Söödavate puuviljade bioaktiivsed ühendid nende vananemisvastaste omadustega: põhjalik ülevaade inimeste eluea pikendamiseks

Palun võtke ühendustoscar.xiao@wecistanche.comrohkem informatsiooni

Abstraktne:Vananemine on keeruline bioloogiline protsess, mille käigus toimuvad elusorganismis aja jooksul funktsionaalsed ja struktuursed muutused. Reaktiivsed hapniku liigid on üks peamisi vananemise eest vastutavaid tegureid ja on seotud mitme kroonilise patoloogiaga. Vananemise ja toitumise suhe on üsna huvitav ja pälvinud ülemaailmset tähelepanu. Tervislik toit on lisaks toidust saadavatele antioksüdantidele vajalik vananemisprotsessi edasilükkamiseks ja elukvaliteedi parandamiseks. Paljud tervislikud toidud, näiteks puuviljad, on heaks toidust saadavate toitainete ja looduslike bioaktiivsete ühendite allikaks, millel on antioksüdantsed omadused ning mis on seotud vananemise ja muude vanusega seotud häirete ennetamisega. Kasu tervisele, mis on seotud puuviljade tervisliku tarbimisega, on äratanud suuremat huvi. Märkimisväärne hulk uuringuid on dokumenteerinud puuviljade tarbimise eeliseid, kuna see pärsib vabade radikaalide arengut, mis vähendab veelgi organismis tekkivat oksüdatiivset stressi ja kaitseb mitut tüüpi haiguste eest, nagu vähk, II tüüpi diabeet ja põletikulised haigused. muud südame-veresoonkonna haigused, mis lõpuks takistavad vananemist. Lisaks on puuviljadel palju muid omadusi, nagu põletikuvastane, vähivastane, diabeedivastane, neuroprotektiivne ja neil on tervist edendav toime. Samuti kirjeldatakse erinevate bioaktiivsete ühendite toimemehhanisme, mis aitavad ära hoida erinevaid haigusi ja pikendavad eluiga. See käsikiri annab kokkuvõtte erinevatest puuviljades leiduvatest bioaktiivsetest komponentidest koos nende tervist edendavate ja vananemisvastaste omadustega.

Märksõnad:bioaktiivsed ühendid; vananemisvastane;söödavad puuviljad;eluea pikendamine; antioksüdandid;vabad radikaalid; kasu tervisele

1. Sissejuhatus

Vananemine on aeglane füsioloogilise halvenemise protsess, mida iga elusorganism aja jooksul kogeb. Tegelikult on vananemine peamine riskitegur, mis on seotud mitmete degeneratiivsete haiguste, eriti II tüüpi diabeedi, vähi, Alzheimeri tõve ja südame-veresoonkonna haiguste (CVD) märkimisväärselt suurenenud esinemissagedusega, ning need kroonilised haigused põhjustavad inimeste surmajuhtumeid [1]. Bioloogilisel tasemel vananemist iseloomustab raku- ja molekulaarsete kahjustuste kuhjumine, mille tagajärjeks on funktsionaalsed ja struktuursed muutused kudedes ja rakkudes, nagu rakkudevahelise kontakti halvenemine, vananemine, mitokondriaalse homöostaasi kadumine ja taastumisvõime vähenemine [2]. Umbes 150,000 inimest kogu maailmas sureb iga päev vananemise tõttu ja umbes kaks kolmandikku sureb vanusega seotud haigustesse [3]. Mitmete ainete hulgas, mis arvatavasti mängivad olulist rolli vanusega seotud funktsioonide languses, on vabad radikaalid, mis hõlmavad reaktiivseid lämmastiku liike (RNS) ja reaktiivseid hapniku liike (ROS) ja millel on oluline roll [4, 5].

