Оптимальное питание и адаптационный потенциал роль биологически активных

Оптимальное питание и адаптационный потенциал: роль биологически активных компонентов пищи Институт питания РАМН В. А. Тутельян

Здоровый образ жизни ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ЗД О Р О В ЬЕ АДАПТАЦИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ

Здоровый 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

Изменение потребностей человека Жизнь одного поколения Рационы из традиционных продуктов не могут 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 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 • CYP 1 A 1 • CYP 1 A 2 • CYP 2 B 1 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-Н 2 О 2 -люминол 1. ОПЦ 2. Галловая к-та 3. Катехин 4. ДГК 5. Ликопин 7. Аскорбиновая к-та 6. Тролокс

Влияние ликопина и некоторых полифенолов на резистентность микросом к ПОЛ in vitro 1. Тролокс 2. Ликопин 3. Галловая к-та 4. ОПЦ 5. Катехин 6. Силимарин 7. ДГК

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. ) * * Изменение скорости НАДФН-зависимого ПОЛ микросом печени крыс, получавших ликопин, ОПЦ, дигидрокверцетин и силимарин * * *

Антиоксидантный потенциал печени крыс, получавших рационы с включением индол-3 * карбинола ХР ГТ % от контроля ГР ХР – хинонредуктаза ГР - глутатионредуктаза ГТ – глутатионтрансфераза Кс. О - ксантиноксидаза * Кс. О * 10 50 75 150 мг/кг

Индукция ферментов метаболизма ксенобиотиков в печени крыс, получавших рационы с включением индол-3 -карбинола % от контроля 1400 800 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 P 1 A 1 CYP 1 A 2 CYP 2 B 1 UDP-GT (1 A 6) 1 – 10 мг/кг 2 – 50 мг/кг 3 – 75 мг/кг 4 – 150 мг/кг

Повышение антиоксидантной емкости плазмы крыс при однократном введении галловой или феруловой кислоты галловая * феруловая * АОЕ МДА АОЕ МДА Индукция ферментов метаболизма ксенобиотиков в печени крыс, получавших рационы с включением галловой или феруловой кислоты галловая * феруловая * 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 - СYP 1 A 1 (БПГ) 4 – UDР-глюкуронозилтрансфераза 2 – CYP 2 B 1 (АПД) 5 - глутатионтрансфераза 3 – эпоксидгидролаза 6 – хинонредуктаза

Избирательная индукция ферментов II-ой фазы метаболизма ксенобиотиков в печени крыс на рационах с включением спирулины и Se-спирулины 0, 3% 1% * CYP 1 A 1 * ЭГ CYP 2 B 1 * UDP-Гт ЭГ Гл. Т эпоксидгидролаза CYP 1 A 1 * ЭГ CYP 1 A 2 * UDP-Гт UDP-ГТ – UDPглюкуронозилтрансфераза ГТ - глутатионтрансфераза CYP 2 B 1 * Гл. Т

Индукция ферментов метаболизма ксенобиотиков в печени крыс на рационах с включением комплекса каротиноидов спирулины 1 2 3 4 5 0, 05% 1 2 3 4 5 0, 5% 1 - CYP 1 A 1 2 - CYP 1 A 2 3 - CYP 2 В 1 4 – эпоксидгидролаза 5 – UDР-Глюкуронозилтрансфераза

Участие БАВ в регуляции активности ферментов метаболизма ксенобиотиков и антиоксидантной защиты флавоноиды индолы (и-3 -к) стильбены стерины изотиоцианаты куркумин фенольные кислоты индолы каротиноиды

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 1 A 1, 1 A 2, 1 B 1: 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 CDK 6 (циклин-зависимая киназа) Ингибирование ядерного фактора транскрипции NF kappa B Усиление экспрессии CYP 1 A 1 Увеличение ингибиторов клеточного цикла p 21 WAF 1, p 27 Подавление экспрессии циклооксигеназы 2 -гидроксиэстрон эстрадиол 16 -гидроксиэстрон Остановка развития клеток в фазе G 1 Уменьшение образования простагландинов (как проканцерогенные сигнальные факторы) Снижение риска эстрогензависимых опухолей Блокирование стадии инициации канцерогенеза Подавление стадии промоции и прогрессии канцерогенеза

% от контроля Повышение стабильности мембран лизосом печени крыс, получавших рационы с включением индол-3 -карбинола * * 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Арилсульфатазы А и В β-Галактозидаза 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 ( ) * Арилсульфатазы А и В контроль 0, 3% 1% β-Галактозидаза * контроль 0, 3% 1% * контроль 0, 3% 1% β-Глюкуронидаза

Возможная роль лизосом в реализации апоптоза Спирулина, каротиноиды, индол-3 -карбинол TNF-R АФК Fas-R Лизосомотропные агенты Hsp 70 Лизосома Каспаза 8 Bcl 2 Bax Прокаспаза 9 АФК Каспаза 9 Катепсины B, D, L Цитохром с, AIF Bax Bid t. Bid 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 Bcl 2 – антиапоптотический белок Bax, Bid - проапоптотические белки TNF-R, Fas-R – рецепторы апоптоза

ИЛ-2 ИФН-γ ИЛ-4 1 2 3 4 1 2 3 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 ы ид пт е всасывание Ala-Glu-Asp-Glu п 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 функционирование живой питание системы

Баланс риска и пользы За и против экспозиции нитратов За и против потребления овощей риск NO 3 Овощи польза риск met. Hb 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 доля основных пищевых веществ в калорийности рациона Жиры <30% Углеводы 55 -60% Белки 1015% Суммарное потребление 1 г/кг массы тела

Формула оптимального питания 2008 г - НУТРИОМ Мужчина 30 -39 лет, III группа (средняя физическая активность энергетическая ценность 3150 ккал) Микронутриенты

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

ПИЩА XXI ВЕКА