В.А. Тутельян.
Институт питания Российской академии медицинских наук, Москва.
А.А.Покровский
Метаболические аспекты фармакологии и токсикологии пищи".
Пища - определение гораздо более емкое, чем это принято представлять. Это комплекс многих сотен тысяч веществ, каждое из которых обладает определенной мерой биологической активности. Пищу следует рассматривать не только как источник энергии и пластических веществ, но и как весьма сложный фармакологический комплекс.
Биологически активные добавки к пище: взгляд в прошлое.
Биологически активные добавки к пище (БАД) или food supplements, nutraceuticals, parapharmaceuticals - термины, вошедшие в современную медицину сравнительно недавно. Однако поиск и применение с профилактическими и лечебными целями различных активных природных компонентов растительного и животного происхождения известны с глубокой древности. Еще до новой эры в Египте, Китае, Тибете, Индии и других странах Востока сложились довольно стройные системы терапии различных заболеваний путем использования растительных и животных препаратов, а в начале новой эры К.Галеном впервые были разработаны технологические приемы изготовления лекарств (настоев, экстрактов, порошков) из природного сырья. Достижения химии XIX - начала XX веков, особенно в области органического синтеза, сделали революцию в фармакологии и оттеснили на задний план природные лекарственные средства. Чистые химические соединения с известной структурой, их высокая эффективность и точность дозирования, узкая направленность действия и минимальные побочные эффекты на фоне почти не ограниченных возможностей современной химии - вот те достаточно убедительные аргументы, которые до недавнего времени не позволяли делать сколько-нибудь оптимистических прогнозов в области так называемой традиционной медицины. Однако такого рода взгляды оказались ошибочными. Последние годы характеризуются бурным развитием новой, пограничной между наукой о питании и фармакологией области знаний, которую можно назвать фармаконутрициологией. Предпосылками развития этой науки являются:
Здоровье человека в значительной степени определяется его пищевым статусом, то есть степенью обеспеченности организма энергией и целым рядом, в первую очередь эссенциальных (незаменимых) пищевых веществ.
Здоровье может быть достигнуто и сохранено только при условии полного удовлетворения физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах. Любое отклонение от так называемой формулы сбалансированного питания приводит к определенному нарушению функций организма, особенно если эти отклонения достаточно выражены и продолжительны во времени.
В своей монографии "Роль биохимии в развитии науки о питании" А.А. Покровский писал: "...влияние питания является определяющим в обеспечении оптимального роста и развития человеческого организма, его трудоспособности, адаптации к воздействию различных агентов внешней среды, и в конечном итоге можно считать, что фактор питания оказывает определяющее влияние на длительность жизни и активную деятельность человека".
Развивая идеи А.А. Покровского о том, что именно "...структура пищи, которую в течение многих тысячелетий получали отдельные биологические виды из окружающей среды, формировала энзиматические констелляции и типы обмена" и что "...одной из наиболее общих закономерностей, определяющей процессы ассимиляции пищи на всех этапах эволюционного развития от микробной клетки до человека, является правило стереохимического соответствия ферментных систем организма химическим структурам пищи", можно с определенной степенью условности заключить, что эссенциальность отдельных пищевых веществ для сегодняшнего человека является отражением пищевого статуса древнего человека. По-видимому, в первую очередь, вследствие широкой доступности в прошлом многих пищевых веществ, человек утерял некоторые ферментные системы, ответственные за их эндогенный синтез. Иными словами, пища сформировала человека, а существующий в настоящее время определенный метаболический дисбаланс человека с природой является следствием активной деятельности самого человека.
Действительно, диета наших предков - собирателей-охотников (1-3 млн лет назад), хотя и была смешанной, включала очень широкий спектр преимущественно растительной пищи (корни, ягоды, семена, орехи, листья) и значительно меньшее количество животной (в случае удачной охоты). При этом их энерготраты были весьма существенны и нередко превышали 5-6 тыс. ккал в день.
Развитие оседлости, земледелия и скотоводства (около 10 тыс. лет назад) автоматически резко сузило спектр доступной пищи, а расширение кулинарных возможностей и способов переработки и хранения пищи привело к дополнительным потерям ряда пищевых веществ. Но энерготраты были еще значительными (на уровне 4,5-5 тыс. ккал в день), и в этом достаточно большом по объему наборе продуктов дефицит отдельных пищевых веществ не имел места.
