Dołącz do czytelników
Brak wyników

ABC prawidłowego żywienia

1 lipca 2021

NR 3 (Czerwiec 2021)

Buszujący w pszenicy – spermidyna z zarodków pszenicy źródłem młodości

30

Spermidyna odgrywa kluczową rolę przy wzroście oraz proliferacji komórek, stabilizacji DNA oraz RNA, procesach transkrypcji i translacji, a także apoptozie komórek. Jak wykazały prowadzone na przestrzeni ostatniej dekady liczne badania naukowe, spermidyna w znaczącym stopniu przyczynia się do ograniczenia uszkodzeń narządowych, które wiążą się z procesami starzenia, a które dotyczą serca, nerek i wątroby, pozwalając również na obniżenie poziomu markerów stanu zapalnego, takich jak TNF-alfa.

POLECAMY

Proces starzenia – teorie

Jesteś tak młody, jak młode są Twoje komórki.

Ludzkość od wieków zajmuje się poszukiwaniami cudownego środka, który zdołałby opóźnić procesy starzenia, a w idealnym przypadku – zatrzymać je na zawsze, co zagwarantowałoby nam nieśmiertelność oraz życie wolne od chorób, w tym zwłaszcza przewlekłych. W XV w. wenecjanin Luigi Cornaro napisał słynną książkę zatytułowaną Sztuka długiego życia (The art of living long), w której opisał własne doświadczenia związane ze zmianą stylu życia, która przyniosła mu zdecydowaną poprawę stanu zdrowia oraz długowieczność (Cornaro jako dziecko był słaby i chorowity, przez wiele lat prowadził wyniszczający i lekkomyślny tryb życia, a mimo to dokonane przez niego zmiany wystarczyły, aby zapewnić mu ponad sto lat życia) [1]. Dietę, jaką zaordynował sobie szlachetnie urodzony wenecjanin, współcześnie określilibyśmy jako hipokaloryczną – na poziomie ok. 80% dobowego zapotrzebowania na energię (patrz też niżej), co faktycznie wywiera pozytywny wpływ na spowalnianie procesów starzenia (do czego jeszcze w tym artykule powrócimy) [2].
Uznawane przez świat nauki teorie dotyczące przyczyn starzenia możemy podzielić na dwie podstawowe kategorie [3]:

  • starzejemy się i umieramy w określonym czasie, bo tak zostaliśmy zaprogramowani,
  • starzejemy się i umieramy w wyniku nagromadzonych w organizmie uszkodzeń oraz utraty zdolności do ich eliminacji.

Z punktu widzenia procesów starzenia nasze „czułe punkty” to [3]:

  • mitochondria oraz mitochondrialna produkcja energii (cząstek ATP),
  • wolne rodniki (tlenowe i azotowe),
  • uszkodzenia błon komórkowych oraz mitochondrialnych,
  • zaburzenia syntezy oraz naprawy DNA oraz mRNA, gromadzenie mutacji oraz delecji genów,
  • akumulacja szkodliwych produktów ubocznych metabolizmu oraz toksyn pochodzenia egzogennego (np. metale ciężkie, mikroplastik, cytotoksyczne związki chemiczne),
  • skracanie telomerów (tykający zegar biologiczny).

