07/03/2023
ФИТОХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
Термин «фитохимические вещества» все чаще и чаще звучит в последнее время из уст сторонников здорового образа жизни. Чаще всего он определяется как «подарок растений человеку», то есть то биологически активные и полезные для здоровья вещества, содержащиеся в растениях, и тесно связан с другим понятием – superfood (суперфуд, супереда, суперпродукты питания, то есть продукты питания, сделанные из растений, обладающих высокой концентрацией полезных веществ). Но если суперфуд – понятие не медицинское, фитохимические вещества – вполне «законный» научный термин.
🟩 Вершки и корешки
Суперфуд – понятие модное. Продукты питания растительного происхождения, не созданные в лаборатории, а буквально выросшие у тебя во дворе (а чаще даже не у тебя, а у жителя другой половины земного шара), привлекают своей экзотичностью и позиционируемой здоровостью вегетарианцев, спортсменов, да и просто «золотую молодежь», обожающую словечки типа «детокс».
Неудивительно, что культ суперфудов придумал человек с прозвищем «Авокадо». Авокадо Дэвид Вульф – а именно так зовут нашего пионера здорового питания корешками – обладает полным набором достоинств коренного калифорнийца-предпринимателя: он конспиролог, писатель, блогер, инженер, политолог, сторонник «альтернативной медицины», антивакцинатор, рок-музыкант и успешный торговец. Вулф утверждает, что современное лечение рака – мошенничество, а поедание сырых продуктов (продаваемых на его сайтах и по его рекомендациям) рак излечивает. Также он утверждает, что Земля плоская, солнечные панели истощают солнечную энергию, верит в существование химтрейлов и рекламирует спрей из оленьих рогов как «левитационный» и «андрогенный».
«Заслуги» этого Остапа Бендера от диетологии в общественной жизни США столь велики, что он даже удостоился отдельной статьи на Википедии – увы, далеко не такой восторженной, как истории о нем на отечественных ЗОЖ-ресурсах. Продвигаемое им сыроедение – также не более чем пищевая прихоть. Однако, в отличие от суперфуда, фитохимические вещества признаются наукой и активно исследуются.
Почему же так произошло?
🟩 Что такое фитохимические вещества
Фитохимические вещества – это соединения, которые естественным образом встречаются в растениях в виде вторичных метаболитов. Многие из них обладают лечебным эффектом и легли в основу лекарственных средств: например паклитаксел – новейший противораковый препарат, являющийся алкалоидом, получаемым из коры тисового дерева Taxus brevifolia, и ресвератрол – природный фитоалексин, который синтезируется некоторыми растениями в качестве защитной реакции против паразитов, таких как бактерии или грибы, и обладает противораковой, противовоспалительной и сахароснижающей активностью.
Фитохимические вещества играют важную роль в росте и развитии растений. Они защищают их от воздействия вредных агентов, как уже упомянутый выше ресвератрол, а также от стрессовых ситуаций, типа воздействия ультрафиолетового облучения и экстремальных температур. Также они привлекают необходимых для существования растения птиц и насекомых, чтобы те способствовали опылению, прорастанию и распространению семян.
Фитохимические вещества обуславливают цвет растений и придают им вкус, как приятный, так и неприятный. Они уникальны как для определенных растений, так и для определенных частей растений, а их количество обычно увеличивается во время воздействия стресс-факторов.
Фитохимические вещества при употреблении их в пищу человеком, приносят множество пользы. Они не только имеют необходимые для нашего здорового существования «классические» нутриенты типа белков, углеводов, витаминов и минералов, но также вмещают и другие химические вещества с доказанной эффективностью (например, фенолокислоты, флавоноиды и другие фенолы) в укреплении здоровья или профилактике заболеваний.
Некоторые из фитохимических веществ являются компонентами традиционных лекарственных средств: например, салицилаты (аспирин), обнаруженные в коре ивы, обладают противовоспалительным действием; хинин, полученный из коры хинного дерева, используется для лечения малярии; а проантоцианидины из клюквы применяются для лечения инфекций мочевыводящих путей.
🟩 Классификация фитохимических веществ
Фитохимические вещества принято делить на полифенолы, терпеноиды, алкалоиды, фитостеролы и сераорганические соединения. Наиболее часто обнаруживаемые и изучаемые фитохимические классы – полифенолы. Их мощное антиоксидантное действие обусловлено наличием множества гидроксильных групп.
К настоящему времени идентифицировано 8000 полифенольных соединений, обладающих антиоксидантной и прооксидантной активностью в зависимости от их дозировки. Было показано, что полифенолы в более высоких дозах играют важную роль в индукции апоптоза, подавлении клеточной пролиферации, миграции и инвазии раковых клеток, в то время как их более низкие дозы уничтожают свободные радикалы в клетках. Химическая структура полифенолов демонстрирует одно или несколько ароматических колец с одной или несколькими гидроксильными группами. В соответствии с их химической структурой они классифицируются как фенольные кислоты, флавоноиды, стильбены и изофлавоны.
Также хорошо знакомы мы и с сераорганическими соединениями – хотя зачастую даже не догадываемся об этом. Например, соли серосодержащих кислот используют в качестве моющих средств. В свое время получение солей алкилсерных кислот и сульфокислот стало революцией в применении поверхностно-активных веществ (ПАВ). Оно решило сразу несколько проблем, главной из которых был дефицит жиров как сырья для производства мыла. Самый знаменитый ПАВ – лаурилсульфат натрия, благодаря которому шампунь «не щиплет глазки».
