Введение
Хлорофиллы (Хл), зеленые пигменты циклической тетрапиррольной химической природы с центральным атомом Mg, являющиеся основными компонентами фотосинтетических систем, ингибируют свободные радикалы и проявляют высокую антиоксидантную активность (АОА), в высших растениях встречаются в двух структурно близких разновидностях – хлорофилл-a и хлорофилл-b [1, с. 2]. Когда было обнаружено, что при потреблении обогащенной Хл растительной пищи снижаются риски хронических заболеваний, интересы медицины к этим пигментам значительно возросли. Однако результаты публикаций о лечебных эффектах Хл распечатаны в многочисленных разнообразных изданиях, и для анализа требуются специальные подборки, хотя бы по основным аспектам поддержания здоровья, что послужило поводом настоящего обзора.
Цель работы состояла в обзоре и анализе публикаций о лечебно-профилактических возможностях Хл при наиболее угрожающих патологических состояниях.
Материалы и методы исследования
Был произведен поиск в библиографических базах Web of ScienceTM, Scopus®, Medline, Google Scholar и Library, просмотрено 68 источников, для анализа отобрано 12 наиболее валидных публикаций, отображающих результаты применения Хл в онкологии, при ожирении и нейродегенерации (НД).
Результаты исследования и их обсуждение
Канцерогенез – важнейшая проблема мировой медицины, усложняющаяся высокой системной токсичностью традиционных химиотерапевтических препаратов. Поиски подавляющих развитие опухоли и при этом малотоксичных агентов ведутся в ряду антиоксидантов, в том числе среди Хл. В ранее проведенных (1995–2008 гг.) экспериментальных исследованиях было обнаружено, что Хл замедляет развитие рака кожи аутобредных мышей и защищает от биомаркеров канцерогенеза в печени и толстой кишке крыс. Предполагалось, что противоопухолевые свойства Хл обусловлены образованием его комплексов с канцерогенами, при этом снижается активность последних и индуцируется апоптоз раковых клеток. Далее показано, что Хл задерживает развитие рака легких, а при экспериментальном раке поджелудочной железы дериваты хлорофилла оказывают антипролиферативное действие, существенно изменяя окислительно-восстановительную среду раковых клеток, благодаря своей АОА [1, с. 4].
В онкологии находят применение богатые Хл ростки пшеницы обыкновенной (Triticum aestivum L.). Препараты из них в виде соков, таблеток и порошков в лабораторных исследованиях in vitro показали антиканцерогенный эффект и определили его возможный механизм как апоптоз раковых клеток; в клинических испытаниях продемонстрировали снижение последствий окислительного стресса и синергизм с химиотерапевтическими средствами, достоверно повышая их эффективность и ослабляя побочные эффекты, что, по мнению авторов [2], указывает на перспективность использования указанных препаратов в качестве дополнительных средств профилактики и лечения рака.
В последние годы интенсивно развивается так называемая «фотодинамическая терапия» (ФДТ), представляющая собой двухэтапное лечение, включающее введение больному фотосенсибилизирующего препарата и облучение активирующим светом с определенной длиной волны, что в сочетании с молекулярным кислородом вызывает гибель облученных клеток. В онкологии в качестве фотосенсибилизатора используется, как правило, Хл, модифицированный заменой центрального атома Mg на Zn или Cu, что повышает хлорофилловую АОА в несколько раз, и наноинкапсулированный в полимер (например, в белок), который вводится в опухоль. Затем пораженные ткани облучаются светом с длиной волны, соответствующей или близкой к максимуму поглощения Хл (обычно красное лазерное излучение). Поглощение молекулами фотосенсибилизатора квантов света приводит к фотохимическим реакциям, обеспечивающим гибель клеток [1, с. 6]. В экспериментах модифицированный инкапсулированный Хл, взятый в качестве фотосенсибилизатора, сохранялся в плазме онкологических больных до 6 недель, не проявляя токсичности, и ФДТ успешно использовалась при лечении рака легких. В случаях рака мочевого пузыря человека после сеансов ФДТ наблюдались клетки с кариопикнозом, фрагментацией ядра, конденсацией хроматина, набуханием митохондрий, вакуализацией цитоплазмы и с другими типичными признаками апоптоза раковых клеток; кроме того, ФДТ предотвращала метастазирование, что в онкологии немаловажно [3]. Противоопухолевый эффект ФДТ с применением модифицированного Хл, инкапсулированного в полимер стирола и малеиновой кислоты, продемонстрированный на моделях саркомы мышей S180 и толстой кишки C26, а также мочевого пузыря человека, обеспечивался ингибированием супероксиддисмутазы при наличии активных форм кислорода [4].
