансфераза ГТ - глутатионтрансфераза ГлТ Индукция ферментов метаболизма ксенобиотиков в печени крыс на рационах с включением комплекса каротиноидов спирулины 300 246 200 1 110 96 100 2 190 177 130 129 110 0 180 175 3 4 0,05% 5 1 2 3 0,5% 4 5 1 - CYP 1A1 2 - CYP 1A2 3 - CYP 2В1 4 – эпоксидгидролаза 5 – UDР-Глюкуронозилтрансфераза Участие БАВ в регуляции активности ферментов метаболизма ксенобиотиков и антиоксидантной защиты флавоноиды индолы (и-3-к) стильбены стерины AhR изотиоцианаты куркумин фенольные кислоты индолы каротиноиды Nrf2 Keap1 Hsp 90 Hsp 90 Keap1 Hsp 90 Hsp 90 Ядро Nrf2 AhR Arnt AhR Arnt Nrf2 XRE mRNA CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, UDP-ГТ1А6, ГТ, ХР Maf АRE mRNA UDP-ГТ1А6, ГТ, ХР, ГО, ГР, ГП-2 Усиление защиты от химического и окислительного стресса Сохранение гомеостаза ФЛАВОНОИДЫ Антиоксидантная активность Регуляция экспрессии гена • Подавляют образование АФК • Защищают α-токоферол от окисления • Хелатируют ионы металлов переменной валентности (Fe, Cu) Защищают ЛПНП и ДНК от окислительного повреждения Снижение риска сердечнососудистых и онкологических заболеваний Флавоноиды в Пример: качестве сигнальной Фл молекулы (лиганда) регулируют экспрессию специфических Ah-Фл генов и могут влиять на многие процессы, + ARNT протекающие в клетках. Связывание с ARE/XRE Экспрессия генов CYP 1A1, 1A2, 1B1: UDP-глюкуронозилтрансферазы, глутатионтрансферазы, эпоксидгидролазы и хинонредуктазы Биотрансформация и детоксикация ксенобиотиков, лекарственных веществ, канцерогенов Метаболизм гормонов, витаминов, жирных кислот ПИЩЕВЫЕ ИНДОЛЫ Подавление экспрессии Индол-Ah-рецептор CDK6 (циклин-зависимая киназа) Ингибирование ядерного фактора транскрипции NF kappa B Усиление экспрессии CYP1A1 Увеличение ингибиторов клеточного цикла p21WAF1, p27 Подавление экспрессии циклооксигеназы 2-гидроксиэстрон эстрадиол 16-гидроксиэстрон Остановка развития клеток в фазе G1 Уменьшение образования простагландинов (как проканцерогенные сигнальные факторы) Снижение риска эстрогензависимых опухолей Блокирование стадии инициации канцерогенеза Подавление стадии промоции и прогрессии канцерогенеза Повышение стабильности мембран лизосом печени крыс, получавших рационы с включением индол-3-карбинола 120 104 96 100 90 % от контроля 87 80 86 84 73 72 67 * * 60 * 59 * * 46 * 42 * 40 20 1 2 3 4 Арилсульфатазы А и В 1 2 3 4 β-Галактозидаза * 1 2 3 4 β-Глюкуронидаза 1 – 10 мг/кг 2 – 50 мг/кг 3 – 75 мг/кг 4 – 150 мг/кг Повышение стабильности мембран лизосом печени крыс на рационах с включением спирулины ( ) и Se-спирулины ( ) 120 120 Арилсульфатазы А и В 100 86 * 80 77 * 60 81 * 40 контроль 61 0 0,3% 1% 120 β-Галактозидаза 120 100 97 84 81 60 80 * 40 контроль 0,3% 63 1% 0 120 120 100 80 98 * 86 80 40 * 84 * контроль 68 40 0 0,3% 1% β-Глюкуронидаза Возможная роль лизосом в реализации апоптоза Спирулина, каротиноиды, индол-3-карбинол TNF-R АФК Fas-R Лизосомотропные агенты Hsp70 Лизосома Каспаза 8 Bcl2 Прокаспаза 9 АФК Каспаза 9 Bax Катепсины B, D, L Цитохром с, AIF Bax Bid tBid Прокаспаза 3, 6, 7 Каспаза 3, 6, 7 Митохондрия Апоптоз Контр. И-3-К Проницаемость 100% 60% Катепсин В 100% 75% Апоптозные клетки 6,9±0,5 (100%) 4,1±0,3* (60%) - стабилизатор мембраны - дестабилизатор мембраны Bcl2 – антиапоптотический белок Bax, Bid - проапоптотические белки TNF-R, Fas-R – рецепторы апоптоза Влияние нутриентов на иммунный ответ Норма Патология Активация CD4+ Th1 клеток Активация CD4+ Th2 клеток Синтез цитокинов ИЛИЛ-2, ИФНИФН- Синтез цитокинов ИЛИЛ-4, ИЛИЛ-5, ИЛИЛ-13 Выработка секреторных IgA антител