Сульфокислоты — промежуточные продукты при синтезе ряда органических соединений (фенолов, аминов, карбоновых кислот, красителей). А сераорганические аминокислоты цистеин и метионин входят в состав белков человеческого тела.
Соединения серы как полезны, так и вредны. Так, например, сульфорафан обеспечивает химиопрофилактику рака груди, но эфирное горчичное масло, в котором содержится сера, оказывает токсическое воздействие на печень.
🟩 Метаболизм фитохимических веществ
Большинство фитохимических веществ имеют низкую биодоступность – то есть очень плохо усваиваются. Из-за этого многие из них достигают толстого кишечника и подвергаются воздействию кишечной микробиоты, становясь предметом так называемого микробного фитохимического метаболизма, который практически непредсказуемо влияет на их дальнейшие превращения.
Например, фитохимические вещества, представленные фитоэстрогенами – то есть изофлавонами и лигнанами, содержащимися в сое и еще ряде других растений, – могут влиять на риск развития рака молочной железы. У стерильных крыс, получавших диету с высоким содержанием изофлавонов сои, хорошо усваивались оба основных изофлавона сои – даидзеин и генистеин, но лигнан энтеролактон и метаболиты изофлавонов О-десметиланголензин и эквол у стерильных мышей в моче обнаружены не были (не абсорбировались), зато были обнаружены у мышей, которым пересадили фекальный микробиом человека.
Также известно, что полифенолы обладают определенным противомикробным действием, хотя их ингибирующий эффект, по-видимому, сильно различается в зависимости от конкретного полифенола и типа кишечных бактерий. Но ситуация имеет и свою обратную сторону: микробиом, в свою очередь, играет важную роль в метаболизме полифенолов.
Ну и наконец, глюкозинолаты. Глюкозинолаты в крестоцветных овощах превращаются в более активные изотиоцианаты ферментами, которые сосуществуют в растении, но инактивируются нагреванием; в этом случае преобразование глюкозинолатов в изотиоцианаты зависит от микробиома кишечника, и это преобразование блокируется антибиотиками и сильно различается у разных людей. Как и в случае с полифенолами, связь между глюкозинолатами и микробиомом, по-видимому, является двунаправленной. Было показано, что у крыс, которым переселили микробиом человека, потребление брюссельской капусты (крестоцветных, содержащих глюкозинолат) увеличивает выработку ацетата кишечными микробами. В исследовании же на людях диета с высоким содержанием овощей семейства крестоцветных, по-видимому, изменяет состав микробиома по сравнению с контрольной диетой, хотя выраженность эффекта очень разнится от человека к человеку.
🟩 Получение фитохимических веществ
«Классически» фитохимические вещества следовало бы получать напрямую из дикорастущих растений, но тут возникает сразу несколько проблем.
Во-первых, выращивание интактных растений в полевых условиях требует много времени и географически специфично, а при культивировании их в других регионах количество фитохимических веществ падает. Во-вторых, для выделения какого-то конкретного вещества в значительном количестве требуется большое количество растительного материала, что может поставить под угрозу местную экологическую среду, как это произошло, например, с видами Taxus brevifoli, тисом тихоокеанским и его разновидностями, из-за взрывного спроса на паклитаксел.
Современная наука считает перспективным решением этих проблем выращивание не всего растения, а культуры его клеток – ведь фитохимические вещества являются вторичными метаболитами, которые синтезируются после прекращения роста, то есть можно выделить только клетки, что ответственны за их синтез, а прочими пренебречь.
Однако из-за сложности биосинтеза фитохимических веществ и сложности контроля загрязнения в больших масштабах коммерческое производство фитохимических веществ до сих пор недоступно.
🟩 Научные перспективы фитохимических веществ
Открытие паклитаксела во многом подстегнуло рост исследований фитохимических веществ. Теперь не только Китай пересматривает всю свою базу традиционных травяных лекарств – множество стран во всем мире ищут полезные для здоровья человека вещества в эндемиках.
Основными направлениями фитохимических исследований на данный момент являются:
- скрининг мировой флоры на присутствие экдистероидов (то есть стероидных соединений растительного происхождения) методами радиоиммунного анализа, биотестирования и хроматографии;
- изучение изменчивости биохимических признаков в онтогенезе растений;
- установление химического состава как уже имеющихся в Фармакопеях видов растений, так и новых;
- выделение индивидуальных соединений из перспективных растений;
- установление химической структуры новых и идентификация известных веществ физико-химическими методами – инфракрасной, ультрафиолетовой, масс-спектрометрией и ядерно-магнитным резонансом;
- выявление биологической активности различных субстанций растительного происхождения и действующих веществ активного комплекса.
Фитохимические вещества сейчас рассматриваются как лекарственные препараты, активными компонентами которых являются т.н. «crude drugs», т.е. неочищенные, необработанные лекарственные средства (растительные ингредиенты) или их препараты (растительные продукты). К ним относятся и растительные лекарственные средства. По данным Федерального управления здравоохранения Германии, например, такой продукт целиком считаются активным компонентом, поэтому неудивительно, что исследования фитохимических веществ в первую очередь касаются исследований уже известных лекарственных трав.
Как бы то ни было, новостей у нас две: хорошая заключается в том, что из растений все еще можно получить высокоэффективные лекарственные соединения типа паклитаксела, а плохая – что за последние десятилетия количество таких открытий можно пересчитать буквально по пальцам. Ну и суперфуд в этом – совершенно не помощник.