Немаловажной проблемой современной медицины является прогрессирующий рост контингентов людей с избыточной массой тела, страдающих ожирением, возникающим в основном при гиподинамии, усиленном питании или вследствие патологических расстройств обмена. В ряде работ описаны попытки использования Хл для борьбы с ожирением. Так, в экспериментах in vitro на культуре жировых клеток 3T3-L1 показано, что ХЛ, экстрагированный из людвиги восьмидольной (Ludwigia octovalvis (Jacq.) P.H. Raven) и очищенный до 99,4 %, эффективно подавлял рост и индуцировал апоптоз адипоцитов за счет интенсификации «рецептора смерти» CD95 (APO/CD95), а также снижения уровня регуляторных белков Bax, Bcl-2 и активации протеолитического фермента каспазы-3, что подтверждается фрагментацией ДНК; одновременный анализ распределения клеточного цикла показал, что Хл при концентрации 30 нМ в культуральной жидкости вызывает зависящее от времени увеличение апоптотических клеток, а прогрессирование клеточного цикла останавливается в фазе покоя G0/G1 [5]. Приведенные данные свидетельствуют о том, что проапоптотические и регуляторные белки вместе с протеолитическими ферментами играют значительную роль в вызванном Хл апоптозе адипоцитов, при этом молекулярной мишенью адипогенеза является апоптозный антиген PPAR. Таким образом, Хл может оказывать ингибирующее действие на накопление липидов и подавление дифференциации адипоцитов посредством снижения экспрессии апоптозного антигена.
В других работах продемонстрировано, что Хл, полученный ультразвуковой экстракцией из микроводоросли спирулины большой (Arthrospira Sitzenberger ех Gomont), подавлял адипогенез и липогенез и оказывал противоожирительное действие в преадипоцитах культуры 3TЕ3-L1 в результате блокирования экспрессии ключевых адипогенных и липогенных белков, татаких как C/EBPα, PPAPγ и P2 во время дифференции, при этом снижались масса тела, жировая масса, содержание триглицеридов и общего холестерина в сыворотке крови мышей, получавших ВЖД [6]. В экспериментах на крысах Sprague-Dawley, получавших ВЖД (46 % жира, 18 % белка и 36 % углеводов), выявлено, что добавление тилакоидов 0,33 г/грамм корма сопровождается уменьшением аппетита, снижением времени опорожнения желудка и потерей массы тела, по-видимому, в результате модуляции микрофлоры кишечника [7].
Естественную тревогу педиатров вызывают избыточная масса и ожирение детей, что указывает на необходимость разработки профилактических «противоожирительных» стратегий, начиная с самого раннего возраста. Первые попытки апробации указанных разработок проведены в эксперименте на самцах мышей C57BL/6J в возрасте трех недель, содержащихся в свободных от патогенов условиях, где показано, что при ВЖД (60 % ккал на долю жиров) ежедневное введение Хл, экстрагированного из листьев шпината огородного (Spinacia oleracea L.) в дозе 0,18 мг/10 г массы тела снижает такие показатели ожирения, как масса тела, накопление белой жировой ткани, содержание липидов в сыворотке крови, толерантность к глюкозе, способствует здоровому контролю массы тела и подавляет развитие явлений ожирения в позднем возрасте [8].
Считается, что микрозелень (редька, амарант, капуста), с высоким содержанием Хл и др. биологически активных веществ, но с малым количеством сахаров наиболее полезны для антиожирительной профилактики и рекомендуется ежедневное употребление в качестве суперпродуктов или функционального питания [9].
В настоящее время почти 50 млн людей во всем мире страдают от деменции, а по оценкам ВОЗ из-за возрастных, неблагоприятных экологических обстоятельств и наследственных факторов ожидается к 2030 г. увеличение этого контингента в 1,5 раза, среди которых болезнь Альцгеймера (БА) будет занимать 60–70 % [10]. Основной причиной развития и прогрессирования НД служит оксидативный стресс, возникающий при дисбалансе между повышенной выработкой свободных радикалов и антиоксидантной защитой организма и вовлекающий в силу этого в развитие и прогрессирование нейродегенеративных заболеваний, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона. При этом одним из способов оказания Хл нейропротекторного действия, по-видимому, могут являться его антиоксидантные свойства [1, с. 4]. Изучение возможностей Хл в профилактике деменции только начинается. Антиоксидантная активность Хл позволяет нейтрализовать свободные радикалы и уменьшать окислительное повреждение клеток мозга. Купируя последствия окислительного стресса, Хл могут способствовать сохранению структуры и функции нейронов головного мозга, потенциально замедляя начало или прогрессирование НД расстройств. Показано, что предварительное применение Хл оказывало нейропротекторное действие у мышей, подвергнутых церебральной ишемии с последующей реперфузией, уменьшая размеры инфаркта мозга, увеличивая кратковременную память, ослабляя расстройства координации движений и усиливая реакцию бокового толчка, указанные защитные эффекты были приписаны антиоксидантной активности хлорофиллов [1, с. 16]. В исследованиях последних лет о полном излечении БА, разумеется, не может быть и речи, а только о ее профилактике или купировании симптомов, во всяком случае включение в рацион богатых Хл продуктов способствует здоровью мозга, профилактически обеспечивает защиту от нейродегенеративных расстройств и улучшает когнитивные функции [11].