Mitochondria to organelle komórkowe, które odpowiadają w organizmie człowieka za produkcję energii. W trakcie tego procesu w zupełnie naturalny sposób powstaje pewna liczba wolnych rodników tlenowych (ROS), które w zdrowym organizmie ulegają neutralizacji do postaci wody i dwutlenku węgla. W przypadku gdy jesteśmy poddani długotrwałym silnym obciążeniom psychofizycznym lub podczas (ostrej) infekcji, szczególnie tych, którym towarzyszy gorączka, zapotrzebowanie organizmu na energię wzrasta, co skutkuje jednoczesnym zwiększeniem liczby ROS w organizmie. W takiej sytuacji przy niewystarczającej aktywności systemu ochrony przeciwrodnikowej (wrodzone mutacje genetyczne odpowiednich enzymów, brak kofaktorów enzymów antyoksydacyjnych, monotonna i uboga w antyoksydacyjne składniki roślinne dieta) dochodzi do zmasowanego ataku wolnych rodników na błony komórkowe oraz mitochondrialne, które ulegają systematycznym uszkodzeniom. Dysfunkcyjne mitochondria zaczynają produkować coraz mniej energii przy coraz wyższej emisji wolnych rodników – w ten sposób w organizmie dochodzi do błędnego koła, tzw. stresu oksydacyjnego i stopniowego wyniszczania sił życiowych. Jednocześnie ROS mogą wywoływać uszkodzenia DNA oraz indukować tzw. odpowiedź naprawczą DDR (DNA damage response) [4], która obejmuje wydłużenie cyklu życia komórek oraz apoptozę uszkodzonych komórek [5]. Perturbacje genetyczne prowadzą jednocześnie do zaburzenia syntezy białek oraz enzymów białkowych, ze wszystkimi tego konsekwencjami dla metabolizmu oraz całego organizmu. W takiej sytuacji kropką nad i stają się takie egzogenne czynniki, jak metale ciężkie, promieniowanie, toksyczne ksenobiotyki i/lub stres, które dodatkowo zwiększają obciążenie organizmu rodnikami (nie tylko tlenowymi, lecz również azotowymi) [6].
Z drugiej strony, ponieważ każdy organizm żywy, w tym organizm człowieka, nastawiony jest na przeżycie, zostaliśmy wyposażeni w naturalne mechanizmy naprawcze, które przykładowo służą oczyszczaniu organizmu z dysfunkcyjnych i martwych komórek oraz komponentów komórkowych. 
Te same mechanizmy umożliwiają nam ponadto recykling komórkowego materiału budulcowego (aminokwasów), a tym samym przyczyniają się do ograniczenia rozmiaru szkód spowodowanych atakami wolnych rodników tlenowych.
Uszkodzeniom na poziomie komórkowym można przeciwdziałać poprzez unikanie wszelkiego rodzaju szkodliwych czynników egzogennych, takich jak nadmierna ekspozycja na światło słoneczne, promieniowanie, metale ciężkie, dym papierosowy, akroleina, toksyczne ksenobiotyki czy przewlekły stres psychiczny lub fizyczny. Skracanie telomerów spowalnia np. odpowiednie zaopatrzenie organizmu w tlen oraz unikanie nadmiernego siedzącego trybu życia [7]. 
A co z procesem regeneracji organizmu?

Autofagia – mechanizm samooczyszczania i samoodnowy organizmu

Gdy w 2016 r. sztokholmska Akademia Nagrody Nobla przyznała główną nagrodę w dziedzinie medycyny japońskiemu uczonemu Yoshinori Ohsumi za dokonane przez niego odkrycia w zakresie autofagii [8], większości ludzi pojęcie to było znane jedynie z podręczników do biologii i nie wywoływało u nich żadnych większych emocji. Autofagia, czyli proces „samozjadania“ komórek, była wprawdzie znana od lat 60. XX wieku, jednak naukowcy nie do końca rozumieli jej prawdziwe znaczenie dla organizmu jako całości. Samo pojęcie autofagii zawdzięczamy belgijskiemu uczonemu, Christianowi de Duve, laureatowi Nagrody Nobla z 1974 r.
Obecnie autofagia jest skrótowo definiowana jako proces degradacji niepotrzebnych lub uszkodzonych elementów komórek [9].
Wróćmy jednak do samego Yoshinori Ohsumiego i przyjrzyjmy się pokrótce, czego udało mu się właściwie dokonać. Już w 1992 r. Ohsumi zdołał ustalić, iż autofagia może być indukowana poprzez głód (deprywację pokarmu), a nieco później zidentyfikował mechanizm enzymatyczny oraz określone geny, które odpowiadają za prawidłowy przebieg tego procesu. 
Zgodnie z obserwacjami Ohsumiego oraz innych uczonych w organizmach żywych, w tym w organizmie człowieka, autofagia odgrywa niezwykle istotną rolę, ponieważ [10]:

  • kontroluje procesy fizjologiczne, których prawidłowy przebieg wymaga rozłożenia oraz zrecyklingowania komponentów komórkowych,
  • umożliwia organizmowi pozyskanie energii w przypadku braku dostępu do innych jej źródeł (głód, post, długa przerwa między posiłkami),
  • zapewnia materiał budulcowy, który może być wykorzystywany do odnowy elementów komórkowych – „oszczędne gospodarowanie zasobami”,
  • stanowi formę reakcji obronnej organizmu w warunkach stresowych, np. w stanie głodu, niedotlenienia lub wzmożonego zapotrzebowania na energię (np. wysoka temperatura),
  • stanowi część układu odpornościowego, umożliwiając eliminację bakterii oraz wirusów, które wtargnęły do wnętrza komórek,
  • przyczynia się do rozwoju embrionu oraz prawidłowych podziałów komórkowych,
  • jest nieodzownym elementem „systemu kontroli jakości” i pozwala na usunięcie uszkodzonych białek lub organelli komórkowych, a tym samym przyczynia się do utrzymywania prawidłowej homeostazy w organizmie oraz redukuje negatywne konsekwencje procesu starzenia.

Jak się wydaje, autofagia to bardzo ważny mechanizm ochronny, którego podstawowym zadaniem jest ułatwienie przetrwania w warunkach stresowych oraz zapobieganie różnym patologicznym zmianom, które mają miejsce na poziomie komórkowym, a które mogą doprowadzić do rozwoju takich schorzeń, jak nowotwór, choroby neurodegeneracyjne, choroby układu sercowo-naczyniowego. Jednocześnie, niejako automatycznie, proces „samozjadania“ opóźnia również procesy starzenia organizmu. Opisowo można porównać autofagię do regularnego oczyszczania i defragmentacji dysku komputera, co – jak wiadomo – w długim okresie znacząco przyczynia się do bezproblemowego działania sprzętu.
 

Mitofagia

Szczególnym przypadkiem autofagii jest mitofagia, czyli selektywny rozkład tych organelli komórkowych, które odpowiadają za produkcję energii w organizmie. Usuwanie uszkodzonych lub dysfunkcyjnych mitochondriów na drodze mitofagii odgrywa decydującą rolę w utrzymywaniu homeostazy na poziomie komórkowym, a zakłócenia przebiegu tego procesu są kojarzone np. z rozwojem chorób neurodegeneracyjnych, w szczególności choroby Parkinsona oraz Alzheimera lub chorób nowotworowych [14].


Spermidyna jako naturalny induktor autofagii 

Ze względu na tak pozytywny wpływ autofagii na organizm, szczególnie z uwagi na związane z nim efekty anti-aging, podjęto badania, które miały na celu ustalenie naturalnych czynników wykazujących zdolność wzbudzania tego procesu. Jak już wspomniano, Yoshinori Ohsumi odkrył, iż ten dobroczynny proces „samozjadania“ jest wzbudzany w organizmie przez głód, jednak z biegiem lat okazało się, że to niejedyny bezpieczny induktor autofagii. Do zidentyfikowanych dotychczas czynników, które mogą inicjować autofagię w organizmie człowieka, należą:

  • post (w tym post interwałowy) i odpowiednio zbilansowana dieta hipokaloryczna, czyli na poziomie ok. 80% dobowego zapotrzebowania organizmu na energię [11],
  • aktywacja receptorów Toll-podobnych (TLR) [12],
  • sirtuiny – deacetylazy zależne od NAD, które mogą być aktywowane postem, dietą lekko hipokaloryczną lub określonymi produktami spożywczymi – tzw. sirtfoods [13].

Jak się jednak okazuje, istnieje jeszcze jeden, niezależny od działania syrtuin, sposób pobudzania procesu samooczyszczania i regeneracji komórek – a jest nim stosowanie diety bogatej w spermidynę.
Spermidyna, podobnie jak spermina oraz ich prekursor putrescyna, należy do grupy poliamin. Wyjściowym substratem do syntezy putrescyny, a pośrednio spermidyny w organizmie człowieka, jest aminokwas – ornityna, przy czym produkcja samej spermidyny zależy od obecności S-adenozylometioniny [15], dlatego pacjenci, którzy wykazują zaburzenia przebiegu procesu metylacji, mogą wykazywać obniżony poziom spermidyny niezależnie od wieku.
Nazwa „spermidyna” wiąże się z tym, iż po raz pierwszy odkryto ją w spermie [16]. Spermidyna odgrywa kluczową rolę przy wzroście oraz proliferacji komórek, stabilizacji DNA oraz RNA, procesach transkrypcji i translacji, a także apoptozie komórek. Jak wykazały prowadzone na przestrzeni ostatniej dekady liczne badania naukowe, spermidyna w znaczącym stopniu przyczynia się do ograniczenia uszkodzeń narządowych, które wiążą się z procesami starzenia, a które dotyczą serca, nerek i wątroby, pozwalając również na obniżenie poziomu markerów stanu zapalnego, takich jak TNF-alfa [17].
Mechanizm pobudzania autofagii przez spermidynę wiąże się z jej zdolnością do blokowania acetylacji histonów poprzez hamowanie działania enzymu EP300 (acetyl transferase EP300), który w normalnych warunkach ulega aktywacji po przyłączeniu się do niego acetylo-CoA. Ponieważ wysoki poziom acetylo-CoA towarzyszy diecie hiperkalorycznej, regularne przejadanie się sprzyja nadpodaży acetylo-CoA i utrudnia uruchomienie autofagii w organizmie. Jednocześnie post i dieta hipokaloryczna redukują poziom acetylo-CoA w organizmie, pobudzając w ten sposób procesy samooczyszczania oraz regeneracji organizmu na poziomie komórkowym [26].
Zawartość spermidyny w organizmie człowieka jest uzależniona od:

  • wieku (wraz z wiekiem poziom spermidyny w organizmie spada),
  • zdolności komórek do produkcji spermidyny (brak mutacji genów...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • Roczną prenumeratę dwumiesięcznika Food Forum w wersji papierowej lub cyfrowej,
  • Nielimitowany dostęp do pełnego archiwum czasopisma,
  • Możliwość udziału w cyklicznych Konsultacjach Dietetycznych Online,
  • Specjalne dodatki do czasopisma: Food Forum CASEBOOK...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy