Просмотров: 5 901
Каротиноиды и ревматологические заболевания. Характеристика и свойства фукоксантина
Бычков И.Н., к.м.н., ассистент кафедры ЗОЖ и диетологии РостГМУ
Ключевые слова: ревматология, ревмадиетология, антиоксиданты, антиоксидантные продукты, каротиноиды, фукоксантин, применение фукоксантина в медицине, противовоспалительное действие фукоксантина
Общая продукция каротиноидов в растениях на Земле оценивается в 100 млн т в год (Niklitsehek, 2008).
Справка. Каротиноиды-(от лат. carota – морковь и греч. eidos -вид), природные пигменты от желтого до красно-оранжевого цвета, синтезируемые бактериями, водорослями, грибами, высшими растениями, некоторыми губками, кораллами и др. организмами; обусловливают окраску цветов и плодов. К 2012 году было описано около 600 различных каротиноидов. Примерно 50 каротиноидов обнаружены в пищевом рационе человека, из которых только 10 присутствуют в плазме крови в ощутимых количествах. Каротиноиды выполняют функции антиоксидантов в организме человека.
КАРОТИНОИДЫ характеризующихся способностью растворяться в тех же растворителях, что и жиры, и составляющих главную часть т.н.липохромов. Широко распространены в растительном мире. Важнейщими представителями К. являются каротин и ксантофил, которые всегда сопровождают хлорофил в хлоропластах. Оба они встречаются также в водорослях, грибах и бактериях. В туе, можжевельнике и др. найден родоксантин. В окраске фруктов участвует ликопин. Из бурых водорослей выделен фукоксантин.
Четыре главных каротиноида, встречающихся в природе, — фукоксантин, лютеин, виолаксантин и неоксантин (Matsuno, 2001). Лютеин является наиболее изученным в отношении его биологической активности и возможности практического использования (Seddon, 2007). Фукоксантин и неоксантин являются основными каротиноидами, присутствующими в хлоропластах бурых водорослей и высших растений соответственно. В темно-зеленых овощах, таких, например, как шпинат, в наибольшем количестве содержатся B-каротин, лютеин, виолаксантин и неоксантин. Но самым распространенным среди каротинодов является фукоксантин, количество которого составляет более 10 % общего количества всех каротиноидов природного происхождения (Miyashita, Hosokawa, 2009).
Фукоксантин — коричневый пигмент бурых, золотистых и диатомовых водорослей (а также диктиохофитовых и гаптофитовых водорослей) группы каротиноидов, не имеющих активности провитамина А. Этот пигмент относится к ксантофиллам, уникальная структура которого включает необычную алленовую связь, 5,6-моноэпоксид и гидроксильные группы.
Наиболее известным свойством каротиноидов является их антиоксидантная активность. Фукоксантин обладает сильным антиокислительным свойством в бескислородных условиях, тогда как другие каротиноиды (ликопин рутин, астаксантин, зеаксантин) практически не проявляют активность в этих условиях, а большинство тканей при физиологических условиях имеют низкое содержание кислорода. Кроме того, типичные антиоксиданты обычно являются донорами протона (аскорбиновая кислота, а-токоферол, глутатион), а фукоксантин — донором электрона при антирадикальной активности. Комбинация этих отличительных свойств редко встречается среди природных пищевых компонентов (Riccioni et al., 2011). Свободные радикалы и оксидантный стресс вовлечены в патогенез онкологических заболеваний. Таким образом, каротиноиды, благодаря их антиокислительным свойствам, являются эффективными противораковыми молекулами (Peng et al., 2011; D’Orazio el al., 2012).
Возможные пути применения фукоксантина в медицине
Влияние фукоксантина на снижение массы тела. Увеличение количества тучных людей признано международной проблемой. Это может быть второй после курения самой важной предотвратимой причиной смерти. Чрезмерное накопление жира в теле и белой жировой ткани вызывает ожирение и нарушение выделения цитокинов из жировой ткани, что приводит к увеличению риска многих заболеваний, таких, например, как диабет типа II, гиперлипидемия, гипертония и сердечно-сосудистые патологии.