Lisateabe saamiseks klõpsake siin

Vabad radikaalid ja reaktiivsed liigid on looduslikud kõrvalsaadused, mis tekivad organismides nii füsioloogiliste kui ka keskkonnaprotsesside kaudu [6]. Vabad radikaalid tekivad tavaliselt mitokondrites ATP (adenosiintrifosfaadi) tootmise tulemusena, kui rakud kasutavad energia tootmiseks hapnikku (elu oluline element). Seega põhjustab tasakaalustamatus vabade radikaalide ületootmise või kehasse kogunemise ning bioloogilise süsteemi võime vahel reaktiivseid aineid detoksifitseerida oksüdatiivse stressini, mis on mitmete degeneratiivsete ja vanusega seotud krooniliste häirete väljakujunemise juhtiv tegur [7]. ,8]. Paljud tõendid näitavad, et mitokondrites tekkiv oksüdatiivne stress kui rakuhingamise kõrvalsaadus on vananemise peamine põhjus [9]. Selliste haiguste patogeneesi edasilükkamine või pärssimine taimede poolt on samuti atraktiivne strateegia tervena vananemise soodustamiseks [3]. Seega tunnustatakse nende haiguste vastu võitlemisel õiget toitumist, kuna sellel on oluline mõju vananemisele ja tervisele ilma kõrvalmõjudeta [10]. Lisaks on vananemise ja toitumise vaheline optimistlik seos suurendanud tarbijate huvi saada rohkem teadmisi funktsionaalsest toitumisest, mis sisaldab rohkesti antioksüdante, nagu köögiviljad, puuviljad ja nendega seotud tooted [11-14]Antioksüdandid on looduslikud ained, mida leidub. puu- ja köögiviljades, mis kaitsevad rakku vabade radikaalide kahjustuste eest, neutraliseerides ja puhastades neid. Nende hulgas on puuviljadel suur tähtsus ja need on pälvinud kogu maailmas teadlaste tähelepanu oma toiteväärtuse, maitsva maitse, vitamiinide, mineraalide ja kiudainete sisalduse tõttu. Mitmed uuringutulemused on samuti teatanud, et tervislike puuviljade tarbimine on seotud krooniliste haiguste väiksema esinemissagedusega [15-19].

Cistanche on vananemisvastane toime

Erinevates puuviljades ja nende derivaatides on teadaolevalt kõrgendatud looduslikult esinevate polüfenoolühendite sisaldus [18, 20-22]. Polüfenoolid on antioksüdantsete omadustega taimsed sekundaarsed metaboliidid, mis toimivad vabade radikaalide inhibiitoritena ja mängivad olulist rolli oksüdatiivse stressi vähendamisel, mis lõppkokkuvõttes takistab vananemist ja sellega seotud haigusi [23,24]. Lisaks on mitmetel bioaktiivsetel ühenditel, nagu katehhiinid, antotsüaniinid ja isoflavoonid, tugev antioksüdantne toime ROS-i vastu. Sageli tarbitavad puuviljad, eriti õunad, viinamarjad, marjad, apelsinid ja kirsid, sisaldavad erinevaid polüfenoolühendeid, millel on kasulik mõju inimeste tervisele [25,26]. Kõrge bioaktiivse sisaldus nendes puuviljades aitab aeglustada vananemisprotsesse ja leevendab erinevate vanusega seotud krooniliste häirete, nagu SVH ja vähk, riski. Polüfenoolid sisaldavad aga laia valikut ühendeid ja jagunevad erinevatesse rühmadesse nagu stilbeenid, tanniinid, flavonoidid (flavanoonid, flavonoolid, flavonid, flavonoolid, isoflavoonid, proantotsüanidiinid, antotsüaniinid), fenoolhapped ja lignaanid [27-29] . On dokumenteeritud, et puuviljaperekondade sees ja nende vahel esineb palju erinevaid antioksüdante ja fütokeemilisi tasemeid [22, 30].

Pterostilbeen, resveratrool ja kvertsetiin on looduslikult esinevad fütokemikaalid või polüfenoolsed antioksüdandid, mida leidub mitmesugustes puuviljades, nagu jõhvikad, mustikad ja mustikad (Vaccinium sp.)[31]. Hiljutised leiud on näidanud, et neil on positiivne mõju, nagu vananemisvastane toime ja kalduvus pikendada eluiga, kontrollides vananemisilminguid, põletikku, rakkude vananemist, oksüdatiivseid kahjustusi ja telomeerset hõõrdumist [32,33]. Selle käsikirja põhieesmärk on välja töötada ülevaade erinevatest puuviljades leiduvatest toitainetest ja bioaktiivsetest ühenditest ning nende vananemisvastastest ja muudest tervist edendavatest omadustest, mis pikendavad inimeste oodatavat eluiga.

