О полиненасыщенных жирных кислотах сегодня, наверное, слышал каждый. Как и о том, что они полезны. А в чем их польза? Правда ли, что они бывают разные? Из каких продуктов их можно получать? Что и в каких количествах нужно есть, чтобы хорошо себя чувствовать? Об этом ― наша беседа с Олесей Николаевной Махутовой, доктором биологических наук, профессором РАН, ведущим научным сотрудником Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук (Красноярск).
Олеся Николаевна Махутова. Автор фото: Анастасия Тамаровская
― Олеся Николаевна, с чего начались ваши научные исследования?
― Все мои научные исследования были в одной области. Я гидробиолог и всю свою научную жизнь изучаю водные экосистемы, но не классическими гидробиологическими методами, а более современными биохимическими.
― Для чего они проводятся?
― Наука шагнула вперед за последние годы, и биохимические, генетические методы стали активно внедряться во многие научные направления. Казалось бы, изучают гидробионтов, например таксономический состав, при чем здесь генетика? А она активно участвует в определении видов. Так и с биохимией: она тоже внедрилась в разные сферы биологии, в том числе в гидробиологию. Мы знаем, что любой организм состоит из белков, жиров, углеводов, витаминов и прочих веществ. Жиры или липиды отличаются от других компонентов тем, что в их состав входят разнообразные жирные кислоты. А жирные кислоты синтезируются у разных организмов по-разному, и поэтому есть маркерные жирные кислоты, которые характерны только для определенных организмов. Обнаруживая эти маркерные жирные кислоты в другом организме, можно сделать вывод о том, чем питался организм.
Я применяю жирные кислоты для исследования трофических взаимодействий в водных экосистемах. А это очень важная задача ― понять, кто кем питается. На этом строятся потоки вещества и энергии в экосистемах. Если мы уберем какое-то звено, а оно было ключевым в питании всей трофической сети, то разрушится или перестроится вся трофическая сеть и в результате в этой экосистеме произойдут необратимые изменения.
― Что удалось понять за эти годы?
― Многое. Например, когда я только пришла в науку, было распространено мнение, что многие животные, особенно микроскопические, обитающие в водоеме: планктон, бентос, ― питаются неизбирательно, потребляют все подряд и им неважно, чем питаться. Считалось, что избирательность питания происходит на уровне размера частицы: в рот помещается, значит, организм может это съесть. С помощью биохимических методов мы показали, что организмы питаются избирательно и у них может быть видоспецифический спектр питания.
― Какое же питание предпочитают те или иные организмы?
― Фитопланктон ― первичное звено планктонной цепи. Как у людей ― салат, овощи, фрукты, у сельскохозяйственных животных ― трава, так в водных системах ― фитопланктон. Он, в свою очередь, делится на разные таксоны ― зеленые водоросли, цианобактерии, диатомовые водоросли, криптофитовые, золотистые и т.д. И вот у каждой группы фитопланктона ― свой набор жирных кислот. Кроме фитопланктона, в толще воды есть и бактериопланктон, который тоже может быть очень важным звеном в трофической цепи. Все эти группы фито- и бактериопланктона имеют специфические жирнокислотные маркеры. По обнаруженным в водных животных маркерным жирным кислотам мы можем определить, что предпочитают эти животные. В частности, дафнии, обитающие практически в каждом водоеме, ― фильтраторы, они считались всеядными: что отфильтровал, то и съел. Оказалось, что одни виды дафний предпочитают диатомовых, другие ― зеленые водоросли. Моллюски ― тоже фильтраторы. Например, хорошо известный вид-вселенец ― дрейссена. Она фильтратор, но у нее специфика питания такая, что, отфильтровав, она может «выплюнуть» организмы обратно или образовать псевдофекалии, удалить их, не переваривая.
― Она выплевывает, если ей что-то не нравится?
― Да, она формирует комочек и выплевывает, если что-то не подошло.
― А как формируются эти пищевые предпочтения?
