|
ОРИГІНАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ УДК 613.3:633.222:616.1-092 ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ФИТОНУТРИЕНТОВ КРАСНОГО ВИНА И СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ ПАТОЛОГИЯВ.Н. Залесский, кандидат мед. наук., Институт кардиологии им. Н.Д. Стражеско АМН Украины, г. Киев, РЕЗЮМЕ. Розглянуті питання, які стосуються досягнень в області клітинних і молекулярних механізмів оздоровчого впливу активних фітонутрієнтів вин, значення їх протизапальних, протиагрегатних, судинорозширюючих ефектів при серцево-судинній патології. SUMMARY. The article devoted to influence active phytonutrients of red wines on the various aspects cell and molecular mechanisms of pathogenesis cardiovascular diseases. В популяционных исследованиях, проведенных во многих странах мира, отмечено, что прием пищи с высоким содержанием животных жиров, холестерина, насыщенных жирных кислот, высококалорийной пищи положительно ассоциировался с повышением частоты смертности от сердечно-сосудистых заболеваний [1, 6]. Во Франции была зарегистрирована парадоксальная эпидемиологическая ситуация, когда, несмотря на высокие концентрации холестерина в плазме крови и значительный уровень потребления жиров, богатых холестерином и насыщенными жирными кислотами, смертность от сердечно-сосудистых заболеваний составляла 1/3 от средней величины смертности от этих причин в странах Западной Европы и США. Этот факт снижения кардиоваскулярной смертности несмотря на значительное потребление жиров и высокий липидный уровень в определенных популяционных когортах Франции (при прочих равных условиях) получил известность как "французский парадокс" [2]. Данный парадокс описан в многочисленных последующих публикациях, при этом отмечено, что неалкогольные компоненты красного вина имели выраженные кардиопротекторные свойства [3—5]. Современные научные исследования позволили по-новому взглянуть на терапевтические свойства красного вина. В данной работе восполнен пробел знаний о роли активных фитонутриентов различных сортовых типов вин в обеспечении оптимальной защиты сердечно-сосудистой системы, а также о значении антиоксидантных, антиаггрегантных и вазодилатирующих эффектов вин в эксперименте и клинике при кардиоваскулярной патологии. Активные алкоголь-независимые компоненты (АНК) красного и белого вина Детально изученный ранее химический композиционный состав красного и белого вина [1, 8] представлен в таблице. Не связанные с алкоголем компоненты вина, ответственные за его кардиопротекторные свойства, включают фенолы (фенольные кислоты; флавоноиды; антиоцианины, содержащие танины; флавонолы, в том числе процианидолы и катехины; хинолы; кумарины; ресвератрол и др.) [5, 8, 10] и нефенольные соединения (бетаин, глицерол, растворимые волокна) [11]. Фенолы — молекулы органических соединений, содержащие одну или более гидроксильных групп, присоединенных к ароматическим или углеродным кольцам, включают две группы веществ: флавоноиды и нефлавоноиды (рисунок). Фенольные соединения, не содержащие флавоноиды, включают гидроксибензойные кислоты, гидроксицинамиевые кислоты и стилбены. Флавоноидсодержащие фенолы образуют флавонолы и антиоцианины. Предшественниками в фенилпропаноидных каскадах синтеза фенольных соединений являются амино- и фениламинопроизводные метаболизма растений [8]. Фитонутриенты, содержащиеся в виноградных косточках, еще с 1948 года используются с лечебной целью для защиты сосудов сердца [41]. Состав фитонутриентов изучен стандартными методиками, используемыми в науках о практическом виноделии (энологии) и генетике растений [7]. Бетаин, глицерол и виницерин обнаружены в значительном количестве в вине, по сравнению с их содержанием в экстрактах из виноградных косточек [11]. Глицерол, растворимые волокна, виниферин — соединенная с потенциальным противомикробным действием, а процианидин В3 является высокоэффективным антиоксидантом, обладающим эффектом торможения аггрегации тромбоцитов. Содержание и свойства этих фотохимических ингредиентов виноградных ягод подвержены изменениям в результате действия солнечного света и воды. Причем, свет стимулирует фотосинтетические процессы в растительной клетке, поэтому многие из этих соединений обладают фотопротекторными свойствами [9]. Отмечено, что многие