2. Vabad radikaalid ja vananemine

Vananemine viitab organismides aja jooksul toimuvatele universaalsetele, progresseeruvatele ja kahjulikele muutustele, mis suurendavad mitmete haiguste tõenäosust ja mõnikord põhjustavad surma [34]. Huvitav on see, et kroonilised haigused ja vananemine on mõlemad tihedalt seotud DNA mutatsioonide, madala astme põletiku ning suurenenud metaboolse ja oksüdatiivse stressiga, sealhulgas kahjustuste suurenemisega [3].

Inimkeha võitleb pidevalt, et vananemisest eemale hoida. Üks hästi uuritud ja silmapaistvamaid vananemise teooriaid on vabade radikaalide vananemise teooria [5].

Vabad radikaalid on ebastabiilsed, väga reaktiivsed ja iseseisvad molekulid, mis koosnevad tuumaorbiidil ühest või mitmest paaristamata elektronist. Nad võivad kas vastu võtta elektroni või loovutada elektroni teistele molekulidele ja seega toimida redutseerijate või oksüdeerijatena [35]. Vabad radikaalid esinevad kehas üldiselt keemiliste protsesside, nagu ainevahetus, loomuliku kõrvalproduktina, mis võib suurendada erinevate haiguste tõenäosust ja kiirendada vananemisprotsessi. ROS-id, nagu superoksiidradikaal (O2), peroksüülradikaal (ROO"), alkoksüülradikaal (RO), hüdroksüülradikaal (OH) ja RNS-id, nagu lämmastikoksiid (NO) ja lämmastikdioksiid (NO2), on ühed levinumad vabad radikaalid pärinevad nii eksogeensetest kui ka endogeensetest allikatest [6]. ROS/RNS eksogeensete allikate hulka kuuluvad keskkonnasaasteained, kiirgus, tööstuslikud kemikaalid, ravimid, ksenobiootikumid ja suits [35-37]. Endogeensed allikad hõlmavad fagotsütoosi, põletikulisi reaktsioone ja raku metaboolsed protsessid, nagu mitokondriaalne elektronide transport [38, 39].

cistanche eluea pikendamine

ROS-i ületootmine inimkehas kahjustab redoksreaktsioonide kaudu erinevaid biomolekule ja põhjustab rakukahjustusi, mutatsioone, rakusurma ja vananemist [40-43]. ROS on seotud ka mitmete krooniliste haiguste ja muude vanusega seotud häiretega. Üldiselt on kaks antioksüdantide rühma, st. ensümaatilised ja mitteensümaatilised antioksüdandid, reguleerivad vabade radikaalide reaktsioone. Inimkeha kasutab ensümaatilisi antioksüdantide kaitsemehhanisme, et säilitada vabade radikaalide ja antioksüdantide vaheline tasakaal, kõrvaldades ROS-i ülejäägi. Antioksüdantsed ensüümid vähendavad H ja O taset, kuna see on oluline lipiidide peroksüdatsiooni välistamiseks ning rakumembraanide struktuuri ja funktsiooni säilitamiseks. Erinevad ensümaatilised antioksüdantsed ensüümid, mis osalevad vabade radikaalide püüdmises, on superoksiiddismutaas (SOD), katalaas (CAT) ja glutatioonperoksüdaas (GSHPx), nagu on näidatud järgmistes reaktsioonides.

SOD leidub raku mitokondrites ja tsütosoolis, muutes superoksiidi radikaali (O") katalüütiliselt vesinikperoksiidiks (H, O) ja hapnikuks (O2) metalliioonide kofaktorite nagu tsink (Zn) ja vask (Cu) juuresolekul. )[44]. Peroksisoomis paiknev CAT-ensüüm kasutab kofaktorina rauda ja katalüüsib vesinikperoksiidi (HO2) redutseerimist või lagunemist, moodustades vee (H2O) ja molekulaarse hapniku (O2), viies sellega lõpule SOD-ga alustatud detoksifitseerimisprotsessi. [45] GSHPxi on rakusisene ensüüm, mis esineb peamiselt mitokondrites ja tsütosoolis, lõhustab vesinikperoksiidi (H2O) kaheks veemolekuliks (H2O) ja oksüdeerib GSH-d (glutatioon).GSHPx aktiivsus sõltub üldiselt seleenist [46].

