Одно из важнейших мест в жизненных процессах занимает окислительно-восстановительный динамический гомеостаз, а его сдвиги в неблагоприятных условиях сопровождаются окислительным стрессом (ОС) – причиной большинства патологических состояний [1]. Коррекция последствий ОС природными антиоксидантами (антоцианами и каротиноидами) составляет основу лечебно-профилактических (ЛП) стратегий хронических заболеваний [2].
В последние годы показано, что, кроме указанных антиоксидантов, антиоксидантную активность (АОА) проявляют также водорастворимые азотсодержащие растительные пигменты беталаины, впервые выделенные из корнеплодов красной свеклы обыкновенной Beta vulgaris (отсюда и тривиальное их название) [3]. Беталаины синтезируются в растениях на основе беталамовой кислоты с включением азотистого ядра в двух модификациях: фиолетово-бордовых бетацианинов и желтых бетаксантинов; идентифицировано 78 их разновидностей в растениях 17 семейств порядка гвоздикоцветных Caryophyllales и в некоторых высших грибах [4]. Первые же результаты экспериментов на животных и клинических наблюдений продемонстрировали многообещающие перспективы беталаиновой терапии [5, 6].
Однако лечебные свойства беталаинов изучены еще недостаточно полно, а научные сообщения о них размещены в многочисленных разрозненных изданиях, при этом затрудняется сравнительно-обобщенное представление об их ЛП возможностях в практической медицине, что и послужило поводом для проведения настоящего обзора.
Целью работы являлись обзор и анализ публикаций о лечебных и профилактических возможностях малоизученных антиоксидантов беталаинов при угрожающих патологических состояниях.
Материалы и методы исследования
Для достижения цели было рассмотрено 158 источников за последние 10 лет в библиографических базах данных Scopus, Medline, Google Scholar, для анализа отобрано 35 наиболее валидных публикаций.
Безусловно, первоочередной интерес представляют ЛП мероприятия, направленные на снижение рисков наиболее угрожающих патологических состояний. Среди них, по-видимому, можно выделить (не считая травм и инфекций) сердечно-сосудистые, легочные и онкологические заболевания, деменции, сахарный диабет [7], а также поражения почек, ЛП эффектам беталаинов относительно которых в основном и посвящен настоящий обзор.
Результаты исследования и их обсуждение
Проведенный обзорный анализ показывает, что в ЛП практике сердечно-сосудистых заболеваний беталаины имеют двоякое значение: во-первых, как антиоксиданты они корригируют последствия ОС, и, во-вторых, являются единственными природными пищевыми поставщиками оксида азота (NO) [8], играющего решающую роль в регуляции многих физиологических процессов, в частности сердечно-сосудистого гомеостаза [9]. Действительно, у пациентов, например, с ишемической болезнью сердца, получавших богатые беталаинами пищевые добавки из красной свеклы и опунции (Opuntia stricta), улучшалось самочувствие [10], снижалось содержание общего холестерина, триглицеридов и липопротеидов низкой плотности в крови, а также нормализовалось артериальное давление [11] и уменьшалась жесткость сосудов [12], что, по-видимому, дает основания рассматривать указанные пигменты как новые средства ЛП мероприятий сердечно-сосудистых заболеваний.
Применение беталаинов в лечении заболеваний легких только начинает изучаться. На животных моделях получено, что беталаины эффективно снижают инфильтрацию воспалительных клеток в лаважной жидкости, уровни иммуноглобулинов IgE и цитокинов у мышей, страдающих астмой [13]. Вместе с тем, однако, в других работах показано [14], что свекольный сок в эксперименте усугубляет астму и усиливает воспаление бронхов, но для здоровых животных безопасен и не влияет на состояние дыхательных путей, при этом рекомендуется при легочной астме избегать употребления свеклы. Указанные противоречия, возможно, обусловлены недостаточностью экспериментальной базы; во всяком случае, применимость беталаинов при легочной астме требует дальнейших уточнений, расширенных экспериментальных исследований и клинических наблюдений.
Беталаины оказывают также ЛП действие при токсических деструктивных поражениях и нарушениях обменных процессов легких, о чем свидетельствуют, например, полученные на животной модели данные [15] о защите легких беталаинами при поражениях паракватом (N,N’-диметил-4,4’-дипиридилия дихлорид, 20 мг/кг веса, внутрибрюшинно однократно). Применение бетанина (25 и 100 мг/кг перорально за 3 дня до и через 2 дня после введения параквата) сопровождалось дозозависимым значительным снижением выраженности гистологических изменений, соотношений масс легких, проницаемости и нейтрофильной инфильтрации легочной ткани, активностей малонового диальдегида, миелопероксидазы и супероксиддисмутазы, а также уровней прогностического белка клаудина-4, провоспалительных цитокинов (TNF)-α и IL-10, универсального каппа-фактора транскрипции за счет антиоксидантных и противовоспалительных механизмов. Судя по приведенным данным, бетанины как вспомогательные средства, а столовая свекла как функциональный продукт питания, вероятно, полезны при лечебной коррекции в случаях острых химических повреждений легких.
Онкологические проблемы усложняются высокой токсичностью традиционных химиотерапевтических средств, что вызывает необходимость поиска новых – малотоксичных, но в то же время подавляющих канцерогенез лекарственных средств. Одной из причин канцерогенеза является ОС. Различные антиоксиданты, в том числе и пигменты красной свеклы, на нескольких линиях раковых клеток in vitro продемонстрировали высокий химиопрофилактический потенциал. В частности, показано [16], что свекольный сок (79,3 мг/100 мл бетаксантинов и 159,6 мг/100 мл бетацианинов) защищает от канцерогенеза, вызываемого пищевым N-нитрозодиэтиламином, присутствующим часто в рыбных и мясных копченостях, и при этом значительно снижает повреждение ДНК в лейкоцитах крови; суммарные пигменты красной свеклы ингибируют индукцию опухолей легких, кожи, печени и пищевода и активируют апоптоз [17], что вместе взятое указывает на перспективность использования беталаинов в качестве химиопрофилактических средств разных видов рака.
Перепроизводство или внедрение в организм свободных радикалов извне сопровождается ОС, повреждением дофаминергических нейронов головного мозга, нарушениями работы центральной нервной системы и, как следствие (особенно в старческом возрасте) – прогрессирующей деменцией, расстройствами умственных, когнитивных функций, при этом антиоксиданты служат основными агентами ликвидации последствий ОС [18, 19]. В эксперименте на животных моделях нейродегенерации показано [20], что беталаины (10–20 мг/кг ежедневно в течение четырех недель) снижают выраженность повреждений головного мозга, расстройств памяти и другой симптоматики, сходной с болезнью Альцгеймера, повышают способность к обучению и снижают уровни перекисного окисления липидов, а экстракты из плодов опунции (Opuntia ficus-india) проявляют нейротерапевтическую эффективность благодаря нейромодулирующим свойствам [21]. Беталаины, инактивируя свободные радикалы и активные формы кислорода, предохраняют от окислительного повреждения дофаминергические нейроны, могут составлять основу ЛП мероприятий деменции.
По данным нефрологических клинических наблюдений сообщается, что применение беталаинов способствует предотвращению возникновения и прогрессирования нефритов и улучшает общее состояние пациентов [22], а «свекольная» диета улучшает клинику при хронической почечной недостаточности [23]. По-видимому, указанные агенты – перспективные терапевтические инструменты при нефропатологиях разной этиологии.
Комплекс нарушений обменных процессов, или метаболический синдром (МС), обычно неразрывно связанный с ОС, нередко сопровождается сахарным диабетом второго типа (СД2) и снижением качества жизни [24]. В литературе [25] имеются указания, что беталаины красной свеклы уменьшают выраженность МС, снижают гликемию на 40% и уменьшают риски развития СД2. Однако красная свекла содержит сахара в довольно высоких концентрациях, поэтому употребление самих корнеплодов свеклы, водных экстрактов или сока из них при СД2 совершенно противопоказано. Для устранения этого недостатка предлагается [26] продукты красной свеклы предварительно сбраживать для освобождения от сахаров; указывается, что при этом уменьшение содержания бетацианинов и бетаксантинов невелико, не превышает 5,1 и 2,6% соответственно. Выявление возможностей применения для лечения СД2 беталаинов в «чистом виде» требует, по-видимому, специальных исследований.
Относительно применения свекольных пигментов при «не остро угрожающих» состояниях сообщается, что, например, обогащенные беталаинами пищевые добавки повышают остроту зрения и оказывают защитные эффекты от глаукомы [27]. Небезынтересно для спортсменов также отметить, что потребление концентрата сока красной свеклы (100 мг внутрь в течение шести дней) улучшает достижения легкоатлетов на дистанции 5 км [28], а беталаины, как известно, не считаются допингом.
Широта терапевтического действия беталаинов сочетается с чрезвычайно низкой токсичностью. Фармакокинетические исследования на добровольцах, получавших внутрь 500 г мякоти плодов кактусовой груши, содержащей 28 мг индиаксантина и 16 мг бетанина, показали, что максимальные концентрации беталаинов в плазме крови достигаются через 3 ч, а снижение до «следовых» количеств – через 12 ч после приема [29]. Здоровым людям с профилактической целью рекомендуется ежедневная доза беталаинов 50–100 мг [30].
Однако беталаины, как и многие другие антиоксиданты, чувствительны к теплу и кислороду, разрушаются или деградируют, хотя и не так быстро, как, скажем, антоцианы, при хранении растительного сырья, что требует поиска специальных технологических приемов его переработки [31].
Сравнительный анализ ЛП эффектов показывает, что беталаины и фитопрепараты красной свеклы оказывают аналогичное по сравнению с другими известными антиоксидантами (антоцианами [18] и каротиноидами [32]) действие в отношении наиболее угрожающих заболеваний, за исключением случаев с астмой, где имеется еще много неясностей, и СД2, при котором противопоказан сахар свеклы. В остальном беталаины и обогащенные ими продукты нетоксичны и являются многообещающей альтернативой дополнительной терапии заболеваний, связанных с ОС [33]. Хотя беталаины и уступают антоцианам и каротиноидам по своей АОА [34], но имеют более широкую распространенность, высокую биологическую доступность в связи с хорошей растворимостью в воде и сравнительно низкую стоимость. Столовая красная свекла – неприхотливая, довольно урожайная («Бордо односемянная» дает до 470 ц/га), экономически эффективная сельскохозяйственная культура с высокой лежкоспособностью корнеплодов [35]. Мировой рынок свекольного сока возрастает ежегодно в среднем на 5%, и эта тенденция, по мнению специалистов, довольно устойчива, а употребление препаратов из красной свеклы одобрено Европейским управлением по безопасности пищевых продуктов и Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США [8].
Выводы
Свекла является доступным источником группы биологически активных соединений, демонстрирующих широкий спектр полезных для здоровья свойств – противовоспалительную, антиоксидантную и химиопрофилактическую активности; кроме того, беталаины являются единственными пищевыми поставщиками оксида азота – важнейшего компонента в регуляции многих обменных процессов и сердечной деятельности. Тем не менее, остаются еще недостаточно изученными вопросы, связанные, например, с фармакодинамикой разных беталаинов, что необходимо для более глубокого понимания их биологических функций. Недостаточно изучена сравнительная эффективность беталаинов относительно соответствующих известных фармакопейных препаратов и слабо разработаны эффективные щадящие технологии создания беталаинсодержащих фитопрепаратов.
1. Благодаря токсикологической безопасности, доступности, низкой цене и благоприятному воздействию на здоровье целесообразно включение беталаинов в пищевую промышленность и смежные отрасли, что способствует преодолению рисков наиболее угрожающих патологических состояний.
2. Дальнейшие исследования беталаинов должны быть направлены на изыскание фармакокинетических и фармакодинамических параметров беталаиновой терапии.
Библиографическая ссылка
Колдаев В.М. ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПИГМЕНТОВ КРАСНОЙ СВЕКЛЫ ПРИ НАИБОЛЕЕ УГРОЖАЮЩИХ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2024. – № 5. – С. 46-50;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=13633 (дата обращения: 17.07.2024).