Выработка цитотропных антител IgE, IgG4 ? Формирование иммунологического защитного барьера Аллергические реакции 180 160 ИФН-γ ИЛ-2158 ИЛ-2 ИЛ-4 γ- ИФН ИЛ-4 135 140 125 120 120 120 110 100 100 93 102 96 80 60 40 1 1 2 3 2 3 4 1 4 1 2 2 1 1 2 2 3 3 4 4 Влияние спирулины (1), Se-спирулины (2), индол-3-карбинола (3) и феруловой кислоты (4) на продукцию цитокинов Нутригеномная пептидная регуляция ЖКТ Пищевые белки переваривание всасывание Ala-Glu-Asp-Glu Lys-Glu Тканевые белки протеолиз биосинтез База данных “Eucaryotae” интерлейкины интерферон тропонины В.Х Хавинсон, 2005 НУТРИЦИОЛОГИЯ Пища Структура питания Биологические и химические контаминанты Пищевой статус Геном Транскриптом Протеом Метаболом Острые и хронические пищевые инфекции и интоксикации; иммунодепрессия; канцерогенез Обеспечение безопасности пищи ПРОФИЛАКТИКА Алиментарно-зависимые заболевания Соблюдение принципов здорового питания ЛЕЧЕНИЕ ( ДИЕТОЛОГИЯ ) Геном Транскрептом Нутриом Протеом Метаболом Оптимальное Оптимальное функционирование живой питание системы Баланс риска и пользы За и против экспозиции нитратов За и против потребления овощей риск NO3 Овощи польза риск metHb Оксид азота Аллергены Рак Иммунная защита Антинутриенты Загрязнители польза Макро и микронутриенты Вытеснение «не здоровой» пищи Взвешивание риска и пользы Овощи – 400 г нитраты польза риск Превышение экспозиции нитратов из овощей, к сожалению, может привести к нежелательным эффектам для здоровья Положительные эффекты потребления овощей превалируют Роспотребнадзор “Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации” Методические рекомендации МР 2.3.1. 2432 – 08. ФОРМУЛА ОПТИМАЛЬНОГО ПИТАНИЯ 2008 - НУТРИОМ МАКРОНУТРИЕНТЫ Суммарное потребление 1г/кг массы тела доля основных пищевых веществ в калорийности рациона Жиры <30% 15 10 Углеводы 5 Белки 1015% 30 20 60 50 10 40 30 20 добавленныей сахар простые сложные 0 10 0 животные растительные n6_ПНЖК ПНЖК n3_ПНЖК 40 МНЖК 0 НЖК 55-60% Ви та ми Ви н С та ми , мг н Ви В1 та ,м ми г н Ви В2 та , ми мг П ан н В6 то ,м не Н иа но г ц ва ин я ,м ки г сл от а, Би м от Бе г и Ви та н, -к та м ар кг ми от н ин Е, ,м Ви м г т г ок та .э ми к н В1 в. Ви 2 та , Ф ми о л м кг н а А, т, мк м кг г ре Ви т. та ми эк в . н Ви D, та м ми кг н К, Ка мк ль г ци й ,м Ф ос г фо р, М м аг г ни й, м Ка ли г й, Н ат м г р Хл и й, мг ор ид ы ,м Ж ел г ез о, мг Ц ин к, мг М ед М ар ь, м г га не ц, мг Ф то р, м г Й од ,м С кг ел ен ,м кг Хр М ом ол иб , м к г де н, мк г Формула оптимального питания 2008 г - НУТРИОМ Мужчина 30-39 лет, III группа (средняя физическая активность энергетическая ценность 3150 ккал) Микронутриенты 10000 1000 100 10 1 LК но зи т, мг ар ни ти н, Q мг 10 (у би хи но Ли н) по ,м е М ва г ет я ил ки ме сл ти от он а, ин м г -с ул ьф он О ий ро ,м П т ов ар г ая аа ми ки но сл бе от нз а, ой м г на я ки сл от а, м г Хо ли н, мг Ко ба ль т, м кг Кр ем И ни нд й, ол мг -3 -к ар бо лы ,м кг Ф ла во но ид ы ,м И г зо ф ла О рг во ан ны ич ,м ес г ки е Ра ки сл ст ит от ы ел ,м ьн г ы е ст Гл ер ю ин ко ы за ,м м г ин су ль ф ат ,м г Ко эн зи м И Формула оптимального питания 2008 г - НУТРИОМ Мужчина 30-39 лет, III группа (средняя физическая активность энергетическая ценность 3150 ккал) микронутриенты и биологически активные вещества с установленным физиологическим действием 1000 100 10 1 ПИЩА XXI ВЕКА Традиционные (натуральные) продукты Генетически модифицированные натуральные продукты + Натуральные продукты модифицированного (функционального) химического состава БАД Биологически активные добавки (нутрицевтики)
