Тилакоиды шпината

Тилакоиды шпината - новое панацея от ожирения?

 И не только потому, что жирные продукты недороги и доступны, причина еще в другом - в основном именно за счет жиров у человека формируется чувство насыщения во время еды и удовлетворяется голод, а самое главное - он  испытывает удовольствие от их поглощения.   Механизм этого феномена очень сложен   и выяснение его крайне значимо как  с научной точки зрения, так и с практической, поскольку     открывает новые пути борьбы с ожирением. Вопросом этим занимаются во многих институтах мира, а один из последних обзоров     написан сотрудниками  Отдела Наук и Биохимии  Пищи Университета Киото, Япония. Авторы его рассматривают  жиры не только в качестве источников энергии, но и как   сигналы, вызывающие чувство удовлетворения  в головном мозге - т.е. человек испытывает удовольствие (поощряет сам себя) просто от процесса поглощения жирной пищи.

С чем это связано?

Во-первых, жирные продукты  воспринимаются человеком как чрезвычайно привлекательные - большинство  веществ, определяющих приятный вкус и запах пищи, жирорастворимы.    Такая пища особенно притягательна также и потому, что    жирные кислоты стимулируют рецепторы, расположенные на вкусовых луковицах полости рта, откуда в головной мозг и направляются сигналы, информирующие его о том, что потребляемая пища приятна на вкус.  Подобные рецепторы присутствуют и на поверхности слизистой оболочки кишечника, хотя механизм их стимуляции       до конца не выявлен.  Далее, жиры повышают образование клетками  слизистой кишечника энтерокинов  - пептидных (белковых)  гормонов, регулирующих процесс насыщения:      холецистокинина,  энтеростатина,  грелина,    глюкагоноподобного пептида-1 (GLP-1), а также инсулина и лептина (гормона, вырабатываемого жировой тканью). Информация от всех  сенсорных рецепторов и сигналы гормонов насыщения аккумулируется и интегрируется головным мозгом, где вырабатываются  особые сигналы  поощрения (вознаграждения), способствующие формированию приятному чувству аппетита и удовольствия от поедания  жирных продуктов.      Причем, чем дольше жиры находятся в кишечнике, тем больше получает человек удовольствия от еды и тем более эффективно и с большей приятностью идет процесс насыщения. Отсюда следует, что  принудительно удалять жиры из кишечника, например, с помощью  различных сорбирующих биодобавок, широко используемых в похудательных целях, вовсе не целесообразно    (Biosci Biotechnol Biochem. 2014). Вывод из всего вышесказанного кажется парадоксальным - продление пребывания жиров в желудочно-кишечном тракте - один из инструментов в борьбе с перееданием и, соответственно, ожирением.

           Вопросом этим, начиная с 2007 г,    занимается  группа исследователей из   Отдела Экспериментальных Медицинских Наук Отдела Регуляции Аппетита Факультета Медицины Университета г. Лунд, Швеция.    Хорошо известно, что для того, чтобы попавший в кишечник пищевой жир   всосался и утилизировался  организмом, он должен подвергнуться расщеплению-гидролизу с помощью специального фермента - липазы поджелудочной железы (панкреатической липазы), которая действует  совместно со своим  белковым кофактором - колипазой. Если активность липазы/колипазы блокировать, то жир  останется неусвоенным и будет находиться в полости кишечника, пока постепенно не выведется   с каловыми массами. А, поскольку все это время  он будет стимулировать образование гормонов насыщения, то человек не будет хотеть есть.  По  этому принципу и работает один из самых известных лекарственных препаратов для лечения ожирения - Орлистат.  Но, как и всякое синтетическое лекарственное средство,  Орлистат не лишен риска развития побочных эффектов. И исследователи из Университета Лунда предложили использовать для этой цели   препарат из хорошо известного всем огородного растения - обычного шпината. Основой нового средства  служат так называемые тилакоиды -   внутренние мембраны хлоропластов - образований, содержащих зеленый пигмент хлорофилл. В  мембранах-тилакоидах хлоропластов растений и некоторых бактерий протекает процесс фотосинтеза, т.е.   преобразование световой энергии в химическую.   Ученым  из Лунда было выявлено, что тилакоиды, будучи чрезвычайно биологически активными образованиями,   обладают  удивительным свойством -    подавляют гидролиз жиров-триглицеридов, вызываемый    липазой/колипазой, даже в присутствии солей желчных кислот. Эффект этот связан как со снижением активности фермента, так и с  ограничением его доступа к жирам   в полости кишечника в результате создания   барьера вокруг капелек липидов в эмульсии жиры/вода. Результаты обнаруженного феномена оказались крайне интересными -   в эксперименте на крысах даже при однократном добавлении к жирной пище тилакоидов шпината (далее - ТШ) поглощение жиров в кишечнике животных подавлялось, что вызывало  стимуляцию   выброса гормонов насыщения - холецистокинина и энтеростатина и приводило к кратковременному насыщению животных. А, поскольку усвоение жиров из кишечника не происходило, то и уровень липидов в крови у крыс  при этом снижался (Biochem J. 2007).