внешнесредовые факторы способствуют альтерации фотохимических соединений, содержащихся в ягодах винограда [11]. Стилбен-ресвератрол, являясь фитоалексином, синтезируется в повышенных количествах на свету и оказывает защитное для растений действие от грибковой плесени. Вода также способствует альтерации фитохимических соединений. Например, разбавление вина водой приводит к снижению общего содержания фенольных ингредиентов. Различные технологические приемы изготовления красных и белых вин обуславливают высокую степень кардиопротекторных эффектов красных вин по сравнению с белыми, а также пивом или водочно-коньячными изделиями [6, 12, 13]. Оказалось, что белое вино не ферментируется в кровеносных сосудах кожных покровов, в отличие от красного вина, в результате чего содержание фенольных соединений в организме, связанное с потреблением красного вина, превышает в 6—12 раз таковое по сравнению с белым, что обеспечивает высокий уровень антиоксидантной защиты липопротеинов низкой плотности in vitro [14]. Фракционный состав алкоголь-независимых компонентов (АНК) белых и красных вин различен [15]; красное вино содержит отдельные АНК, которые отсутствуют в белом, и эти компоненты связывают с его антиоксидантными эффектами [16]. Однако оказалось, что белое вино (при пересчете АНК в молярных концентрациях) по антиоксидантным свойствам имело несущественное различие по сравнению с красным [17]. По мнению авторов [18], более низкие концентрации АНК-ингредиентов, характерные для белого вина, могут быть обусловлены особенностями его приготовления. В последние годы внимание исследователей обращено на работы в области генетики создания определенных сортов винограда, способных составить сырьевую базу виноделия в будущем; на анализ проблем культивирования, фотосинтеза пигментов растительного происхождения; на повышение качества и стабильности винных изделий во взаимосвязи с их биологическими свойствами [20]. Антиоксидантный эффект вин В проведенных ранее, завершенных эпидемиологических исследованиях была подтверждена существенная роль витаминов (аскорбиновой кислоты и токоферола), а также растворимых волокон в качестве сосудистых протекторов с антиоксидантной активностью при развитии сердечно-сосудистой патологии [19]. В последние десятилетия стало очевидным, что кислород наряду со своей жизненно важной функцией выработки энергии в результате окисления ("сжигания") питательных веществ может играть и негативную роль [23]. Сформулировано понятие о болезнях, инициированных свободными радикалами. К ним относятся такие заболевания как рак, атеросклероз, коронарная болезнь сердца и большая группа других патологических состояний. На основе своей природной агрессивности радикалы могут реагировать с любыми молекулами и разрушать многие биологические соединения (например, ДНК, протеины и сложные ненасыщенные жирные кислоты клеточных мембран). В любой клетке имеются механизмы защиты от потенциальной опасности, исходящей от легко вступающих в реакции гидро- и липоперекисных радикалов. Эта защитная система состоит из ферментов, синтезируемых самим организмом: глутатионпероксидазы, содержащей селен, церулоплазмина и цитохромоксидазы, содержащих медь, железосодержащих пероксидазы и каталазы и других, а также экзогенно поступающих в организм нутриетов,обладающих антиоксидантными свойствами или синергистов антиоксидантов — витамины Е, С, U, В15, бета-каротин и другие каротиноиды, а также вторичные фитонутриенты. Действие этих защитных пищевых веществ называют "антиокисляющим", а сами вещества — антиоксидантами, которые способны "улавливать" свободные радикалы или насыщать их ("квенчерный" эффект) и тем самым обезвреживать. С учетом вышеизложенного, было высказано предположение о возможной роли АНК-ингредиентов красного вина в механизмах защиты и репарации повреждений клеточных элементов стенки кровеносных сосудов. Известно, что повреждение или "окислительная травма" липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) инициирует запуск защитных и репарационных механизмов на уровне эндотелиальной поверхности сосудистой стенки, тем самым замедляя процесс отложения в ней холестерина [22]. Натуральные полифенольные соединения, присутствующие в овощах, фруктах и напитках (таких как вино, фруктовые соки, чай), могут активно