Красноярские ученые проанализировали мировой массив научных работ об источниках, потребностях и значении незаменимых полиненасыщенных жирных кислот для рыб и человека. В статье отмечается, что вылов дикой рыбы достиг своих пределов и не удовлетворяет потребности человека в омега-3 ПНЖК. Ученые приходят к заключению, что снизить дефицит этих ценных соединений может аквакультура, биотехнология микроорганизмов и генная инженерия. Обзор литературы опубликован в Российском физиологическом журнале им. И. М. Сеченова.

В нашем организме можно найти всю таблицу Менделеева — этот штамп знаком почти всем со школьной скамьи. Однако тело можно разбирать не только на элементы, но и на более крупные химические образования — молекулы. Мы не прочь порассуждать о нехватке витаминов, работе ферментов или синтезе гормонов как факторах здоровья. В последние годы в обиход вошла аббревиатура ПНЖК. За этими буквами скрываются полиненасыщенные жирные кислоты — соединения, наличие которых важно для нормальной работы мозга и сердечно-сосудистой системы человека.

На протяжении последних 15 лет красноярские биофизики пытаются разобраться с тем, какие организмы синтезируют эти соединения в наибольших количествах, как они передаются от одного живого объекта к другому и где в природе можно найти наибольшие запасы ПНЖК. Ученые Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» и Сибирского федерального университета в опубликованном недавно обзоре мировой научной литературы, куда вошли также результаты их собственных многочисленных исследований, приводят основные факты об источниках незаменимых жирных кислот в природе и их значении для человека. В конце обзорной статьи биологи обсуждают, как обеспечить этими ценными соединениями всех людей на планете.

 

Подготовка и обработка проб 

   Подготовка и обработка проб

 

Рыба всему голова

Разобраться в биохимии жирных кислот не каждому под силу. Их можно разделить на несколько семейств, в каждом из которых десятки кислот. Особо ценными считаются, в частности, полиненасыщенные эйкозапентаеновая (ЭПК) и докозагексаеновая (ДГК) кислоты. Больше всего этих соединений на единицу собственной массы содержит рыба.

«На упаковках с продуктами, например с растительными маслами или другими продуктами, можно встретить надпись «богаты омега-3». Это не те кислоты, о которых идет речь, не ЭПК и ДГК. В растениях содержится альфа-линоленовая омега-3 кислота, она тоже важна для человека, например для кожи. Кроме того, из нее плохонько, но мы все-таки можем сами произвести ЭПК и ДГК», — поясняет старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН доктор биологических наук Олеся Николаевна Махутова.

Чаще всего рыбы получают полезные кислоты из пищи: крошечных водорослей, рачков или других рыб. Некоторые виды способны синтезировать такие вещества сами, однако даже в этом случае присутствие ЭПК и ДКГ в рационе улучшает здоровье и качество рыбы. По требовательности к наличию жирных кислот различаются хищные и травоядные виды рыб, населяющие пресные и соленые воды, молодь и взрослые особи.Содержание ПНЖК в телах разных видов рыб может различаться в сотни раз: от 0,12 г на 1 кг массы тела до 36 г на кг.

 

Зачем ПНЖК человеку?

Такой привычный компонент пищи, как жир, на самом деле бывает разным. Из мяса или молока мы в основном получаем омега-6 жирные кислоты, энергетически ценные мононенасыщенные и трансжиры, из орехов и растительных масел — некоторые виды полиненасыщенных жирных кислот, из рыбы — самые ценные ЭПК и ДГК.

Эти кислоты нужны для нормальной работы сердечно-сосудистой и нервной систем, иммунитета и метаболизма в целом, а их применение носит профилактический характер. Если говорить конкретнее, то ДГК — это основная жирная кислота в мозге и нервных тканях. Именно она обеспечивает быструю передачу сигналов. А вот из ЭПК организм делает похожие на гормоны вещества, которые препятствуют развитию аллергии, снижают кровяное давление, температуру и препятствуют образованию тромбов.

«Омега-3 ПНЖК особенно нужны детям и беременным женщинам. Во время внутриутробного развития и в первые годы жизни нужно сформировать мозг, а значит, нужно много ДГК. А взять ее можно поначалу только из мамы. Да и самой маме они пригодятся, чтобы не родить преждевременно», — отмечает Олеся Махутова.

