Исследования природных полифенольных соединений, которые содержатся в растениях и известны как флавоноиды, в последнее время стали очень перспективными и популярными. Ресвератрол был выбран для анализа из-за множества его биологических эффектов, включая антиоксидантные и противораковые свойства. Исследования показали, что для этого соединения характерна плейотропная природа. Ресвератрол в основном используется в качестве пищевой добавки, однако механизм его действия еще полностью не выяснен.
Структура и источники ресвератрола
Ресвератрол относится к группе стильбенов в соответствии с классификацией полифенолов на основе углеродного числа. Он похож на диэтилстилбестрол, синтетический эстроген. Ресвератрол проявляется в обоих транс- и цис-изомерных формах. Он содержится в большом количестве в красном вине, кожице и косточках виноградных ягод и особенно в высушенных корнях растений. Содержание ресвератрола в винограде колеблется от 0,16 до 3,54 мг/г; сухая кожица винограда содержит около 24 мг/г ресвератрола. Ресвератрол также присутствует в других ягодах и орехах. Например, сырой клюквенный сок содержит около 0,2 мг/л ресвератрола.
Научно подтверждено, что красное вино содержит гораздо большее количество полифенольных соединений, чем белое вино. Концентрация ресвератрола колеблется от 0,1 до 14,3 мг/л в различных типах красного вина, в то время как белые вина содержат всего около 0,1–2,1 мг/л ресвератрола.
В растениях ресвератрол выполняет антиоксидантную функцию, защищая их от солнечных лучей. Пищевые продукты содержат цис- и транс- изоформы ресвератрола, преимущественно в гликозилированной форме. Такие соединения называются пицеидами (3-О-β-D-глюкозиды). Гликозилирование предотвращает ферментативное окисление, тем самым повышая стабильность и биодоступность ресвератрола.
Недавние клинические испытания доказали, что ресвератрол хорошо переносится и фармакологически безопасен в дозах до 5 г/день. Однако данных о токсичности ресвератрола в долгосрочных экспериментах немного. Томе-Карнейро и др. недавно обнаружили, что применение ресвератролом в низких дозах (8 мг/день) в течение одного года значительно снижает ряд факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний. Интересно, что в зависимости от сорта вина — это дозировка ресвератрола эквивалента 1–3 л вина в день.
Биодоступность и метаболизм ресвератрола
Низкая растворимость ресвератрола в воде (<0,05 мг/мл), обусловлена его химической структурой, влияющей на его абсорбцию. У животных и человека ресвератрол быстро метаболизируется в печени. В плазме он активно связывается с липопротеинами и альбумином, что облегчает его поступление в клетки. Последние исследования показали, что введение ресвератрола перорально или внутривенно, имеет высокую степень абсорбцию (не менее 70%), но быстро метаболизуется, что приводит к образованию сопряженных сульфатов и глюкуронидов. Поэтому Валле и соавторы предположили, что сульфатирование ресвератрола может ограничивать биодоступность этого соединения.
Максимальная пиковая концентрация в плазме нативного (неметаболизированного) ресвератрола достигается через 30–90 мин после перорального приема. Появление второго пика через 6 ч после приема ресвератрола указывает на то, что происходит кишечная рециркуляция конъюгированных метаболитов путем реабсорбции. Однако также было продемонстрировано высокое накопление ресвератрола в эпителиальных клетках кишечника.
В других исследованиях была обнаружена низкая биодоступность нативного ресвератрола, о чем свидетельствуют объем его распределения и экскреция с мочой.
Наиболее распространенные конъюгаты метаболитов: ресвератрол-3-О-сульфат, ресвератрол-3-О-глюкуронид и ресвератрол-4-О-глюкуронидов в плазме и моче, и их концентрации превышали концентрацию нативного ресвератрола примерно в 20 раз.
Кроме того, было обнаружено, что биодоступность ресвератрола из вина и виноградного сока намного выше (в шесть раз), чем ресвератрола полученного химическим путем.
Биологическая активность ресвератрола
Множественность биологических эффектов ресвератрола в основном обусловлена обилием и разнообразием молекулярных мишеней этого соединения, таких как циклооксигеназы/липооксигеназы, широкий спектр различных киназ, сиртуинов, факторы транскрипции, цитокины, ДНК-полимераза, аденилатциклаза, рибонуклеотидредуктаза, ароматаза и др. Предполагается, что ресвератрол обеспечивает сложное физиологическое действие из-за его способности модулировать различные пути в микромолярном диапазоне. Многие исследования показали, что ресвератрол обладает защитным действием на сердечно-сосудистую систему, антиагрегантными, антиоксидантными, противовоспалительными, сахароснижающими и противораковыми свойствами (рис. 2). Увеличивая выработку оксида азота, ресвератрол ингибирует агрегацию тромбоцитов и стимулирует расширение сосудов. Недавно опубликованные данные показали, что ресвератрол защищает от некоторых нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и ожирение.