действовать в качестве антиоксидантов в условиях in vivo [24]. Диеты, насыщенные фитонутриентами, могут повышать концентрацию антиоксидантов в циркулирующей крови [25, 26]. Отмечено, что регулярное потребление фитонутриентов (в частности, полифенолов) с пищей позволило снизить риск повышения кардиоваскулярной смертности у пожилых [10]. Антиоксиданты пищевых продуктов (в том числе, АНК-ингредиенты красного вина) могут оказывать положительное влияние на всех этапах патогенеза сердечно-сосудистых заболеваний и участвовать в поддержке функционирования системы антиоксидантной защиты организма в целом. АНК-ингредиенты красного вина тормозят окисление ЛПНП с вовлечением в процесс макрофагов и других типов клеток [27], а также замедляют образование "пенистых" клеток in vitro [28]. Подтверждено участие флавоноида (+) транс-катехина (см. рис. 1) — фитонутриента красного вина в предупреждении окисления витамина Е плазмы крови [29]. Насыщенность антиоксидантами плазмы крови и повышение содержания витамина Е в липопротеинах низкой плотности, отмеченные исследователями, были обусловлены регулярным потреблением красного вина, что подтвердило концепцию роли АНК-ингредиентов вина в поддержании антиоксидантного статуса плазмы крови у человека [30]. Флавонолы (в том числе, кверцетин) вносят существенный вклад в антиоксидантный потенциал красного вина [36], что значительно пополняет антиоксидантную систему защиты организма [31, 32]. Наиболее активны АНК-ингредиентами красного вина является ресвератрол [15, 33—36]. Антиоксидантный эффект, вызываемый алкогольсодержащими напитками также связывают [37] с содержанием в них проантоцианидинов, эпикатехина и ферулиновой кислоты. Однако, углубленный анализ 16 типов красных вин [38, 39] показал, что наряду с различиями в антиоксидантной актвности вин с повышенным и пониженным АНК-ингредиентным составом, более выраженный антиоксидантный эффект имеют отдельные типы красных вин с более высокой их насыщенностью фенольными соединениями [15]. Имеется ограниченное количество данных о фитонутриентах продуктов питания и молекулярных механизмах их биосовместимости с АНК-ингредиентами вин в области фитохимических исследований. Этот недостаток знаний приводит к ограничению понимания полезности АНК-ингредиентов вина в обеспечении оптимальной защиты сердечно-сосудистой системы. Оказалось, что ресвератрол (3,4,5-тригидроксистилбен) продуктов питания повышал активность многих полифенолов красного вина в отношении их полезности для кардиоваскулярного здоровья [40, 41] и создания условий для оптимальной защиты сердечно-сосудистой системы [41]. Ресвератрол красного вина обладал эффектом ограничения риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний с помощью торможения синтеза эндогенного холестерина [43]. Авторами отмечено, что высокая концентрация ресвератрола в организме способствовала торможению активности главного метаболизирующего энзима (CYP 3A4) в эксперименте на животных [44]. Ингибирование активности CYP 3A4, члена суперсемейства цитохромов Р450, нутриентами, содержащимися в грейпфрутах, вызвало ряд побочных эффектов лекарств [45], а также ограничивало проявление некоторых положительных свойств ресвератрола [44, 45]. Этими исследованиями обнаружено другие (антиканцерогенные, антимутагенные) эффекты ресвератрола, медиированные с помощью нутриент-обусловленного торможения цитохром Р450-зависимого канцерогенеза [45]. Также отмечено, что ресвератрол создавал условия защиты от инициации и риска развития атеросклероза у животных с гиперхолестеринемией [46]. На популяционном уровне у ограниченного контингента добровольцев, результатом проведенных исследований явилось установление антиоксидантных эффектов полифенолсодержащих напитков, в частности фруктовых соков, красного вина или зеленого чая [50]. Отсутствие дополнительных данных на уровне молекул-мишеней не позволяет провести углубленный анализ механизмов действия АНК-ингредиентов красного вина. К тому же, имеющиеся в настоящее время методы аналитической ("redox") химии, позволяющие оценивать уровни этанол-зависимых реакций оксидантообразования в плазме крови, являются достаточно условными и малоинформативными, а также не позволяют описать комплексную картину изменений биологических реакций окисления in vivo [52, 53]. В литературе