     Эффект этот ученые из Лунда исследовали   далее в экспериментах на мышах, применяя препарат уже в течение  более длительного времени.     В течение   100 дней животные находились на  диете с повышенным содержанием жира, который на 41% обеспечивал   энергоемкость   рациона. Часть мышей (опытная группа) дополнительно получала ТШ. В ходе работы было выявлено, что   у животных этой группы по сравнению с контролем   снизилось  потребление пищи, темпы набора массы тела и жира.   У них в крови были также ниже показатели глюкозы, триглицеридов,  свободных жирных кислот. Уровень гормона насыщения холецистокинина был повышен, а лептина  - снижен, что отражало уменьшение объема  жировой массы. Уменьшения чувствительности мышей к тилакоидам в процессе лечения  либо развития токсичности и побочных эффектов отмечено не было.  Результаты эксперимента показали. что ТШ эффективны для подавления аппетита и набора массы тела при их применении на фоне высокожировой диеты в течение длительного времени  (Phytother Res. 2009 ) .

      Той же группой ученых было показано, что ТШ  снижает в кишечнике крыс не только усвоение жиров, но и    глюкозы.  Животным опытной группы тилакоиды давались  в течение 10 дней, а затем всем крысам проводили пробу на толерантность  к глюкозе. У животных опытной группы существенно снизилось потребление пищи, а при  проведении теста  также снизился уровень инсулина в крови, хотя по уровню глюкозы разницы с контролем не было. Для изучения механизма выявленного эффекта исследователи оценили, как изменяется при введении ТШ  состав микробиоты  (микробный состав) кишечника крыс. в основном лакто- и фибидобактерии.  Оказалось, что препарат повысил в слизистой  оболочке повздошной кишки    животных  содержание лактобактерий, при этом их концентрация  в каловых массах снизилось.  Количество бифидобактерий не изменилось.  Таким образом. ТШ обладает еще одним свойством, весьма значимым для   регуляции массы тела и метаболизма энергии  - способностью регулировать метаболизм глюкозы и микробный состав кишечника      (J Nutr Sci. 2013).

       Еще один вопрос, который попытались решить исследователи из Лунда -   отработать промышленную технологию    производства нового чудо-препарата из шпината.   Предложенный ими метод   включал несколько стадий: 1) деструкция листьев шпината с помощью блендера с последующей фильтрацией биомассы для удаления  неразрушенных клеток и их крупных  фрагментов, 2) осаждение тилакоидов путем доведения рН биомассы до изоэлектрической точки с рН 4,7.   3) стадия отмывания тилакоидов посредством растворения осадка в воде с последующим осаждением при такой же рН    4) концентрация осадка путем  замораживания - размораживания или высушивания при пониженной температуре (лиофилизация) для получения конечного концентрата.  Далее продукт стандартизовался   по  его белковому составу с применением методов масс-спектроскопии и электрофореза в полиакриламидном геле, в нем определялось  количество каротиноидов, особенно  ксантофиллов виолоксантина, антераксантина, зеаксантина. Полученный экстракт тикалоидов  был протестирован в эксперименте на мышах. По своим свойствам он оказался  идентичным препарату, полученному в лабораторных условиях -   при  добавлении его к пище в течение 32 дней у животных существенно уменьшились темпы набора массы тела и содержания  жира в организме.  В дальнейшем авторы и использовали полученный таким образом препарат в ходе клинических испытаний    (Prep Biochem Biotechnol. 2010).

      К сожалению, полученный таким образом экстракт тилакоидов не обладает высокой стабильностью при нагревании, что создает проблемы достижения его нужной микробиологической чистоты.  К такому мнению пришли исследователи из того же Университета Лунда,   нагревая препарат    при температуре     60 °C, 75 °C или 90 °C в интервале от 15 сек до 4 минут. Цвет продукта при этом менялся  с темно-зеленого на оливково-коричневый, что было связано с деградацией хлорофилла. Способность концентрата подавлять активность  липазы/колипазы очень зависела от температуры и продолжительности   обработки.  Тем не менее, авторам удалось преодолеть и эти трудности, отработать оптимальный режим термообработки ТШ  и показать, что  с помощью метода спектрофотометрии вполне можно выявить зависимость между изменением цвета экстракта тилакоидов и их активностью     (Food Funct. 2015).

      Шпинат -  растение пищевое, хорошо известное, популярное и заведомо нетоксичное. Поэтому неудивительно, что  исследователи из Университета г. Лунд очень скоро решили перейти от экспериментов на животных к клиническим исследованиям   нового препарата.