Фукоксантин способствует уменьшению концентрации абдоминального белого жира в брюшной полости, с которым связаны болезни сердца и сахарный диабет. Клинические испытания показали, что ксантиген (фукоксантин + масло из семян граната) способствует потере массы, уменьшению содержания жира в организме и печени, улучшает печеночные пробы у тучных женщин, не страдающих сахарным диабетом. Исследователи пришли к заключению, что 300 мг экстракта семечек граната и 4 300 мг экстракта бурых водорослей (общее содержание фукоксантина в этой комбинации составляло 2,4 мг) снижают процент жира в организме. Ксантиген и фукоксантин также увеличивают расход энергии организма в состоянии покоя (Abidov et al., 2010).
Фукоксантин значительно снижает концентрацию триглицеридов плазмы и печени, а также активность синтеза жирных кислот и триглицеридов печени, значительно увеличивает содержание плазменного высокоплотного липопротеина холестерина, фекального триглицерида и холестерина. Фукоксантин увеличивает активность окислительных ферментов жирных кислот в белой жировой ткани мышей, о чем свидетельствует повышение качества плазменного и печеночного липидного профиля, фекальных липидов, печеночного метаболизма холестерина, синтеза жирных кислот и абсорбции липидов (Peng et al., 2011).
Известно, что в процессе метаболизма организм производит тепло. Фукоксантин регулирует термогенезис и увеличивает количество энергии, выделяющейся в виде тепла из жировой ткани. Этот пигмент стимулирует выработку разобщающего белка-1 (UCP1), термогенина, в митохондриях адипоцитов абдоминальной белой жировой ткани, который обеспечивает быстрое окисление питательных веществ с низкой интенсивностью синтеза АТФ. Таким образом, происходит увеличение скорости «сжигания» абдоминального жира. Накопление разобщающего белка-1 в белой жировой ткани индуцируется метаболитами фукоксантина, что представляет интерес, так как обычно этот белок находится только в бурой жировой ткани (D’Orazio et al., 2012).
Компания Beijing Gingko Biological Technology Co (Китай) в 2008 г. проводила клинические испытания препарата, содержащего фукоксантин (Ishikawa et al., 2008). Рандомизированное клиническое исследование проводили на группе людей. 5 из них принимали плацебо, 6 — фукоксантин в количестве 2 мг в день, 8 человек принимали 4 мг фукоксантина в день. На протяжении исследования пациенты не придерживались какой-либо диеты. Были получены статистически достоверные различия между пациентами, принимавшими и не принимавшими плацебо. После прекращения 3-месячного приема фукоксантина на протяжении следующих 4 месяцев продолжалось равномерное снижение веса и жировой массы тела. Компьютерная томография показала положительную динамику продолжительной потери абдоминального (брюшного) жира. При анализе мочи, крови и общего самочувствия у пациентов не выявлено никаких отклонений от нормы. Таким образом, препараты, содержащие фукоксантин, могут быть рекомендованы в комплексной терапии для борьбы с ожирением.
Антидиабетическая активность. В результате исследований in vivo была показана антидиабетическая активность фукоксантина на группе мышей (Maeda et al., 2007). Фукоксантин заметно уменьшал уровень глюкозы в крови и инсулина плазмы, так же как и потребление воды у диабетических/тучных мышей линии КК-Ау. Высказано предположение, что этот каротиноид улучшает устойчивость к инсулину и уменьшает уровень глюкозы в крови, по крайней мере, частично, через даунрегуляцию адипокинов (фактор некроза опухоли-а, интерлейкин-6, ингибитор активатора плазминогена-1), непосредственно действуя на адипоциты и макрофаги в белой жировой ткани при повышенном регулировании ГЛЮТ-4 в скелетной мышце у мышей (Peng et al., 2011; D’Orazio et al., 2012). Исследуемой группе мышей на протяжении 4 недель давали корм с концентрацией фукоксантина 0,1 и 0,2 %. При этом фиксировали показатели уровня глюкозы в крови, уровень инсулина и концентрацию лептина в сыворотке крови. В результате эти показатели были значительно ниже у группы, получавшей фукоксантин, по сравнению с контрольной (Maeda et al., 2007; Park et al., 2011).
