Крошечные белки могут объяснить пользу для здоровья средиземноморской диеты

Фото из открытых источников

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Nutrition, предполагает, что польза для здоровья от средиземноморской диеты может быть обусловлена крошечными белками, вырабатываемыми внутри энергетических структур наших клеток. Исследователи обнаружили, что у пожилых людей, строго придерживающихся этого способа питания, наблюдается более высокий уровень двух микроскопических белков, защищающих от сердечно-сосудистых заболеваний и когнитивных нарушений. Эти результаты предлагают новое биологическое объяснение того, как диета, богатая оливковым маслом, рыбой и бобовыми, способствует здоровому старению на клеточном уровне.

Чтобы понять механизмы, лежащие в основе этих физиологических преимуществ, полезно заглянуть внутрь человеческой клетки. Большинство людей знакомы с митохондриями, которые действуют как микроскопические электростанции, вырабатывающие энергию, необходимую для выживания клетки. Митохондрии содержат свой собственный уникальный набор генетических инструкций, которые полностью отделены от основной ДНК, находящейся в ядре клетки.

В течение многих лет генетики считали, что некоторые небольшие участки митохондриальной ДНК не имеют практического применения. В ходе проекта «Геном человека» исследователи в значительной степени игнорировали эти крошечные генетические последовательности, поскольку они казались слишком короткими для кодирования функциональных молекул. В конце концов ученые поняли, что эти генетические коды на самом деле производят активные молекулы, называемые митохондриальными микропротеинами.

Эти микропротеины значительно меньше стандартных клеточных белков, но выполняют важные задачи по регулированию здоровья клеток и реагированию на стресс. Два специфических микропротеина, известные как гуманин и SHMOOSE, привлекли внимание своими мощными защитными свойствами. Предыдущие исследования связывали гуманин с улучшением чувствительности к инсулину, выживаемостью клеток и защитой от сердечно-сосудистых заболеваний.

Аналогичным образом, SHMOOSE, по-видимому, помогает защитить клетки мозга от структурных повреждений, часто наблюдаемых при болезни Альцгеймера. Поскольку митохондрии играют важную роль в переработке питательных веществ в организме, исследователи предположили, что повседневные пищевые привычки могут влиять на выработку этих защитных микропротеинов. Роберто Вичинанца из Университета Южной Калифорнии, возглавил группу исследователей, изучавших эту возможность. Пинхас Коэн из Университета Южной Калифорнии, был ведущим автором проекта. Вичинанца и его коллеги хотели выяснить, отличаются ли уровни гуманина и SHMOOSE в крови у людей, придерживающихся традиционной средиземноморской диеты. Средиземноморская диета делает акцент на цельнозерновых продуктах, фруктах, овощах, бобовых и оливковом масле, ограничивая при этом потребление красного мяса и сильно переработанных углеводов.

Медицинские специалисты широко рекомендуют этот тип питания для профилактики метаболических расстройств и поддержания общей функции сердечно-сосудистой системы. Исследовательская группа также ставила перед собой цель измерить маркеры окислительного стресса — биологического процесса, повреждающего клетки и ускоряющего старение. В процессе выработки энергии митохондрии естественным образом производят реактивные молекулы кислорода в качестве побочного продукта, подобно тому, как двигатель автомобиля производит выхлопные газы.

Когда организм вырабатывает слишком много этих реактивных молекул, часто под действием фермента Nox2, это приводит к окислительному стрессу. Исследователи предположили, что здоровое питание может повысить уровень микробелков, что, в свою очередь, может помочь подавить эту вредную окислительную активность.

Для проверки этих идей исследователи набрали 49 пожилых людей из кардиологической клиники в Риме, Италия. Средний возраст участников составлял примерно 78 лет, и изначально они были частью более крупной наблюдательной программы, посвященной нарушениям сердечного ритма. Медицинский персонал попросил пациентов заполнить стандартизированную анкету о питании, подробно описывающую их типичные пищевые привычки дома.

В анкете баллы начислялись в зависимости от частоты употребления участниками основных продуктов питания, таких как оливковое масло, рыба, фрукты и овощи. На основании полученных баллов исследователи разделили пациентов на две отдельные группы. Одна группа продемонстрировала высокую приверженность средиземноморской диете, а другая — низкую или среднюю.