подробно описаны различные технические и методологические ограничения по этой проблеме [29, 54], подытоженные в работе [1]. Вероятно, АНК-ингредиенты красного вина действуют как совместно, так и раздельно, выполняя функции как химических редуктантов, так и антиоксидантов, а также системных факторов, модифицирующих процессы атерогенеза, воспаления и тканевого метаболизма. Подобная бимодальность биологических эффектов хорошо прослеживается в отношении многих фитонутриентов (таких, как аскорбиновая кислота, биофлавоноиды [79]) и связана с неспецифическим влиянием на функционально зависимые реакции гидроксилирования [54, 55]. Антиагрегантные свойства красного вина В экспериментах на животных [47, 57] и у человека [56] под влиянием АНК-ингредиентов красного вина отмечены различные пути ограничения процессов тромбообразования и агрегации тромбоцитов, включающие контроль уровня модуляции уровня с АМФ тромбоцитов [58], фосфолипаза С-ассоциированные каскады внутриклеточной сигнализации [59] и инициацию цитокинообразования [60]. АНК-ингредиенты красного вина способствуют редукции внутриклеточного тромбообразования и повышенного локального высвобождения NO, что тормозит процесс агрегации тромбоцитов [56]. Однако, периодически осуществляемая этаноловая интервенция (спиртовые компоненты вина) способствовала торможению тромбоцитарно-ассоциированного процесса высвобождения NO и в результате этого приводила к гипераггрегации тромбоцитов. Такой вариант феномена тромбообразования получил название "рикошета" тромбоцитов ("platelet rebound") и ассоциировался с развитием острых нефатальных сердечных событий или с риском возникновения внезапной сердечной смерти [6]. У человека развитие феномена рикошета тромбоцитов удается преодолевать употреблением красных сортов вин [51]. Ранее биологическая активность АНК-нутриентов красного вина, обуславливающих устойчивую кардиоцитопротекцию, изучалась в эксперименте на животных, которым к этанол-ассоциированному рациону добавляли экстракты виноградных косточек с содержащимися в них полифенолами [61]. Следует отметить, что некоторые АНК-ингредиенты пищи в составе средиземноморской диеты, промотируют процесс тромбообразования [62]. Авторы полагают, что антитромботическая активность АНК-ингредиентов красного вина несущественно высока на популяционном (а не на индивидуальном) уровне в условиях питания в регионах Средиземноморья. Причем, дизайн исследований не позволил оценить влияние содержащегося в вине спиртового компонента на антиаггрегантные свойства виноградных вин. Кроме того, оптимальные уровни АНК-ингредиентов, содержащихся в вине и других фитонутриентов продуктов питания, недостаточно полно изучены в отношении кардиопротекторных эффектов красных и белых вин. По-видимому, назрела необходимость проведения специальных исследований с целью обоснования одновременного употребления различных продуктов виноделия в условиях стандартных рационов профилактического, лечебно-профилактического и лечебного питания. У 20 больных диабетом 2-го типа [63] употребление 100 мл красного вина перед приемом пищи способствовало минимизации проявлений окислительного стресса и редукции протромбинового индекса, а также снижению предрасположенности липопротеинов низкой плотности к окислению. В сообщении [64] указывается, что ежедневный (на протяжении недели) прием только этанола или в сочетании с фитонутриентами из экстракта виноградных косточек снижали аггрегацию тромбоцитов ex vivo в 77% случаев. Параллельное тестирование на добровольцах фруктовых соков (из апельсинов, грейпфрутов) свидетельствовало об отсутствии тромболитического эффекта у этих полифенол-содержащих напитков [64]. Уточнение особенностей дозозависимых эффектов при употреблении красного вина в отношении риска развития сердечно-сосудистых заболеваний требует дополнительных исследований. Влияние активных алкоголь-независимых компонентов экстрактов виноградных косточек на вазодилятацию Вазодилятирующий эффект, ассоциированный с артериоло-венулярным кровотоком, обусловлен способностью стенки кровеносного сосуда к релаксации после вазоконстрикции. Соединения, усиливающие реакцию вазорелаксации, промотируют продукцию NO и ряд других эффектов, так как их молекулы-мишени главным образом локализованы в гладко-мышечных и других клетках сосудистой стенки. АНК-ингредиенты красного вина и экстрактов виноградных косточек (или фитонутриенты фруктовых соков) обеспечивают алкоголь-независимые вазорелаксирующие реакции у экспериментальных животных [48, 49, 65] и человека [66, 67]. Эти эффекты связывают с редукцией артериального давления у гипертензивных крыс [65]. Однако, вазорелаксация не зарегистрирована в коронарных сосудах в эксперименте на кроликах [68]. Stanley и Mazior [69] выделили и подробно описали вазодилятирующие эффекты фитонутриентов белых и красных вин, экстрактов виноградных косточек и вытяжек из виноградной кожуры. В частности, фенол-содержащие соединения и флавоноиды с различной степенью очистки в эксперименте обладали модулирующим эффектом на сосудистый кровоток и функциональную активность эндотелиоцитов в культуре клеток [48, 70]. Также отмечено усиление NO-зависимой вазодилятации АНК-ингредиентами красного вина [48] изолированных артериол у крыс. Взаимозависимость между антиоксидантной активностью, эффектами вазодилятации и содержанием фенольных компонентов оценивалась у 16 различных красных и белых сортовых вин [38]. Общее содержание фенолов, исследуемое методами газожидкостной хроматографии и колориметрии, коррелировало с уровнем антиоксидантной [38, 71] и вазорелаксирующей [38] активности. Антиоксидантная активность красного вина в значительной степени ассоциировалась с общим содержанием в нем фенольных соединений, а также флавоноидов в экстрактах виноградных косточек. Хорошо известна способность алкоголь-независимых компонентов красных и белых вин, отличающихся высокой биодоступностью, способностью поглощаться и метаболизироваться в тканях организма [25, 26, 72, 73]. Известны факты их активного метаболизма в кишечнике и печени [74, 75]. Поэтому основную протекторную функцию могут выполнять как основные молекулы АНК, так и их метаболиты. Биологическая активность молекул АНК остается малоизученной [37]. Однако показано, что АНК-ингредиенты красного вина оказывают тормозящее влияние на продукцию метаболитов, образующихся в организме человека в результате развития многих сердечно-сосудистых заболеваний [26]. Поэтому употребление вина как продукта питания в составе соответствующей диеты может осуществлять адекватный контроль процессов метаболизма и модифицировать процесс окисления липопротеинов низкой плотности при участии механизмов антиоксидантной защиты [21]. Таким образом, эффективность АНК-зависимых кардиопротекторных свойств красного вина может быть оптимальной при соблюдении соответствующего диетического рациона в условиях их умеренного употребления. Заключение Дозированное потребление красного вина в качестве продукта питания может ассоциироваться с защитой от риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Положительный эффект влияния умеренного количества красных и белых вин на сердечно-сосудистую систему преобладает над негативным. Спиртовая компонента вина может инициировать повышение уровня липопротеинов высокой плотности, а также снижение предрасположенности липопротеинов низкой плотности к окислению in vivo. Содержащиеся в красном вине АНК-ингредиенты улучшают антиоксидантный профиль, тормозят аггрегацию тромбоцитов и повышают вазодилятацию. Эти механизмы оказывают положительное влияние на кардиоваскулярное здоровье. Благотворные эффекты дозированного употребления красного вина на фоне соответствующих диетических программ являются элементом сочетанного действия различных фенольных соединений (в большей степени, чем влияния его отдельных фитонутриентов), что может оказаться важным фактором в поддержании оптимального уровня физического и психического здоровья [76]. Современные диагностические исследования с использованием, в том числе, показателей состояния оксидантного профиля в условиях клиники, необходимы в целях оптимизации нутриентной профилактики сердечно-сосудистых заболеваний на основе использования фитохимически сбалансированных продуктов питания. В этой связи необходимо отметить, что поиск нестандартных методов скрининга фитонутриентов в биологических средах организма позволит разработать современную молекулярную парадигму сбалансированного питания на основе использования молекулярных методик редокс-биохимии, микрочиповой, протеомной и метаболомной технологий [77, 78, 79]. Литература |