Samamoodi toodetakse inimkehas RNS-i, nagu lämmastikoksiid (NO*), aminohappest L-arginiinist ensüümi lämmastikoksiidi süntaasi (NOS) juuresolekul, nagu on näidatud võrrandis:

Vabade radikaalide teke toimub hapniku neeldumisel, NADPH oksüdaasi aktiveerimisel ja superoksiidi anioonide radikaalide teke on näidatud võrrandis:

Indutseeritav lämmastikoksiidi süntaas (iNOS) osaleb NO sünteesis ja reageerib hapnikuradikaalidega (O2). NO-aste ja O2*-reageerivad koos (radikaal-radikaalsidestus), saades peroksünitriti (ONOO-), mis on võimas oksüdeerija, mis võib rünnata paljusid bioloogilisi sihtmärke [47].

Ebapiisavad antioksüdantide kaitsesüsteemid ja suur hulk ROS/RNS-i põhjustavad vabade radikaalide kogunemist rakkudesse, mis põhjustab oksüdatiivseid kahjustusi [48]. Rakuline oksüdatiivne stress põhjustab valkude talitlushäireid, struktuurse terviklikkuse kaotust ja rakumembraani, DNA ja mitokondriaalse DNA kahjulikku kahjustust, mis aitab oluliselt kaasa krooniliste vanusega seotud haiguste, peamiselt SVH, II tüüpi diabeedi, vähi, hüpertensiooni ja ateroskleroosi tekkele, nagu on näidatud joonisel. 1 [39, 49-52].

3. Toitained ja bioaktiivsed ühendid puuviljades: antioksüdantide allikas

Taimed sünteesivad erinevaid fenoolseid ühendeid, mis esinevad taime erinevates osades, kuid eelkõige viljades, lehtedes ja seemnetes, kus neid kasutatakse peamiselt patogeenide ja UV-kiirguse eest kaitsmiseks[54,55]. Paljud (taimsed) toidud tervislikus toitumises, nagu puu- ja köögiviljad, sisaldavad enamikku looduslikult esinevatest polüfenoolidest [24]. Puuviljad ei ole pelgalt fenoole sisaldavate mittetoitevate ühendite allikas, vaid suurepärane allikas mitmesugustele toitainetele, mis sisaldavad mineraale (raud, vask, tsink, mangaan ja seleen), vitamiine (C, A, E) ja toidust saadavaid aineid. kiud [15,17,56,57]. Need mineraalid ja vitamiinid toimivad antioksüdantidena, mis aitavad vähendada mitmeid kroonilisi ja vanusega seotud haigusi, peamiselt diabeeti, vähki, südame isheemiatõbe ja CVD-d, ning on kasulikud tervisele ja soodustavad tervislikku vananemist [55]. Antioksüdandid aitavad ka põletikku vähendada [58]. Kuna puuviljades sisalduvad toiduühendid aktiveerivad tuuma erütroid{12}}-sarnase faktori-2(Nrf2), mis on antioksüdantide põhiregulaator, mis pärsib NF-kB (tuumafaktor-kappa B) raja aktiveerimist. osaleb põletiku tekkes. Nrf2 suurendab antioksüdantide kaitsevõimet, mis neutraliseerib tõhusalt ROS-i, reguleerides teemaksulaadse retseptori 4-vahendatud NF-kB aktivatsiooni [59,60].

3.1.Toiduained

Toitained on looduslikud toiduained, sealhulgas vitamiinid ja mineraalid, ning neil on füsioloogiline toime, mis kaitseb mitmesuguseid kroonilisi patoloogiaid. Toitained aitavad aeglustada vananemisprotsessi, parandavad tervist, toetavad organismi ehitust ja talitlust ning pikendavad eluiga.