Особенно высокую профилактическую эффективность при БА и амиотрофическом склерозе [12], потенциального снижения восприимчивости НД оказывают микроводоросли, в частности спирулина большая (Arthrospira Sitzenberger ex Gomont) и ее препараты, нейтрализующие свободные радикалы, защищающие от снижения когнитивных способностей и потенциально предотвращающие повреждение нейронов [11].
Таким образом, хлорофиллы, благодаря своей АОА, нейтрализуя свободные радикалы, уменьшают окислительное повреждение нейронов головного мозга и тем самым оказывают антиоксидантную защиту при развитии и прогрессировании таких НД заболеваний, как болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона.
Заключение
Библиография последнего десятилетия свидетельствует, что Хл и его дериваты, инициируя апоптоз раковых клеток, особенно в экспериментах с ФДТ, оказывают противораковое действие и способствуют снижению рисков онкологической заболеваемости, купируют нарушения процессов метаболизма липидов, задерживают развитие адипоцитов и могут служить потенциальными терапевтическими средствами профилактики абдоминального ожирения, а за счет снижения последствий окислительного стресса, являющегося ведущим фактором в генезе повреждений нейронов головного мозга, проявляют нейрозащиту от деградации, тем самым проявляют лечебно-профилактические свойства в наиболее угрожающих патологических состояниях при употреблении в «чистом» виде или в составе зеленых овощных продуктов. Приведенные выше результаты дают оптимистические прогнозы оздоровительного применения Хл, лечебно-профилактические эффекты которых, судя по опубликованным данным, обусловлены в основном антиоксидантными свойствами. К тому же использование Хл практически весьма несложно при довольно широком распространении этих пигментов в природе, в зеленых растительных продуктах питания.
Однако наряду с многообещающими перспективами нельзя не заметить в первую очередь, что при предложении или вовлечении в лечебный процесс каких-либо агентов необходимы сопоставления их с имеющимися «на сегодня» лекарственными средствами с целью оценки действительной эффективности внедряемого. Какое место, к примеру, занимают Хл по своей антираковой эффективности среди сотен существующих химиотерапевтических средств? Об этом в публикациях умалчивается.
В подобранных публикациях рассматриваются антиожирительные свойства Хл, связанные с его АОА, влияние его на генез адипоцитов или пути обмена жиров в организме только на моделях ВЖД. Но кроме издержек питания развитие ожирения могут вызывать патологические расстройства церебральной или гормональной регуляции обмена, однако в этих аспектах применение Хл в публикациях не затрагивается (вероятно, это связано с затруднениями моделирования на животных, например, «эндокринного» ожирения).
Представления о нейропротекторных эффектах Хл все еще находятся на ранних стадиях, и, конечно, необходимы уточняющие исследования для выяснения механизмов его действия. Имеющиеся данные свидетельствуют пока лишь о том, что включение в рацион продуктов, богатых Хл, может потенциально обеспечивать защиту от НД, что наряду со здоровым образом жизни имеет, безусловно, большое значение для здоровья головного мозга.
Немаловажно отметить и то, что в зеленых растительных пищевых продуктах, скажем, в листьях кроме Хл на самом деле присутствуют и другие разнообразные биологически активные вещества, например, антиоксиданты (каротиноиды, антоцианы), которые могут вносить свой вклад в генез патологических состояний, однако в подавляющем большинстве проанализированных публикаций это, как правило, не оговаривается. Кроме того, поскольку Хл нерастворим в воде, то становятся важными вопросы его биодоступности и преобразования в желудочно-кишечном тракте при переваривании зеленой растительной пищи, а также его устойчивости в условиях технологической обработки растительного сырья, что изучено недостаточно полно.
Учитывая указанное, судить о действительной эффективности Хл в практической медицине пока затруднительно. Отсутствие надежных клинических испытаний и последующих исследований на людях также приводит к необходимости уточнения реальных лечебных свойств Хл. Но все же отмеченные пробелы и недоработки в исследованиях не должны затемнять потенциальную полезность использования Хл, а более углубленные тщательные исследования следует продолжать, хотя бы уже по тому, что эти пигменты – непременная составляющая нашего повседневного питания и знать их действительное воздействие на организм совершенно необходимо.
В завершение работы можно сделать такие выводы:
1. Лечебно-профилактические эффекты Хл и его дериватов обусловлены в основном их антиоксидантными свойствами.
2. Устранение последствий окислительного стресса с помощью Хл может быть полезным в лечебно-профилактических мероприятиях при абдоминальном ожирении, а вызываемый апоптоз раковых клеток – для профилактического снижения рисков канцерогенеза.
3. Хлорофиллы оказывают нейрозащиту за счет уменьшения напряженности окислительного стресса – ведущего фактора в генезе повреждений нейронов головного мозга.
4. Будущие исследования должны быть направленными на разработку устойчивых хлорофилл-содержащих фито-препаратов, для оценки эффективности которых необходимы клинические испытания и сопоставления с соответствующими лекарственными средствами согласно фармакологических закономерностям.
Автор декларирует отсутствие конфликтов интересов при публикации настоящей статьи и неправомерного использования объектов интеллектуальной собственности, объектов авторского права в полном объеме в соответствии с действующим законодательством РФ.