― Мы полагаем, это определяется потребностями организма. Все гидробионты в плане жирных кислот (а мы сейчас говорим только о жирных кислотах, потому что моя специфика именно в этой области) различаются. Например, личинки насекомых, бóльшая часть жизни которых как раз происходит в водных экосистемах (на дне), не содержат длинноцепочечные жирные кислоты. Длиннее эйкозапентаеновой кислоты (это кислота с 20 атомами углерода) они не накапливают.
В противовес им двустворчатые моллюски накапливают очень длинные жирные кислоты, и они им, очевидно, нужны. Есть работы, показывающие, для чего нужны жирные кислоты: чаще всего ― для размножения и просто для соматического роста. В частности, некоторым животным для функционирования нервной системы нужны определенные жирные кислоты. Получается, потребности диктуют организмам, что им нужно.
― А могут ли они защищаться с помощью питания?
― Да. Водоросли, защищаясь, приобрели в процессе эволюции признаки, препятствующие их поеданию. Например, цианобактерии известны своими цианотоксинами, вызывающими отравление. И когда в водоеме одновременно присутствуют разные виды водорослей, консументы способны избирательно питаться нетоксичными водорослями и таким образом не потреблять того, что им не нужно или вредоносно.
Важную роль играет конкуренция, ведь на дне одновременно могут обитать несколько видов, например, моллюсков. Классический пример: совместное сосуществование моллюсков унионид и дрейссен. Все они ― фильтраторы, способны отфильтровать частицы одинакового размера.
― Как же они сосуществуют?
― Согласно экологическим законам, в конкуренции выиграет один вид, но моллюски начинают делить ниши: какой-то вид становится более приспособленным к менее качественной пище и происходит переключение его питания. Один моллюск потребляет более ценную, качественную пищу диатомовых водорослей, богатых эйкозапентаеновой кислотой, другой вид переходит на бактериальное (низкокачественное) питание и при этом хорошо себя чувствует. В этом моллюске собственный синтез жирных кислот будет происходить более интенсивно, и моллюск сможет конкурировать с другим видом. Существующим видам приходится приспосабливаться, и это еще один из аргументов, почему приходится менять спектр питания.
― Остались ли для вас какие-то загадки?
― Загадок всегда очень много. Одна из наиболее интересных для меня сейчас — это собственный синтез жирных кислот разными организмами. Существуют физиологически ценные для многих животных, включая человека, жирные кислоты. Это омега-3-жирные кислоты — эйкозапентаеновая (ЭПК) и докозагексаеновая (ДГК). Человек испытывает дефицит этих жирных кислот, а получить их в достаточных количествах можно, только потребляя продукты водных экосистем, главным образом рыбу. Но производятся эти жирные кислоты только конкретными водными организмами, в частности, определенными группами фитопланктона.
Долгие годы считалось, что произведенные водорослями жирные кислоты передаются по трофической цепи следующим звеньям, гидробионтам, вплоть до человека. Но подключилась генетика, и в этой области стали появляться работы, показавшие, что все не так очевидно, что гены синтеза жирных кислот присутствуют в разных организмах. И теперь не совсем корректно говорить, что они были синтезированы исключительно фитопланктоном и дальше передались по трофической цепи.
Эта область очень интересная и во многом загадочная. В частности, два года назад я занималась нашим сибирским хариусом, взяла на анализ разные ткани, в том числе мозг. Чем глубже я погружалась в исследование разных тканей, тем увереннее приходила к выводу, что содержание жирной кислоты ДГК в мозге стабильно и не зависит от того, чем питается этот хариус. Даже если у него совсем низкокачественные источники пищи, не содержащие ДГК, концентрация этой кислоты остается в мозге на высоком уровне.
― Значит, организм сам производит эти жирные кислоты?
― Именно этот вопрос у меня и возник. Значит ли это, что организм способен обеспечить себя физиологически ценной жирной кислотой, или они должны добыть ее из пищи? До конца ответ я пока не нашла, хотя мы подключали генетику. Это сложный процесс: нам нужно было поставить совершенно новую методику по оценке собственного синтеза генетическими методами. Мы немного продвинулись, посмотрели наличие некоторых генов синтеза ДГК, но, к сожалению, не всех. Путь синтеза довольно сложный, может идти разными путями, а значит, нужно посмотреть большое количество генов. Мы сделали предварительный вывод, что мозг и печень ― органы, видимо, способные самостоятельно синтезировать хотя бы эту одну докозагексаеновую кислоту. Но насколько сильно, какова эффективность этого синтеза, ― большой вопрос.
Олеся Николаевна Махутова. Автор фото: Анастасия Тамаровская
― Это касается только хариуса?
― Нет, сейчас я сталкиваюсь с подобным результатом, занимаясь моллюсками: в пище практически нет ДГК, но при этом в тканях она на постоянном уровне, независимо от того, глубоководный моллюск, где есть особо нечего, или мелководный. У меня все больше складывается впечатление, что многие организмы способны синтезировать эти жирные кислоты. Надеюсь это проверить в ближайшем будущем.
― А человек?
― Это очень интересный вопрос. Сейчас тоже много генетических данных, показывающих, что человеческая популяция неоднородна в плане способности синтезировать ПНЖК. Да, есть гены, но у одних популяций они более активны, у других ― менее. Конечно, человек сам себя на 100% не обеспечивает этими жирными кислотами и должен получать их с пищей для нормального развития.
― Почему эти кислоты так важны?
― Эйкозопентаеновая кислота нужна нам в первую очередь для сердечно-сосудистой системы, а докозагексаеновая ― для нервной системы. Это несколько разные жирные кислоты с разными функциями. Ребенок во время внутриутробного развития, когда уже формируется мозг, потребляет очень много докозагексаеновой кислоты, затем в первые месяцы жизни он продолжает получать эту кислоту из материнского молока. Значит, у человека существует много разных резервных систем, чтобы получить эту кислоту в нужном количестве. Бурый жир, который есть у новорожденных, наряду с энергетической функцией рассматривается как депо ДГК. Но потом, в течение жизни нам нужно ее обновлять: хоть она и дольше функционирует, она «вымывается» из организма гораздо медленнее, чем другие жирные кислоты.
― Имеют ли ваши исследования какое-то прикладное значение?
― Конечно, наши работы имеют серьезное практическое значение. У нас большой пласт работ, посвященных анализу разных видов рыб и других продуктов питания человека с точки зрения содержания в них физиологически ценных омега-3-жирных кислот. В результате этих анализов мы смогли рассчитать, сколько человеку нужно съесть определенного продукта, в котором содержится суточная норма ЭПК и ДГК. Это исключительно прикладные рекомендации.
― Что же нужно есть, чтобы быть здоровым?
― Рыба, как и многие другие продукты, очень сильно варьирует в содержании жирных кислот. Рыбы одного вида нужно съесть совсем чуть-чуть, а есть виды рыб, порция которых должна быть огромной, чтобы получить суточную норму. В частности, сайра ― практически лидер по содержанию ПНЖК. Сюда же можно смело относить сельдь, сардины, скумбрию ― все эти рыбы богаты омега-3-жирными кислотами, и их достаточно съесть 50–100 г в день, чтобы получить суточную норму. Это практически как пилюли ― очень маленькая порция. Нормальная (стандартная) порция во время приема пищи ― 200–300 г рыбы. Получить суточную норму с такой порцией удастся, если съесть такие общедоступные виды, как горбуша, кета, кижуч, наш сибирский хариус. А вот такие рыбы, как лещ, щука, здесь отстают: порция переваливает за 500 г, а съесть в один присест так много сложно. Есть отдельные виды рыб, например тилапия, в которых очень мало омега-3-жирных кислот, и, чтобы их получить, нужно съесть порядка 10 кг, что сделать практически невозможно.
Однако важно не просто получать омега-3-ПНЖК, а иметь баланс омега-3- и омега-6-ПНЖК. В рационе современного человека преобладают ПНЖК семейства омега-6, и в итоге баланс омега-3- и омега-6-жирных кислот очень сильно сместился в сторону омега-6, что привело к развитию сердечно-сосудистых заболеваний, да и многих других.
― Как восстановить этот баланс?