3.1.1.Vitamiinid

Vitamiinid on peamised mikroelemendid, mida organism vajab ainevahetuse nõuetekohaseks toimimiseks. Inimesed ei saa neid toitaineid oma kehas loomulikult sünteesida ja püüavad rahuldada oma vajadusi vitamiinirikaste toiduallikate kaudu[11]. Erinevad puuviljad, nagu apelsinid, marjad, greibid, kirsid, õunad jne sisaldavad märkimisväärses koguses C-, E- ja A-vitamiini. Need vitamiinid aitavad tugevdada immuunsüsteemi ja vähendada põletikku [22]. Neil on ka võimsad redutseerivad omadused, mis muudavad need paremaks antioksüdandiks ja aitavad leevendada oksüdatiivse stressi mõju ning aitavad kaasa vananemisele ja sellega seotud haigustele. C-vitamiin (askorbiinhape) on vees lahustuv, mis toimib esimese kaitsevahendina vabade radikaalide vastu ning seda leidub suhteliselt suures sisalduses puuviljades, nagu maasikad, apelsinid ja mustad sõstrad (58,8, 53,2 ja 41 mg 100 g puuvilja kohta). vastavalt)[61,62].

cistanche nz

C-vitamiin on võimas antioksüdant ja radikaalide püüdja, mis takistab vabu radikaale kahjustamast DNA-d, kudesid ja rakumembraane [63,64] ning regenereerib E-vitamiini, lipiidides lahustuvat vitamiini lipoproteiinides ja membraanides. C-vitamiin (askorbiinhape) muudab askorbaadi radikaali, andes lipiidide radikaalile elektroni, et peatada joonisel 2 kirjeldatud lipiidide peroksüdatsiooni ahelreaktsioonid.

Seejärel askorbaadi radikaalide paarid reageerivad ja moodustavad dehüdroaskorbaadi ja askorbaadi molekuli. Dehüdroaskorbaadil ei ole antioksüdantset potentsiaali, mistõttu see muundub tagasi kahe elektroni lisamisega askorbaadiks [63, 65]. Lipiidide peroksüdatsiooni ajal toimib E-vitamiin ahela katkestajana mitmetes lipiidiosakestes, nagu madala tihedusega lipoproteiin (LDL) ja rakumembraanides. See toimib lipiidperoksüülradikaalide peatamiseks ja lipiidide peroksüdatsiooni ahelreaktsioonide lõpetamiseks[65]. Askorbiinhappe kombinatsioon -tokoferooliga (E-vitamiin) on peamiselt tõhus oksüdatsiooni ärahoidmisel [66]. A-vitamiin on ka lipiidides lahustuv vitamiin, mis toimib antioksüdandina ja aitab eemaldada vabu radikaale, et vältida mitmesuguseid kroonilisi patoloogiaid, mida on kirjeldatud joonisel 3. Monaghan ja Schmitt [67] tuvastasid esmakordselt A-vitamiini antioksüdantse potentsiaali ja väitsid, et see vitamiin võib kaitsta lipiide rääsumise eest. A-vitamiinil on ka suur antioksüdantne toime inimese LDL-i kaitsmisel vase poolt stimuleeritud oksüdatsiooni eest [65,68].

3.1.2.Mineraalid

Mineraalid on maa peal ja toidus leiduvad elemendid, mis on vajalikud organismide kasvamiseks ja mitmesuguste eluks vajalike funktsioonide täitmiseks oluliste toitainetena. Puuviljad nagu õunad, marjad, kirsid ja viinamarjad sisaldavad ohtralt nii mikro- kui ka makrotoitaineid, mis sisaldavad mineraale. Nendes puuviljades sisalduvad peamised mineraalid on kaalium, magneesium, kaltsium, fosfor, raud, naatrium, vask, tsink, seleen ja mangaan. Marjad koguvad keskkonnast suurel hulgal fosforit, kaltsiumi, naatriumi ja rauda mineraale ning on kõigi teiste puuviljade ees ülimuslikud [22]. Mitmed mikroelemendid, nagu raud, seleen, tsink, vask ja mangaan, toimivad erinevate antioksüdantsete ensüümide kofaktoritena ja osalevad redoks-ainevahetuses, mis aitab veelgi aeglustada vananemisprotsessi, kuna need vähendavad rakkudes ROS-i, pikendades seega organismide eluiga. 11, A46]. Mineraaltoitaineid peetakse kliiniliselt tarbijate tervise jaoks vajalikeks elementideks, kuna need annavad lihastele jõudu ning mängivad olulist rolli hammaste ja luude arengus. Need peamised mineraalelemendid on seotud paljude oluliste biokeemiliste ja füsioloogiliste protsessidega, mis inimestel esinevad. Mitmete puuviljade mineraalainete sisaldus on toodud tabelis 1.