XX век внес коренные изменения как в образ жизни, так и в структуру питания современного человека. С одной стороны резко (почти в 2 раза) сократились энерготраты и в большинстве развитых стран они достигли, по-видимому, критического уровня (около 2,2-2,5 тыс. ккал/день на человека). Такой малый объем натуральной пищи при практически неизменной с прошлых времен пищевой плотности (то есть насыщенности продукта пищевыми веществами, в частности, незаменимыми) не позволяет даже чисто теоретически обеспечить организм человека всеми необходимыми пищевыми веществами. Прежде всего это касается так называемых микронутриентов, присутствующих в пище и необходимых человеку в миллиграммовых или даже микрограммовых количествах (витамины, микроэлементы).
Существенный вклад в потерю микронутриентов вносят современные приемы технологической и кулинарной обработки пищи, широкое применение таких пищевых добавок, как антиоксиданты, консерванты, эмульгаторы, красители и др.
Что же представляют собой основные законы здорового, рационального питания?
Закон первый. Это закон, декларирующий необходимость соответствия энергетической ценности суточного рациона (его калорийности) суточным энерготратам человека; 98% людей, независимо от их желания, находятся в сфере влияния этого закона природы.
В то же время для экономически развитых государств на первое место в последние годы выходит проблема нарушения большой частью населения этого закона в сторону потребления с пищей большего количества энергии, чем оно тратит. Мы едим больше (по количеству потребляемой энергии), чем необходимо нашему организму. Энерготраты человека индустриального общества постоянно снижаются: мы мало двигаемся, мало физически трудимся, тратим недопустимо мало энергии. Услуги цивилизации - автомобили, метро, лифт, центральное отопление и водопровод и т.д. - обходятся нам боком. За все это человечество расплачивается собственным здоровьем, поскольку человек не может столь же быстро, как развивается прогресс, отреагировать на снижающиеся энерготраты снижением потребления пищи.
Привычки в питании - это наиболее консервативные привычки человека. Их порой невозможно изменить в течение десятилетий. Мы любим вкусно поесть и это является частью общей культуры человечества. В силу этого консерватизма и существуют, не рушатся, национальные кухни.
Именно по причине несбалансированного, нерационального питания, большего потребления энергии, чем это требуется для организма, сегодня более 55% населения России старше 30 лет имеет избыточную массу тела. У женщин эта патология фиксируется в 60%, а у мужчин - в 50% случаев. Это является одной из ведущих причин широкого распространения среди населения заболеваний сердечно-сосудистой системы - атеросклероза, инфаркта миокарда, инсульта, гипертонической болезни, заболеваний желудочно-кишечного тракта, онкологической, костно-суставной патологии, диабета и других заболеваний. Следует знать и помнить о том, что избыточная масса провоцирует, резко повышает риск развития этих и других заболеваний. Средняя продолжительность жизни мужчин в России в настоящее время составляет 57 лет.
Итак, все указанное выше относится к характеристике первого закона рационального, здорового питания. Этот закон в принципе, если есть достаточная сила воли, можно соблюдать. Помогать в этом также должна и пищевая промышленность, задача которой дать на рынок широкий ассортимент низкокалорийных, безжировых продуктов питания.
А что же представляет из себя второй закон?
Это закон о необходимости соответствия химического состава рациона человека нашим с Вами физиологическим потребностям в пищевых веществах.
Оказывается, с пищей нам нужно получать не только энергию, но огромное, вместе с тем совершенно определенное количество, вполне конкретных веществ, из которых строятся клетки, органы и ткани нашего организма, которые обеспечивают реализацию полученной с пищей энергии на построение этих клеток, физическую и умственную работоспособность, способствуют формированию у каждого человека способности бороться с инфекциями, болезнями и т.д.
Этот закон выполнить гораздо труднее. Но о нем нельзя забывать. Тем более, что все ткани и органы человека в течение всей жизни ни на секунду не прекращают своей активной деятельности и поэтому ежеминутно обновляются, разрушающиеся в процессе обмена веществ молекулы и клетки постоянно меняются на новые, поэтому пищевые вещества должны постоянно, в полном ассортименте поступать с пищей в наш организм.
Отсюда необходимость соблюдения важнейшего принципа рационального питания - это его максимальное разнообразие по набору используемых продуктов питания. Только при соблюдении этого принципа человек может обеспечить поступление в организм тех 600 веществ, о которых мы упоминали выше: это и белки с их разнообразными аминокислотами, это жиры с их незаменимыми в питании полиненасыщенными жирными кислотами, это витамины, минеральные вещества и многие другие компоненты растительных и животных тканей, которые, не являясь структурными элементами для построения тканей и клеток нашего организма, тем не менее участвуют в регуляции самых различных функций организма человека. Среди них огромное количество совершенно незаменимых, то есть не синтезируемых организмом человека, поступающих только с пищей.