Противовоспалительное действие. Воспаление — защитная реакция организма против различных патогенных возбудителей, которое характеризуется привлечением большого количества лейкоцитов (нейтрофилов, моноцитов-макрофагов, тучных клеток) к воспаленной области, к которой эти клетки вызываются посредством воспалительных медиаторов, генерируя при этом супероксид анион и нитроксильный радикал, что может стать саморазрушительным процессом. Противовоспалительные средства должны уменьшить воспалительный ответ, подавляя производство воспалительных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли-а, интерлейкин-ip, интерлейкин-6, и воспалительные медиаторы, включая синтез нитроксильного радикала и простагландина Е2, индуцируя синтез NO-синтазы и циклооксигеназы. В результате исследований было показано, что фукоксантин ингибирует воспалительные цитокины и медиаторы в липополисахарид-активированных клетках макрофага (RAW 264.7), подавляет дегрануляцию тучных клеток in vivo (Peng et al., 2011; D’Orazio et al., 2012).
Применение фукоксантина в косметологии. Коллаген составляет 90 % дермы кожи. Он распределен по всей дерме, делая кожу достаточно эластичной. Когда фермент коллагеназа активирован и коллаген расщепляется, начинают проявляться такие возрастные явления, как морщины и провисание кожи. Гиалуроновая кислота широко представлена в организме человека, она входит в состав кожи, суставной жидкости, стекловидного тела и связок. Она выполняет различные функции, например связывание и защиту клеток, формирование тканей кожи, сохранение влаги в тканях и поддержание эластичности кожи. Когда количество гиалуроновой кислоты снижается, кожа становится дегидратированной и теряет прочность, в результате появляются морщины. Гиалуроновая кислота в организме расщепляется гиалуронидазой. Клинические исследования показали, что экстракт бурой водоросли, содержащий 8,6 % фукоксантина, замедляет активацию гиалуронидазы, понижая её концентрацию от 30 до 1 мкг/мл, ингибируя тем самым расщепление гиалуроновой кислоты и коллагена. Подобным образом происходит ингибирование активности эластазы (Нео, Jeon, 2009; Urikura et al., 2011).
Темный цвет и темные пятна на коже вызваны меланином. Допахинон в пигментных клетках (меланоцитах) продуцируется из тирозина в организме под действием тирозиназы. Затем путем последовательных неэнзиматических реакций, включая циклизацию и окислительную полимеризацию, допахинон превращается в 5,6-дигидрохиндол и 5,6-ди-гидрохиндол-2-карбоксиловую кислоту. Синтезируемые соединения включаются в высокомолекулярный полимер — меланин (эумеланин). Клинические испытания показали, что 8,6 %-й раствор фукоксантина ингибирует активность тирозиназы, снижая концентрацию от 10 до 1 мкг/мл. В исследованиях in vivo морские свинки с вызванной УФ-светом пигментацией получали продукт, содержащий 1 %-й раствор фукоксантина. В результате на 12-й день эксперимента темное пятно значительно посветлело, а на 15-й день практически исчезло. Таким образом, каротиноид значительно ускоряет процесс удаления пигментных пятен (Shimoda et al., 2010; Urikura et al., 2011).
Скачать рекламный лист в PDF
Четыре главных каротиноида, встречающихся в природе, — фукоксантин, лютеин, виолаксантин и неоксантин (Matsuno, 2001). Лютеин является наиболее изученным в отношении его биологической активности и возможности практического использования (Seddon, 2007). Фукоксантин и неоксантин являются основными каротиноидами, присутствующими в хлоропластах бурых водорослей и высших растений соответственно. В темно-зеленых овощах, таких, например, как шпинат, в наибольшем количестве содержатся B-каротин, лютеин, виолаксантин и неоксантин. Но самым распространенным среди каротинодов является фукоксантин, количество которого составляет более 10 % общего количества всех каротиноидов природного происхождения (Miyashita, Hosokawa, 2009).
Фукоксантин — коричневый пигмент бурых, золотистых и диатомовых водорослей (а также диктиохофитовых и гаптофитовых водорослей) группы каротиноидов, не имеющих активности провитамина А. Этот пигмент относится к ксантофиллам, уникальная структура которого включает необычную алленовую связь, 5,6-моноэпоксид и гидроксильные группы.
Наиболее известным свойством каротиноидов является их антиоксидантная активность. Фукоксантин обладает сильным антиокислительным свойством в бескислородных условиях, тогда как другие каротиноиды (ликопин рутин, астаксантин, зеаксантин) практически не проявляют активность в этих условиях, а большинство тканей при физиологических условиях имеют низкое содержание кислорода. Кроме того, типичные антиоксиданты обычно являются донорами протона (аскорбиновая кислота, а-токоферол, глутатион), а фукоксантин — донором электрона при антирадикальной активности. Комбинация этих отличительных свойств редко встречается среди природных пищевых компонентов (Riccioni et al., 2011). Свободные радикалы и оксидантный стресс вовлечены в патогенез онкологических заболеваний. Таким образом, каротиноиды, благодаря их антиокислительным свойствам, являются эффективными противораковыми молекулами (Peng et al., 2011; D’Orazio el al., 2012).
Возможные пути применения фукоксантина в медицине
Влияние фукоксантина на снижение массы тела. Увеличение количества тучных людей признано международной проблемой. Это может быть второй после курения самой важной предотвратимой причиной смерти. Чрезмерное накопление жира в теле и белой жировой ткани вызывает ожирение и нарушение выделения цитокинов из жировой ткани, что приводит к увеличению риска многих заболеваний, таких, например, как диабет типа II, гиперлипидемия, гипертония и сердечно-сосудистые патологии.
Фукоксантин способствует уменьшению концентрации абдоминального белого жира в брюшной полости, с которым связаны болезни сердца и сахарный диабет. Клинические испытания показали, что ксантиген (фукоксантин + масло из семян граната) способствует потере массы, уменьшению содержания жира в организме и печени, улучшает печеночные пробы у тучных женщин, не страдающих сахарным диабетом. Исследователи пришли к заключению, что 300 мг экстракта семечек граната и 4 300 мг экстракта бурых водорослей (общее содержание фукоксантина в этой комбинации составляло 2,4 мг) снижают процент жира в организме. Ксантиген и фукоксантин также увеличивают расход энергии организма в состоянии покоя (Abidov et al., 2010).
Фукоксантин значительно снижает концентрацию триглицеридов плазмы и печени, а также активность синтеза жирных кислот и триглицеридов печени, значительно увеличивает содержание плазменного высокоплотного липопротеина холестерина, фекального триглицерида и холестерина. Фукоксантин увеличивает активность окислительных ферментов жирных кислот в белой жировой ткани мышей, о чем свидетельствует повышение качества плазменного и печеночного липидного профиля, фекальных липидов, печеночного метаболизма холестерина, синтеза жирных кислот и абсорбции липидов (Peng et al., 2011).
Известно, что в процессе метаболизма организм производит тепло. Фукоксантин регулирует термогенезис и увеличивает количество энергии, выделяющейся в виде тепла из жировой ткани. Этот пигмент стимулирует выработку разобщающего белка-1 (UCP1), термогенина, в митохондриях адипоцитов абдоминальной белой жировой ткани, который обеспечивает быстрое окисление питательных веществ с низкой интенсивностью синтеза АТФ. Таким образом, происходит увеличение скорости «сжигания» абдоминального жира. Накопление разобщающего белка-1 в белой жировой ткани индуцируется метаболитами фукоксантина, что представляет интерес, так как обычно этот белок находится только в бурой жировой ткани (D’Orazio et al., 2012).
Компания Beijing Gingko Biological Technology Co (Китай) в 2008 г. проводила клинические испытания препарата, содержащего фукоксантин (Ishikawa et al., 2008). Рандомизированное клиническое исследование проводили на группе людей. 5 из них принимали плацебо, 6 — фукоксантин в количестве 2 мг в день, 8 человек принимали 4 мг фукоксантина в день. На протяжении исследования пациенты не придерживались какой-либо диеты. Были получены статистически достоверные различия между пациентами, принимавшими и не принимавшими плацебо. После прекращения 3-месячного приема фукоксантина на протяжении следующих 4 месяцев продолжалось равномерное снижение веса и жировой массы тела. Компьютерная томография показала положительную динамику продолжительной потери абдоминального (брюшного) жира. При анализе мочи, крови и общего самочувствия у пациентов не выявлено никаких отклонений от нормы. Таким образом, препараты, содержащие фукоксантин, могут быть рекомендованы в комплексной терапии для борьбы с ожирением.
Антидиабетическая активность. В результате исследований in vivo была показана антидиабетическая активность фукоксантина на группе мышей (Maeda et al., 2007). Фукоксантин заметно уменьшал уровень глюкозы в крови и инсулина плазмы, так же как и потребление воды у диабетических/тучных мышей линии КК-Ау. Высказано предположение, что этот каротиноид улучшает устойчивость к инсулину и уменьшает уровень глюкозы в крови, по крайней мере, частично, через даунрегуляцию адипокинов (фактор некроза опухоли-а, интерлейкин-6, ингибитор активатора плазминогена-1), непосредственно действуя на адипоциты и макрофаги в белой жировой ткани при повышенном регулировании ГЛЮТ-4 в скелетной мышце у мышей (Peng et al., 2011; D’Orazio et al., 2012). Исследуемой группе мышей на протяжении 4 недель давали корм с концентрацией фукоксантина 0,1 и 0,2 %. При этом фиксировали показатели уровня глюкозы в крови, уровень инсулина и концентрацию лептина в сыворотке крови. В результате эти показатели были значительно ниже у группы, получавшей фукоксантин, по сравнению с контрольной (Maeda et al., 2007; Park et al., 2011).
Противовоспалительное действие. Воспаление — защитная реакция организма против различных патогенных возбудителей, которое характеризуется привлечением большого количества лейкоцитов (нейтрофилов, моноцитов-макрофагов, тучных клеток) к воспаленной области, к которой эти клетки вызываются посредством воспалительных медиаторов, генерируя при этом супероксид анион и нитроксильный радикал, что может стать саморазрушительным процессом. Противовоспалительные средства должны уменьшить воспалительный ответ, подавляя производство воспалительных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли-а, интерлейкин-ip, интерлейкин-6, и воспалительные медиаторы, включая синтез нитроксильного радикала и простагландина Е2, индуцируя синтез NO-синтазы и циклооксигеназы. В результате исследований было показано, что фукоксантин ингибирует воспалительные цитокины и медиаторы в липополисахарид-активированных клетках макрофага (RAW 264.7), подавляет дегрануляцию тучных клеток in vivo (Peng et al., 2011; D’Orazio et al., 2012).
Применение фукоксантина в косметологии. Коллаген составляет 90 % дермы кожи. Он распределен по всей дерме, делая кожу достаточно эластичной. Когда фермент коллагеназа активирован и коллаген расщепляется, начинают проявляться такие возрастные явления, как морщины и провисание кожи. Гиалуроновая кислота широко представлена в организме человека, она входит в состав кожи, суставной жидкости, стекловидного тела и связок. Она выполняет различные функции, например связывание и защиту клеток, формирование тканей кожи, сохранение влаги в тканях и поддержание эластичности кожи. Когда количество гиалуроновой кислоты снижается, кожа становится дегидратированной и теряет прочность, в результате появляются морщины. Гиалуроновая кислота в организме расщепляется гиалуронидазой. Клинические исследования показали, что экстракт бурой водоросли, содержащий 8,6 % фукоксантина, замедляет активацию гиалуронидазы, понижая её концентрацию от 30 до 1 мкг/мл, ингибируя тем самым расщепление гиалуроновой кислоты и коллагена. Подобным образом происходит ингибирование активности эластазы (Нео, Jeon, 2009; Urikura et al., 2011).
Темный цвет и темные пятна на коже вызваны меланином. Допахинон в пигментных клетках (меланоцитах) продуцируется из тирозина в организме под действием тирозиназы. Затем путем последовательных неэнзиматических реакций, включая циклизацию и окислительную полимеризацию, допахинон превращается в 5,6-дигидрохиндол и 5,6-ди-гидрохиндол-2-карбоксиловую кислоту. Синтезируемые соединения включаются в высокомолекулярный полимер — меланин (эумеланин). Клинические испытания показали, что 8,6 %-й раствор фукоксантина ингибирует активность тирозиназы, снижая концентрацию от 10 до 1 мкг/мл. В исследованиях in vivo морские свинки с вызванной УФ-светом пигментацией получали продукт, содержащий 1 %-й раствор фукоксантина. В результате на 12-й день эксперимента темное пятно значительно посветлело, а на 15-й день практически исчезло. Таким образом, каротиноид значительно ускоряет процесс удаления пигментных пятен (Shimoda et al., 2010; Urikura et al., 2011).
Скачать рекламный лист в PDF 