― Несколькими путями. Одна из рекомендаций: если вы едите много жирного мяса, то потребляйте и много жирной рыбы. Но в целом потребление большого количества жирных продуктов, мягко говоря, не очень хорошо для здоровья организма человека. Поэтому я бы рекомендовала снижение потребления жира и увеличение порций растительной пищи. Вам не надо переедать рыбы ― можете раз-два в неделю приготовить себе горбушу или кижуча, и у вас будет хороший баланс омега-3- и омега-6-ПНЖК. Кроме того, есть и другие сельскохозяйственные животные, у которых соотношение омега-3- и омега-6 жирных кислот оптимальное.
― В этой связи вы исследовали якутскую корову?
― После проведенных исследований рыбы мы поняли, что человечество невозможно обеспечить омега-3-жирными кислотами в том объеме, в котором требуется. На Земле уже 8 млрд человек, и нет такого количества рыбы, чтобы каждый получал по одному грамму ЭПК и ДГК в сутки. И тогда мы сосредоточили наши исследования на поиске альтернативных источников омега-3-жирных кислот или хотя бы на понимании: можно ли питаться иначе и получить хороший баланс этих кислот? Так мы из воды «вышли на сушу» и стали исследовать сельскохозяйственных животных, которые потенциально могли бы быть таковыми. Оказалось, так и есть: растительноядные животные, растущие на свободном выпасе (например, исследованные нами якутские коровы и якутские лошади), имеют оптимальное соотношение омега-3- и омега-6-жирных кислот, колеблющееся в пределах 1–2, то есть практически 1 : 1. Это очень хорошее соотношение, можно сказать, идеальное. Если человек питается такими продуктами, то он обеспечивает профилактику сердечно-сосудистых заболеваний.
― А как этим породам животных удалось выработать у себя такой правильный баланс жирных кислот?
― Особенность этих якутских пород ― в их спектре питания: трава, которой они питаются, подвергается природной криообработке. Когда снег ложится на траву, она остается все еще живой и начинает аккумулировать в себе полиненасыщенные жирные кислоты, в частности альфа-линоленовую кислоту, выступающую предшественником в синтезе эйкозапентаеновой и декозагексаеновой кислот. Якутские животные всю осень, а некоторые и часть зимы питаются такой травой. И, несмотря на то что концентрация ЭПК и ДГК в мясе небольшая, баланс омега-3- и омега-6-жирных кислот у этих животных очень хороший. Такой же хороший баланс в овцах, которые, опять же, гуляют на свободном выпасе.
― Боюсь, что не только рыбы на всех не хватит, но и этих якутских животных, ― все-таки они довольно далеко, например, от Москвы и других городов России. Что делать тем, кто не в Якутии?
― Главное, не налегать на свинину и жирную курицу. Если вы предпочитаете нежирную, постную говядину, питаетесь филе курицы, индейки и при этом иногда едите хорошую рыбку, у вас все будет прекрасно с балансом омега-3 и омега-6. Если вы при этом потребляете много клетчатки, это будет лучшая диета.
― Вы исследовали не только животные организмы, но даже мхи на предмет содержания полиненасыщенных жирных кислот.
― Эти исследования изначально были направлены не на прикладную составляющую, мы не пытались найти там источник ЭПК или ДГК. У нас был таксономический интерес: отличаются ли разные виды мха по жирнокислотному составу и с какими факторами это может быть связано.
Мы неожиданно обнаружили наличие большого содержания эйкозапентаеновой кислоты в некоторых видах мха. Мох медленно растет, мало какие животные им питаются. Я пыталась выяснить, для кого он может стать основным источником пищи. Но это оказалось не так просто.
― Может, нам надо добавлять его в свою пищу?
― Это вопрос уже к диетологам, которые должны перед этим исследовать, можно ли вообще использовать мох в пищу, переваривается ли он, ― это все же специфическая субстанция. Кроме того, есть более доступные источники ПНЖК. Зачем есть мох, если можно иногда съесть рыбу? Я думаю, каждый человек может позволить себе купить селедку или сварить суп из сайры.
Для того чтобы понять, можно ли заготавливать мох и им питаться, надо провести целое научное исследование. Медленно растущие организмы могут накапливать в себе большое количество металлов, таить какие-то угрозы. Поэтому, прежде чем что-то использовать в пищу, нужно оценить вред и пользу. Тут надо быть очень осторожным.
― Откуда вообще пошла эта мода на ПНЖК? Ведь она появилась не так давно.
― В 1982 г. Нобелевская премия была присуждена Бенгту Самуэльсону, Суне Бергстрему и Джону Вейну за открытие гормоноподобных веществ ― простагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов. Их исследования можно считать началом интереса к ЭПК и ДГК, потому что эти гормоноподобные вещества играют огромную роль в жизни человека и животных. Они регулируют многие важные процессы: развитие аллергических реакций и хронических воспалений, сужение-расширение сосудов, секрецию слизи и в целом участвуют в вегетативной нервной деятельности.
Синтезируются эти гормоноподобные вещества из эйкозапентаеновой кислоты ― омега-3 и из ее аналога в омега-6-ряду ― арахидоновой кислоты. У этой кислоты такая же длинная цепь, и в ней на одну двойную связь меньше, но она другого семейства. Гормоноподобные вещества, синтезированные из этих «противоположных» жирных кислот, обладают противоположным действием на организм. Одни вызывают активацию ― увеличение температуры тела в ответ на какую-нибудь инфекцию, выделение слизи, сужение сосудов, а другие ― наоборот.
Хорошо, когда в организме баланс. Если у нас много омега-6-ПНЖК и из них синтезируются гормоноподобные вещества, то у нас температура зашкаливает, мы плохо себя чувствуем, идет воспалительный процесс. Кстати, аспирин, который мы принимаем при болезни, как раз прерывает синтез простагландинов. То есть для поддержания здоровья нам нужен баланс омега-3- и омега-6-кислот. Тогда мы будем чувствовать себя хорошо и справляться с заболеваниями и инфекциями гораздо лучше.
А вторая жирная кислота ― докозагексаеновая кислота, или ДГК, ― основной компонент мембраны нервных клеток. Ее пространственная структура позволяет быстро передавать нервные импульсы. Чтобы мозг, зрение, когнитивные функции хорошо работали, нам нужна быстрая передача нервных импульсов, а для этого нам нужна ДГК. Роль этих двух жирных кислот огромная, и заменить их нечем ― они нужны нам все время.
― В науке случается, что со временем роль тех или иных веществ полностью переоценивается. Как думаете, не может такого случиться с ПНЖК?
― Я думаю, что роль ПНЖК не будет переоценена. Они, конечно, не панацея от всех болезней, включая сердечно-сосудистые. Баланс жирных кислот нужен прежде всего для улучшения качества жизни и ее продолжительности. Нам довольно хорошо известно физиологическое значение ЭПК и ДГК. А отсутствие способности обеспечить себя этими веществами эндогенным синтезом для большинства животных также не вызывает сомнения. Однако с развитием фармакологии фиксировать результаты действия ПНЖК становится сложнее. Многие негативные последствия дисбаланса омега-3- и омега-6-ПНЖК снимаются современными лекарствами. Количество препаратов, направленных на лечение сердечно-сосудистых заболеваний, хронических воспалений, аллергий, когнитивных расстройств и прочего, постоянно увеличивается.
― Расскажите о своих научных планах.
― Мы с аспирантами и студентами планируем изучать трофические связи в малых реках и ценность рыб, населяющих эти реки, для человека. В прошлом году я начала работу по малым рекам (ручьям). Такие экосистемы пронизывают лесные массивы и испытывают огромное влияние со стороны наземных организмов. Сильное затенение снижает развитие водорослей ― первичного звена в питании гидробионтов. При этом происходит поступление вещества, произведенного на суше, то есть в течение лета в воду падают наземные насекомые, а осенью ― листья. Листья ― это низкокачественная пища для гидробионтов, а наземные насекомые тоже отличаются по своему химическому составу, а значит, и ценности. Так что у нас есть еще масса нерешенных научных задач.