Прооксидантная и антиоксидантная активность ресвератрола
Стоит отметить, что действие ресвератрола зависит от его окислительно-восстановительного статуса, т.е. действует он как антиоксидант или прооксидант. Концентрация ресвератрола и тип клеток также важны.
В некоторых исследованиях был продемонстрирован прооксидантный эффект ресвератрола. Дадли и др. исследовали влияние низких и высоких доз ресвератрола на апоптоз кардиомиоцитов invivo. Они обнаружили, что кардиопротекторные свойства ресвератрола зависели от дозы, поскольку при более низкой концентрации (5μМ–10μM) ресвератрол действует как антиоксидант, а в более высоких концентрациях действует как прооксидант.
Данные многих исследований показывают, что ресвератрол применялся в высоких дозах от 10 до 40 μМ для профилактики рака. При низкой концентрации (5μМ) ресвератрол усиливал пролиферацию клеток, а в более высоких концентрациях (15μM или более) он индуцировал апоптоз в различных раковых клетках. Кроме того, в исследованиях сообщается, что цитотоксический эффект ресвератрола, вероятно, включает мобилизацию эндогенных ионов меди, концентрация которых заметно повышена при различных злокачественных новообразованиях.
Прооксидантные эффекты ресвератрола также были продемонстрированы с использованием микросомальных систем печени крыс. Было обнаружено, что ресвератрол ингибирует перекисное окисление липидов, однако это увеличило образование гидроксильных радикалов, что указывает на то, что гидроксильные радикалы играют незначительную роль в перекисном окислении липидов. Сделан вывод, что перекисное окисление липидов полифенолами обусловлено их водорододонорными свойствами. Следовательно, как упоминалось выше, ресвератрол обладает двухфазными свойствами в диапазоне концентраций от низких до высоких.
Характеристики ресвератрола как эффективного антиоксиданта были продемонстрированы в исследованиях invitro, однако неясно, обладает ли он этим свойством invivo. Аквавива и др. показали, что антиоксидантные свойства ресвератрола (то есть способность поглощать радикалы) invitro увеличивались с увеличением концентрации этого соединения. Сообщалось, что ресвератрол ингибирует окисление липопротеинов низкой плотности, тем самым предотвращая атеросклероз. Недавние исследования на изолированных митохондриях печени показали, что добавление ресвератрола в инкубационную среду значительно повышает активность марганецсодержащей супероксиддисмутазы и снижает образование АФК. Известно, что ресвератрол действует как поглотитель гидроксильных, супероксидных и других радикалов.
Таким образом, ресвератрол предотвращает повреждения ДНК и перекисное окисление липидов в клеточных мембранах. Ресвератрол как антиоксидант оказывает двойное действие: он может повышать активность антиоксидантных ферментов и может действовать как поглотитель свободных радикалов.
Было показано, что ресвератрол может поддерживать концентрацию внутриклеточных антиоксидантов в биологических системах. Например, ресвератрол значительно снижал окисление тиоловых групп в белках тромбоцитов человека. Также сообщалось, что ресвератрол увеличивает концентрацию некоторых антиоксидантных ферментов, таких как глутатионпероксидаза, глутатион S-трансфераза и глутатионредуктаза.
Заключение
Многочисленные фундаментальные научные эксперименты invitro и на животных моделях свидетельствуют о низкой токсичности и многих положительных эффектах ресвератрола. Как упоминалось выше, необходимы дальнейшие исследования его биодоступности и эффективности у людей, особенно при длительном приеме ресвератрола. Для будущих клинических исследований важно, чтобы дозы до 5 г/сутки, принимаемые в течение месяца, хорошо переносились и были безопасны. Тем не менее дозозависимые легкие или умеренные побочные эффекты, обнаруженные в некоторых исследованиях, могут ограничивать дозировку в клинических испытаниях до <1 г/день.
Ресвератрол может влиять на многочисленные клеточные процессы в организме человека, например, снижение окислительного стресса и воспалительных реакции. Ресвератрол способен предотвращать экспрессию эндотелиальной синтазы оксида азота и фактора роста эндотелия сосудов. Ресвератрол связывается с различными молекулами-мишенями, которые могут быть внутриклеточными медиаторами действия - тубулин, протеинкиназа, фосфодиэстераза, аденозинмонофосфаткиназа, ядерный фактор-В, воспалительные цитокины, антиоксидантные ферменты. Кроме того, он может связывать и влиять на ДНК-метилтрансферазы и белки, ответственные за метилирование ДНК, которые могут быть вовлечены в эпигенетическую регуляцию окислительных, метаболических, воспалительных, ангиогенных и опухолевых процессов.
Из-за плохой биодоступности ресвератрола другим перспективным направлением может быть синтез структурных аналогов ресвератрола с улучшенными полезными эффектами. Такие аналоги могут быть полезны для профилактики и лечения различных заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания, рак, ожирение, нейродегенеративные патологии и др.
Также важно выявить синергические эффекты ресвератрола в сочетании с другими веществами. Следовательно, необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить множественные эффекты ресвератрола и других как природных, так и синтетических полифенолов, а также раскрыть механизмы их действия.