Взрослым ПНЖК тоже необходимы. В научном сообществе активно обсуждается гипотеза, что смертность от сердечно-сосудистых заболеваний выше в тех странах, где потребление рыбы меньше. Очевидно, что на этот показатель влияют и другие факторы. Также полиненасыщенные жирные кислоты могут оказаться просто необходимыми в пожилом возрасте. Есть исследования, показывающие, что потребление омега-3 кислот препятствует снижению когнитивных способностей у пожилых людей.

Здесь нужно сделать важное уточнение. Нельзя утверждать, что эти кислоты являются лекарством. Например, у пожилых людей при серьезных нейродегенеративных расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера, прием ПНЖК не оказывает положительного воздействия. Можно сказать, что они хороши как профилактическое средство, но не стоит рассчитывать на восстанавливающий эффект.

 

Пробы мальков рыб 

   Пробы мальков рыб

 

Что нас спасет?

Всемирная организация здравоохранения установила норму потребления омега-3 ПНЖК — от 0,5 до 1 грамма в сутки. Но получить достаточное количество не так просто: не всякая рыба содержит много ЭПК и ДГК. Для полноценного по требованиям ВОЗ блюда хватит одного кусочка сайры или сардины, а вот порция карася или леща потянет на целый килограмм.

Даже во многих индустриально развитых странах мира население редко соблюдает нормы потребления ПНЖК. Попросту говоря — рыбы не хватает. Судя по статистическим данным, промышленный вылов в морях и внутренних водах достиг своего максимума. Около десяти лет назад количество рыбы и морепродуктов, выращенных искусственно, почти сравнялось с объемами мирового вылова. Даже сложенные вместе эти источники в среднем могут обеспечить лишь 10 % потребностей человечества в ПНЖК.

Как же добавить на наш стол ценные жирные кислоты? Красноярские ученые обсуждают три основных решения. Первое — это развитие традиционной аквакультуры, но на новом уровне. Здесь ключевой станет разработка принципиально новых сбалансированных кормов. Ведь для того, чтобы рыба была не пустой с точки зрения содержания ПНЖК, эти вещества должны содержаться в ее пище. Сейчас основу такого корма составляет всё та же дикая рыба, которой и так не хватает человечеству. А искусственно выращенная при прежнем ведении хозяйств она зачастую рассеивает полученные с кормом ЭПК и ДГК. Еще одна проблема с аквакультурой — ее воздействие на окружающую среду. Выбросы водных ферм и фабрик часто загрязняют водоемы и могут вызвать гибель природных популяций водных позвоночных.

Раз рыбы в природе получают ПНЖК из кормов, в частности одноклеточных водорослей, то почему бы не выращивать их промышленно. Для обогащения молочных смесей, производства пищевых добавок или кормовых смесей часто используют омега-3 кислоты, синтезированные водорослями. Однако эффективность таких производств невысока. Можно усилить способность одноклеточных организмов генерировать ценные соединения путем генных модификаций. В нескольких странах мира идут эксперименты по созданию высокоэффективных генно-модифицированных водорослей — производителей ПНЖК. Пока это направление не вносит существенного вклада в общие объемы доступных для человека омега-3 жирных кислот.

Третий путь, самый перспективный на сегодняшний день, подразумевает модификацию высших растений таким образом, чтобы они вырабатывали ЭПК и ДГК. Для двух видов масличных растений, рыжика и рапса, были получены генно-модифицированные культуры, которые способны синтезировать незаменимые жирные кислоты. Эти работы носят экспериментальный характер, но перспектива выращивать нужные ПНЖК на полях выглядит привлекательно.

 

Вклад Красноярска

Красноярские ученые неспроста стали авторами подобной обзорной работы. За последние годы здесь сформировался один из мировых центров исследования источников и способов распространения жирных кислот в водных и наземных экосистемах. Именно красноярцы определили содержание омега-3 ПНЖК во многих видах рыбы. Отдельный цикл работ был посвящен оценке кулинарной обработки рыбы на содержание полезных жирных кислот. В ходе исследований были обнаружены необычные и часто недооцениваемые пути выноса ценных соединений из воды на сушу — с личинками комаров, стрекоз и других насекомых, которые проводят часть своей жизни в воде. Совсем недавно ученые обнаружили мирового рекордсмена по содержанию омега-3 ПНЖК. Это голец, обитающий на севере Красноярского края, в озерах бассейна реки Хатанги и Норило-Пясинской системы.

«Сейчас при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований мы занимаемся поиском генов, которые отвечают за образование ценных ПНЖК у пресноводных рыб. Мы знаем, что в основном они получают эти кислоты из пищи. Но и синтезировать их из кислот-предшественников они тоже могут, пусть и с небольшой скоростью. Мы планируем разобраться в том, как и когда включаются эти гены, что позволит скорректировать состав корма рыб в аквакультуре. Возможно, в дальнейшем это позволит нам или другим исследователям избавить человечество от дефицита таких соединений», — рассказывает о ближайших планах Олеся Махутова.

Текст и фото: группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН

Похожие новости

  • 23/08/2019

    Ученые разрабатывают светящиеся белки для поиска раковых клеток в организме

    ​Международная группа исследователей, в которую вошли представители Сибирского федерального университета (СФУ, Красноярск), разрабатывает специальные белки, способные в составе медицинских препаратов определять в организме раковые клетки и сигнализировать о них свечением под лучами ультрафиолетовой лампы или лазера.
    1310
  • 30/01/2020

    Красноярские ученые: одинаково эффективного искусственного источника света для всех растений — нет

    ​Красноярские ученые на основе собственных исследований и анализа мировой литературы сформулировали концепцию выбора наиболее эффективного источника света для выращивания растений в искусственных условиях.
    492
  • 07/08/2020

    Гидробиологи продолжают работу в рамках Большой Норильской экспедиции

    ​​Всего за несколько дней отряд гидробиологов провел исследования Норило-Пясинской водной системы от ТЭЦ-3 до района впадения реки Далдыкан в реку Амбарную. Ученые взяли пробы на пяти контрольных точках.
    488
  • 21/01/2019

    Ученые исследовали биологическую активность углеродных наноструктур

    ​​Ученые Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета исследовали биологическую активность углеродных наноструктур искусственного и естественного происхождения.
    2011
  • 15/12/2017

    Академик Андрей Дегерменджи: жизнь в астероиде позволит снять целый комплекс проблем

    ​Андрей Георгиевич Дегерменджи - советский и российский ученый-биофизик, академик РАН (2011). Директор Института биофизики СО РАН с 1996 года - об исследованиях красноярских ученых  и системе жизнеобеспечения в экстремальных условиях .
    1572
  • 31/08/2020

    Гербицид, загруженный в матрицу полимера, обеспечит охрану здоровья растений

    Красноярские учёные предлагают более экологичный способ доставки гербицидов, при помощи которого они вносятся непосредственно в почву при посевах сельскохозяйственных культур. Материалы-носители полностью разлагаются без выделения токсичных веществ, поэтому могут сохранить природные ресурсы и позволят достичь высоких урожаев.
    328
  • 08/07/2019

    Жизнь моря говорит о себе светом: интервью с академиком Иосифом Гительзоном

    ​Общее собрание Российской академии наук, которое состоялось в конце апреля этого года, ознаменовалось важным событием: в торжественной обстановке была вручена высшая награда РАН — Большая золотая медаль имени Ломоносова — академику Иосифу Исаевичу Гительзону за обоснование и развитие экологического направления в биофизике.
    736
  • 25/04/2019

    Академик Гительзон получил Большую золотую медаль РАН

    ​В ходе Общего собрания РАН ее президент академик Александр Михайлович Сергеев вручил советнику РАН академику Иосифу Исаевичу Гительзону (Институт биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН») высшую награду Академии наук — Большую золотую медаль имени М.
    1051
  • 28/01/2017

    Андрей Дегерменджи: мы предложили посмотреть на экосистемы по-новому

    ​Исследования Института биофизики ФИЦ Красноярского научного центра СО РАН охватывают не только три стихии биосферы — воду, землю и воздух — но и двигаются выше и выше: в космос.  Как выжить в перелетах к другим планетам? Сможем ли мы предотвратить глобальное потепление? Как станет выглядеть Земля через сотни лет? Андрей Георгиевич Дегерменджи, доктор физико-математических наук, академик РАН, с 1996 года руководит Институтом биофизики СО РАН (Красноярск).
    1964
  • 06/07/2018

    Академику Иосифу Исаевичу Гительзону - 90 лет!

    ​Иосиф Исаевич Гительзон родился 6 июля 1928 года в Самаре.В 1951 году окончил (заочно) Биологический факультет МГУ, в 1952 году окончил лечебный факультет Красноярского медицинского института — учился одновременно в двух вузах.
    1344