Поэтому разнообразие питания по ассортименту используемых в повседневных рационах питания человека продуктов является одним из важнейших условий и правил рационального питания. Пока мы его соблюдаем - мы здоровы, способны противостоять микроорганизмам и вирусам, различным болезням и химическим веществам, самым разнообразным стрессам, умственным и физическим нагрузкам. Нарушение же его всегда приводит к ослаблению организма, снижению работоспособности, постепенному развитию различных заболеваний, переходу их в хронические формы и, в конечном счете, к более быстрому старению и смерти.
Изучение состояния фактического питания различных групп детского и взрослого населения в различных регионах России; оценка пищевого статуса и его влияния на состояние здоровья; обоснование и реализация практических мероприятий по рационализации питания детей и взрослых - вот круг наиболее актуальных и приоритетных проблем науки о питании в сегодняшней России.
Институту питания РАМН удалось в последние годы создать на базе ряда центров Госсанэпиднадзора России достаточно плотную и, что самое главное, эффективную сеть, осуществляющую мониторинг за состоянием питания населения и охватывающую более 90% населения страны. Результаты этих широкомасштабных эпидемиологических исследований позволили установить в 1995-96 гг следующие наиболее важные нарушения в пищевом статусе населения России:
Особую тревогу вызывает повсеместно выявляемый и глубокий дефицит как у взрослого, так и у детского населения большинства витаминов, в том числе витаминов антиоксидантного ряда - С, Е, А и В-каротина. Серьезную проблему для многих регионов России представляет недостаточная обеспеченность населения эссенциальным микроэлементом - селеном, являющимся одним из важнейших компонентов системы антиоксидантной защиты организма. Следует подчеркнуть, что дефицит антиоксидантов выявляется у населения, проживающего и в регионах с экологически неблагополучной обстановкой, в частности на территориях, загрязненных в результате аварии на Чернобыльской АЭС, и потребность в которых существенно выше.
Именно нарушением пищевого статуса следует объяснять наличие в популяции большого числа лиц, с одной стороны, с избыточной массой тела и ожирением - ведущим фактором риска таких заболеваний, как атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, сахарный диабет; с другой - со сниженной иммунореактивностью и резистентностью к Радиации и контаминантам химической природы. И, несомненно, что именно нарушения структуры питания в значительной степени "ответственны" за высокую смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и злокачественных новообразований, регистрируемую в России в последние годы.
Таким образом, мы постоянно стоим перед дилеммой: уменьшить потребление пищи в целях профилактики ожирения и усугубить тем самым дефицит эссенциальных микронутриентов или увеличить потребление пищи, ликвидировав дефицит микронутриентов, но резко увеличив риск развития ожирения и сопутствующих ему заболеваний.
У этой, еще некоторое время назад казалось бы неразрешимой задачи, в настоящее время есть два решения.
БАД - источники незаменимых пищевых веществ (нутрицевтики).
Иными словами, применение БАД-нутрицевтиков является эффективной формой первичной и вторичной профилактики, а также вспомогательного лечения таких широкораспространенных хронических заболеваний, как ожирение, атеросклероз и другие сердечно-сосудистые заболевания, злокачественные новообразования, иммунодефицитные состояния.
Рассмотрение конкретных примеров разработанных, выпускаемых в промышленных масштабах и нашедших достаточно широкое практическое применение БАД безусловно следует начать с характеристики нутрицевтиков - дополнительных источников белка и аминокислот. Как правило, они выпускаются в виде полноценных, легкоусвояемых, готовых сухих белково-жиро-углеводо-витамино- минеральных пищевых смесей, содержащих достаточно высокие концентрации яичных, молочных и соевых белков с аминокислотным составом и усвояемостью 95%. Их основное назначение - дополнительное обогащение обычного (традиционного) рациона белком и незаменимыми аминокислотами, прежде всего лизином. Одни могут использоваться в качестве специализированного питания для замены отдельных приемов пищи при редуцировании массы тела, другие - как специализированные продукты для спортсменов в целях наращивания мышечной массы. Причем некоторые из них обогащены разветвленными аминокислотами и креатином, препятствующими катаболизму мышечных белков на энергетические цели. Белковые пищевые смеси лечебно- профилактической направленности используются как в качестве полноценного зондового питания всех категорий больных, так и в качестве дополнительного лечебного питания, например, при хронических заболеваниях печени и сосудистой патологии.