3.2.Bioactioe Conmp{2}}unds

Bioaktiivsed ühendid on toidus leiduvad olulised kompleksid, mis on tõhusad erinevate metaboolsete tegevuste reguleerimisel ja parandavad tervist [69,70]. Lisaks sisaldavad mitmed puuviljad laia mitmekesisust ja suures koguses bioaktiivseid ühendeid, eriti tanniine, stilbeene, flavonoide ja fenoolhappeid [14,56,71]. Polüfenoolid mängivad puuviljades olulist rolli ning neid kasutatakse antioksüdantide ja värvainetena [72]. Toidu antioksüdantide tarbimine aitab säilitada inimkehas piisavat antioksüdantset seisundit. Märkimisväärsel hulgal polüfenoolide uuringuid rõhutatakse nende antioksüdantseid omadusi pärast seda, kui arvatakse, et neil on optimistlik mõju vanusega seotud kroonilistele patoloogiatele. Mitmed uuringud on samuti teatanud, et polüfenoolide rikas dieet võib ära hoida oksüdatiivseid kahjustusi, mis põhjustavad vananemist [73]. Puuviljad, nagu marjad, kirsid, õunad ja viinamarjad, sisaldavad ligikaudu 200-300 mg polüfenoole 100 g värske massi kohta [24,74]. Nendest puuviljadest saadud tooted moodustavad suure osa polüfenoole. Mitmeid polüfenoole, sealhulgas katehhiin, epikatehhiin, rutiin, proantotsüanidiin B2, floretiinglükosiidid, kvertsetiinglükosiidid ja klorogeenhape, leidub enamasti õuntes, millel on tugev antioksüdantne omadus [1]. Erinevad antioksüdantsete omadustega polüfenoolid, mida leidub erinevates puuviljades, on toodud tabelis 2.

cistanche peenise suurus

Need molekulid võivad toimida antioksüdandina (in vivo) mitmel viisil: (i) eemaldades reaktiivseid osakesi kõrgendatud reaktsioonivõime tõttu (mõõdetuna kiiruskonstandina), mis võimaldab neil eemaldada oksüdeerijad enne, kui need saavad mõjutada teisi bioloogilisi sihtmärke, nagu näiteks nukleiinhapped ja valgud;(ii)indutseerides endogeenseid antioksüdantseid vastuseid Nrf2-sõltuva geeniekspressiooni kaudu, et moduleerida oksüdeerijaga kokkupuute patofüsioloogilisi ja füsioloogilisi tulemusi [96];(i) inhibeerides ROS/RNS tootmist kas ensüümide nagu NADPH oksüdaaside või ksantiinoksüdaaside ekspressiooni või aktiivsuse pärssimine, põletiku pärssimine või mitokondri elektronide lekkimise vähendamine [97]. 2008. aastal avaldatud uuringus uuriti punase viinamarjamahla (E-vitamiini ja polüfenoolide allikas) toidulisandite mõju neutrofiilide NADPH oksüdaasi aktiivsusele ja kardiovaskulaarsetele riskifaktoritele kolmekümne kahel hemodialüüsi saavatel patsiendil. Leiud näitasid, et nii punase viinamarjamahl kui ka E-vitamiin vähendasid ex vivo neutrofiilide NADPH oksüdaasi aktiivsust ja oksüdeeritud LDL kontsentratsiooni plasmas. Punase viinamarjamahl vähendab ka kardiovaskulaarseid riskitegureid [98]. Seega näitavad leiud, et looduslikud antioksüdandid on NADPH oksüdaasi võimalikud inhibiitorid.

See artikkel on välja võetud ajakirjast Antioxidants 2020, 9, 1123; doi:10.3390/antiox9111123 www.mdpi.com/journal/antioxidants