В лабораторных условиях было установлено, что полифенолы и другие компоненты заваренного кофе взаимодействуют с ядерным рецептором NR4A1, играющим важную роль в реакциях клеток на стрессовые факторы, воспаление и повреждения. Эти вещества оказывали влияние на активность рецептора и замедляли развитие опухолевых клеток, причем при подавлении рецептора этот эффект снижался. Исследователи предоставили молекулярное обоснование некоторых полезных свойств кофе, однако их воздействие на людей пока не изучалось.
На протяжении многих лет, изучая кофе, авторы масштабных исследований неоднократно отмечали, что его употребление связано со снижением вероятности развития сердечно-сосудистых, метаболических и нейродегенеративных заболеваний. Однако, как правило, научные публикации демонстрировали лишь статистическую взаимосвязь, а не установление причинно-следственной связи.
Изучение биохимических процессов было затруднено из-за значительного разнообразия компонентов. Свежесваренный кофе содержит свыше тысячи химических веществ, среди которых кофеин, хлорогеновая, кофейная и феруловая кислоты, а также дитерпены – кафестол и кахвеол.
В ходе исследования ученые обратили внимание на конкретную молекулярную мишень – рецептор NR4A1. Этот рецептор контролирует активность генов и играет роль в реакциях клеток на стресс, воспаление, повреждения тканей, а также в росте некоторых опухолей. Исследователи выяснили, способны ли компоненты кофе взаимодействовать с этим рецептором и влиять на его функционирование. Результаты опубликовали в журнале Nutrients.
Биохимики исследовали состав кофе, выделив такие компоненты, как кофейная, хлорогеновая, феруловая и п-кумаровая кислоты, кофеин, хинная кислота, а также дитерпены кахвеол и кафестол. Для начала были созданы водные экстракты из различных сортов кофе, включая образцы из Гондураса, Мексики, Гватемалы, Сальвадора и Колумбии. Затем эти экстракты проверили на способность взаимодействовать с доменом связывания лигандов NR4A1.
Благодаря флуоресцентному анализу, методу поверхностного плазмонного резонанса и молекулярному моделированию, удалось определить, происходит ли связывание, оценить силу взаимодействия и установить расположение молекул в структуре рецептора. Было выявлено, что несколько соединений, содержащихся в кофе, взаимодействуют с NR4A1, в частности, четыре кислоты, кахвеол и кафестол.
Для изучения работы механизма исследователи провели эксперимент с клетками рабдомиосаркомы Rh30, на которые влияет изменение активности NR4A1. Полученные из кофе экстракты уменьшали выживаемость и развитие этих клеток.
Используя метод рибонуклеиновой кислоты интерференции, ученым удалось подавить активность NR4A1. Впоследствии, кофе и его составляющие продемонстрировали менее выраженный эффект в подавлении клеточного роста. Это свидетельствует о том, что механизм действия связан, в определенной степени, с рецептором NR4A1. Кроме того, исследователи зафиксировали снижение активности генов и белков, регулируемых NR4A1, в клетках Rh30.
Кофеин проявлял иную активность. Он взаимодействовал с NR4A1, однако в функциональных тестах его эффект был незначительным и нерегулярным. В связи с этим, авторы исследования приписывают основную роль в работе данного пути не кофеину, а полифенолам и дитерпенам.
Для оценки влияния кофейной, феруловой и хлорогеновой кислот на воспалительные процессы, ученые использовали мышиные макрофаги RAW264.7. Установлено, что эти соединения уменьшали реакцию на липополисахарид, который обычно вызывает воспалительный ответ. Полученные результаты соответствуют роли NR4A1 в клеточной реакции на воспалительный стресс.
С помощью молекулярного моделирования удалось выяснить, какие соединения и как взаимодействуют с участками рецептора. Полифенолы связывались с одним из участков лиганд-связывающего домена NR4A1, а кахвеол и кафестол – с другим. Это позволило ученым понять, как несколько веществ могут воздействовать на одну и ту же молекулярную мишень.
Заваренный кофе и его ключевые полифенольные и полигидроксильные соединения выступали в роли лигандов для NR4A1. В клетках Rh30 они проявляли эффект обратных агонистов, подавляя активность рецептор-зависимых механизмов, участвующих в росте опухолевых клеток. В условиях воспаления полифенолы также модифицировали клеточную реакцию, что, по мнению ученых, указывает на защитную функцию NR4A1.
В совокупности эти данные прояснили один из молекулярных механизмов, посредством которого кофе влияет на здоровье, однако на данный момент это было установлено только в лабораторных исследованиях. Биологической мишенью для полифенолов и дитерпенов, содержащихся в кофе, оказался рецептор NR4A1.