В последнее время особое внимание привлекают к себе БАД - дополнительные источники полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и фосфолипидов. Это обусловлено, с одной стороны, их постоянным и выраженным дефицитом в питании и, с другой - исключительной эффективностью как в профилактике, так и в лечении нарушений липидного обмена и, в частности, атеросклероза. Необходимо отметить, что ПНЖК относятся к эссенциальным факторам питания и их содержание должно постоянно составлять от 4 до 6% его энергетической ценности. При этом очень важно, чтобы соотношение ПНЖК семейств омега-6/омега-З в рационе здорового человека составляло 10 : 1, а в случаях патологии липидного обмена - 5 : 1 и даже 3:1. Анализ же результатов мониторинга за фактическим питанием населения свидетельствует о том, что реально эти ПНЖК поступают в организм в соотношении от 10 : 1 до 30 : 1. Иными словами, мы постоянно испытываем острый дефицит ПНЖК семейства омега-3 - а-линоленовой, эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот, биологическая роль которых, равно как и ПНЖК семейства омега-6, обусловлена участием в структурно-функциональной организации клеточных мембран (в частности, в обеспечении белок-липидных взаимодействий) и, в качестве предшественников, в биосинтезе значительной группы медиаторов - эйкозаноидов (простациклинов, простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов и др.) через ферментные системы так называемого эйкозаноидного каскАда. К сожалению, природные источники ПНЖК семейства омега-3 (соевое масло - соотношение ПНЖК омега-6/омега-З - 8; льняное масло - 5) редко используются в питании населения России. Единственным выходом в этой ситуации является постоянное и широкое примениение БАД - концентратов ПНЖК омега-3 (соотношение ПНЖК омега-6/омега-З - 0,05 - 0,08). При этом следует иметь в виду, что при ряде патологических состояний в существенной степени ингибируется процесс дельта-6-десатурации поступающих с пищей линолевой и а-линоленовой ПНЖК и встраивания присущих мембранным липидам, соответственно, арахидоновой и эйкозапентаеновой кислот.
И в этих случаях патологии единственным выходом представляется использование нутрицевтиков - концентратов ПНЖК омега-3 - в качестве обходного метаболического шунта. Указанные БАД высокоэффективны при различных формах гиперлипопротеинэмий, гипертонической болезни, тромбозах, сахарном диабете, некоторых иммунодефицитных состояниях и др. Как видно из представленных данных, эти БАД способствуют быстрому и резкому снижению у этой категории больных содержания в сыворотке крови прежде всего триглицеридов.
Накоплен достаточно обширный фактический материал, свидетельствующий о высокой эффективности БАД, содержащих фосфолипиды. Обогащение рациона фосфолипидами в значительной степени способствует усилению активности антиоксидантных систем организма; нормализации процесса транспорта липидов в кровотоке; репарации клеточных мембран; активации иммунокомпетентных клеток и усилению процесса всасывания жиров в кишечнике.
БАД как дополнительные источники витаминов давно и хорошо известны и очень широко используются в повседневной и медицинской практике. В настоящее время ассортимент витаминосодержащих БАД как отечественного, так и особенно зарубежного производства представлен в России исключительно обширно. Основанием этому является:
Примечательно, что несмотря на обилие форм препаратов и фирм, их производящих, основные субстанции (то есть собственно витамины) изготовляются очень ограниченным числом компаний, лидером среди которых, безусловно, является компания "Гофман Ля Рош" (Австрия). Это в определенной степени гарантирует безопасность и высокое качество большинства известных в России витаминосодержащих БАД.
Необходимо подчеркнуть, что одной из наиболее эффективных форм БАД являются сухие витаминизированные напитки, обеспечивающие возможность хорошей сохранности витаминов, минимизации их потерь в процессе производства и хранения, их точной дозировки и удобства использования. Такого рода напитки покрывают, как правило, за один прием (стакан) от 30 до 50% суточной потребности взрослого человека в витаминах, то есть именно в тех пределах, в которых выявляется дефицит витаминов в основной популяции населения России.
В последние годы ведущие компании мира, осуществляющие выпуск витаминных препаратов и БАД, все более широко производят сложные комплексные витаминно-минеральные БАД, в которых наряду с витаминами включены многие эссенциальные минеральные вещества и микроэлементы в высокоусвояемых (в частности, в биотрансформированных) формах. Такой подход абсолютно обоснован и весьма удобен для потребителя. Следует отметить, что по мере накопления научных фактов о биологической роли отдельных элементов и уровнях обеспеченности ими населения число микроэлементов, включаемый в комплексные БАД постоянно нарастает. Одним из "последних" по времени включения в такие БАД микроэлементов является селен. Многочисленные экспериментальные данные последних лет требуют не только отнесения селена к числу эссенциальных микроэлементов, но и позволяют считать его наиболее перспективным антиканцерогенным фактором пищи. В последние годы в России получен ряд приоритетных данных о защитной роли селена при воздействии Радиации и таких контаминантов пищи, как трихотеценовые микотоксины и N-нитрозоамины. При этом селен в биотрансформированной форме не только снижал токсические эффекты при указанных воздействиях, но и подавлял эндогенный синтез канцерогенных N-нитрозосоединений и достоверно предотвращал развитие отдаленных последствий (лейкемий и злокачественных новообразований) у облученных животных.
Итак, мы рассмотрели БАД-нутрицевтики - дополнительные источники основных пищевых веществ и микронутриентов.
В заключение этого раздела следует отметить новую весьма интересную тенденцию в мире БАД - создание систем комплексных БАД, включающих все основные виды нутрицевтиков - источников белка и энергии, витаминно-минеральный комплекс, липидный комплекс, пищевые волокна.
Переходя к характеристике другой группы БАД, с определенной степенью условности обозначенной нами как парафармацевтики, уместно вновь процитировать мысль А.А.Покровского о том, что "Пищу следует рассматривать не только как источник энергии и пластических веществ, но и как весьма сложный фармакологический комплекс".
Парафармацевтики, как правило, являются минорными компонентами пищи - органические кислоты, биофлаваноиды, кофеин, биогенные амины, регуляторные ди- и олигопептиды, некоторые олигосахариды и многие другие, так называемые натурпродукты. К этой же категории несомненно могут быть отнесены и БАД, способствующие уменьшению суммарной энергетической ценности рациона или регулирующие аппетит и нашедшие широкое применение для профилактики и лечения ожирения. Весьма перспективна группа БАД, обеспечивающих поддержание нормального состава и функциональной активности микрофлоры кишечника (эубиотики).
Значительно более проблематично отнесение к БАД веществ, получаемых из природного сырья и используемых для регуляции или стимуляции некоторых функций организма - пищеварительной, выделительной, секреторной и др., а также в качестве так называемых адаптогенов. Одним из важнейших, если не единственным критерием в этом случае, является количественная оценка конечного эффекта - если регуляция или стимуляция функций осуществляется в физиологических границах нормы - то это БАД, если ответная реакция выходит за эти границы - то это лекарство. Мы вернулись к вопросу - где граница между БАД и лекарством?
Обсуждая проблему использования БАД для регуляции физиологических функций организма, целесообразно вновь вернуться к характеристике питания древнего человека. С высокой долей вероятности можно предположить, что древний человек с огромным количеством разнообразной растительной пищи получал и значительные количества присущих растениям биологически активных компонентов, таких как гликозиды, алкалоиды, фенольные соединения, биогенные амины и др., которые либо непосредственно, либо после активации цитохром Р450-содержащими и другими ферментными системами метаболизма ксенобиотиков, либо через системы эндогенной регуляции взаимодействовали с клетками и органами-мишенями, осуществляя тем самым экзогенную регуляцию их функциональной активности.
Изменение структуры питания и "достижения" пищевой индустрии почти полностью отсекли поток экзогенных регуляторов и лишили человека этой, по-видимому, достаточно эффективной формы симбиоза с природой.
Почему бы не предположить, что широкое применение БАД парафармацевтического ряда является попыткой человека на новом витке спирали развития вновь прийти к гармонии с Природой и существенно расширить свои адаптационные возможности в условиях постоянно нарастающего техногенного физического, химического и эмоционального стресса. Есть все основания полагать, что в мировой медицинской практике внимание и интерес к БАД будет прогрессивно возрастать. В пользу этого говорят практически неисчерпаемые возможности биоресурсов Земли как потенциальных источников биологически активных веществ. При этом создание БАД может быть как конечным, так и промежуточным этапом на пути выделения или синтеза активной субстанции, а также завершения полного цикла ее доклинического и клинического испытания.