Затем клиническая группа взяла у всех участников образцы крови натощак для измерения уровня циркулирующих в крови гуманина и SHMOOSE. Они также проанализировали кровь на наличие двух специфических химических маркеров, указывающих на присутствие клеточного окислительного стресса. Сотрудники лаборатории, оценивавшие образцы, не знали, к какой диетической группе принадлежал каждый пациент, что помогло предотвратить предвзятость наблюдений на этапе тестирования.

Когда исследователи сравнили результаты анализов крови с показателями соблюдения диеты, они заметили четкую физиологическую закономерность. У пациентов, строго придерживавшихся средиземноморской диеты, наблюдалась повышенная концентрация как гуманина, так и SHMOOSE в крови. Напротив, у группы с менее строгой диетой отмечались сравнительно более низкие уровни этих микроскопических белков.

При сравнении основных показателей липидного профиля, таких как общий холестерин и триглицериды, между двумя группами статистически значимых различий выявлено не было. Однако различия в концентрации микропротеинов были отчетливо видны во всей когорте пациентов.

Затем исследователи проанализировали отдельные компоненты пищи, чтобы определить, какие из них оказывают наиболее сильное физиологическое воздействие. Они обнаружили, что у пациентов, которые ежедневно употребляли не менее одной столовой ложки оливкового масла и ели минимальное количество рафинированного белого хлеба, наблюдался самый высокий уровень SHMOOSE. В то же время повышенный уровень Humanin был выявлен у пациентов, которые регулярно употребляли оливковое масло, рыбу и несколько порций бобовых каждую неделю.

«Эти микропротеины могут выступать в качестве молекулярных посредников, которые преобразуют то, что мы едим, в то, как функционируют и стареют наши клетки», — сказал Вичинанза. Он отметил, что этот недавно обнаруженный биологический механизм помогает объяснить, почему именно этот конкретный тип питания так эффективен для поддержания физического здоровья в течение длительного времени.

Помимо увеличения уровня микропротеинов, исследователи наблюдали обратную зависимость между гуманином и Nox2, ферментом, ответственным за повреждение клеток. У пациентов с более высоким уровнем циркулирующего гуманина отмечался более низкий уровень активности Nox2 и меньшее количество маркеров общего окислительного стресса. Эта обратная корреляция предполагает, что гуманин может активно блокировать фермент, препятствуя образованию вредных молекул кислорода в кровотоке.

Коэн отметил, что эти крошечные белки становятся ключевыми регуляторами процессов старения. «Они связывают функцию митохондрий с такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера и сердечно-сосудистые заболевания, а теперь, потенциально, и с питанием», — сказал Коэн. Исследователи предполагают, что диета обеспечивает двойную пользу, предлагая природные растительные антиоксиданты и одновременно повышая уровень защитных микробелков.

Хотя полученные данные дают новый взгляд на питание и здоровье клеток, авторы признают некоторые ограничения своей работы. Проект основывался на наблюдательном дизайне, а это значит, что он не может однозначно доказать, что диета напрямую вызвала изменения в уровнях микробелков. Относительно небольшое количество участников и их специфический возрастной диапазон также означают, что результаты могут не автоматически распространяться на более молодую, более широкую популяцию.

Кроме того, анкета о питании давала упрощенное представление о пищевых привычках, а не исчерпывающий учет ежедневного потребления пищи. Исследователи не отслеживали другие факторы образа жизни, такие как ежедневная физическая активность, которая также может влиять на функцию митохондрий и общее метаболическое здоровье. Участники также имели умеренные сопутствующие заболевания, которые могли повлиять на то, как их организм естественным образом вырабатывал эти белки.

Для подтверждения этих первоначальных наблюдений в будущих исследованиях необходимо будет использовать контролируемые диетические вмешательства. В рамках этих будущих проектов ученые будут активно изменять рацион участников в течение определенного периода времени и измерять возникающие колебания уровня микробелков. Если клинические испытания подтвердят полученные результаты, медицинские работники смогут в конечном итоге использовать гуманин и SHMOOSE в качестве простых маркеров крови для отслеживания того, насколько хорошо пациент соблюдает рекомендации по питанию.

В конечном итоге исследователи надеются преобразовать эти биохимические открытия в персонализированные планы питания, замедляющие процесс старения. Понимая, как именно конкретные продукты взаимодействуют с митохондриями клеток, врачи однажды смогут назначать диеты, максимально адаптированные под конкретные потребности клеток. А пока это исследование предлагает еще одну биологическую причину отдавать приоритет цельнозерновым продуктам, оливковому маслу и бобовым за обеденным столом.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний