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 расхожий 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 человека, озабоченного собственным организмом, 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 Красноярского научного центра 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.

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 неё плохонько, но мы всё таки можем сами произвести ЭПК и ДГК», – поясняет доктор биологических наук, старший научный сотрудник Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН Олеся 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 для нашего уха 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 кровеносное 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 её 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.

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 из сайры или сардины хватит и одного кусочка, а вот порция из 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. Первый – 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 смесях 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 масляничных 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 в Красноярском научном центре СО РАН и Сибирском федеральном университете 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 озёрах 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 не большой 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.