Фитостерин

Фитостерин (фитостерол, растительный стерол) — группа природных органических соединений, относящихся к классу стероидов, которые содержатся в клеточных мембранах растений. По химической структуре фитостерины близки к холестерину, однако отличаются от него наличием дополнительной метильной или этильной группы в боковой цепи молекулы. В отличие от холестерина, который синтезируется в организмах животных, фитостерины не вырабатываются в теле человека и поступают исключительно с пищей.

Химическое строение и классификация

Основой молекулы фитостерина является стероидное ядро — циклопентанпергидрофенантрен, состоящее из четырёх конденсированных колец. Ключевое отличие от холестерина заключается в строении боковой цепи у атома C-24: у холестерина она линейная, а у фитостеринов содержит дополнительный углеродный заместитель. По этому признаку выделяют две основные группы:

• 4-дезметилстеролы — наиболее распространённые фитостерины, не имеющие метильной группы в положении C-4. К ним относятся β-ситостерин, кампестерин и стигмастерин.
• 4-метилстеролы — соединения с метильной группой у C-4, например, цитростадиенол.
• Тритерпеновые спирты (например, циклоартенол) — предшественники фитостеринов в биосинтетическом пути.

По степени ненасыщенности выделяют стерины (содержат двойную связь в кольце B) и станолы (насыщенные формы, например, ситостанол). Станолы образуются в результате гидрирования стеринов и обладают более выраженной способностью снижать всасывание холестерина.

Основные представители

Биосинтез и роль в растениях

В растениях фитостерины синтезируются через мевалонатный путь, который начинается с ацетил-КоА. Ключевым промежуточным продуктом является сквален, циклизация которого приводит к образованию циклоартенола — общего предшественника всех фитостеринов. Далее путём серии ферментативных реакций (деметилирование, изомеризация, восстановление) образуются конечные стерины.

Физиологическая роль фитостеринов в растениях многогранна:

• Структурная функция — фитостерины входят в состав клеточных мембран, регулируя их текучесть и проницаемость. Они взаимодействуют с фосфолипидами и участвуют в формировании липидных рафтов.
• Регуляция роста — стерины являются предшественниками брассиностероидов, гормонов, стимулирующих деление и растяжение клеток.
• Устойчивость к стрессу — изменение состава фитостеринов помогает растениям адаптироваться к низким температурам, засухе и атакам патогенов.

Пищевые источники

Фитостерины присутствуют во всех растительных продуктах, однако их концентрация значительно варьирует. Наибольшее содержание наблюдается в нерафинированных растительных маслах, семенах и орехах.

• Растительные масла: кукурузное (до 800–1000 мг на 100 г), подсолнечное (300–400 мг), соевое (250–300 мг), рапсовое (300–500 мг).
• Орехи и семена: кунжут (до 400 мг на 100 г), фисташки (280 мг), миндаль (200 мг), семена подсолнечника (270 мг).
• Зерновые: пшеничные отруби (200 мг), зародыши пшеницы (350 мг), овёс (40 мг).
• Бобовые: соя (160 мг), чечевица (100 мг), фасоль (120 мг).
• Фрукты и овощи: авокадо (75 мг), брокколи (30 мг), шпинат (20 мг).

Среднее потребление фитостеринов в развитых странах составляет 150–400 мг в сутки, что ниже уровней, рекомендуемых для клинического эффекта (1,5–3 г в день).

Влияние на здоровье человека

Механизм действия на холестерин

Фитостерины структурно схожи с холестерином, что позволяет им конкурировать с ним за включение в мицеллы в просвете тонкого кишечника. Занимая место холестерина в смешанных мицеллах, фитостерины препятствуют его всасыванию энтероцитами. Дополнительно они активируют экспрессию транспортеров ABCG5/ABCG8, которые выводят уже абсорбированный холестерин обратно в просвет кишки. В результате до 50 % пищевого холестерина и часть холестерина, выделяемого с желчью, не попадают в кровоток.

Клинические эффекты

Регулярное употребление фитостеринов в дозе 2–3 г в сутки приводит к снижению уровня липопротеинов низкой плотности (ЛПНП, «плохого» холестерина) на 8–15 % без существенного влияния на липопротеины высокой плотности (ЛПВП). Этот эффект подтверждён многочисленными рандомизированными контролируемыми исследованиями и признан Европейским обществом кардиологов и Американской кардиологической ассоциацией.

В 2010 году Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) одобрило заявление о том, что регулярное потребление 1,5–3 г фитостеринов в день способствует поддержанию нормального уровня холестерина в крови. Аналогичное заключение выпущено Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США (FDA).

Потенциальные риски

У небольшой части населения (примерно 1 из 500 человек) наблюдается редкое генетическое заболевание — ситостеролемия, при которой всасывание фитостеринов в кишечнике резко повышено, а выведение с желчью нарушено. У таких пациентов накопление фитостеринов в крови приводит к развитию ксантоматоза и преждевременного атеросклероза. Для них употребление продуктов, обогащённых фитостеринами, противопоказано.

Существуют отдельные исследования, указывающие на возможную связь высоких концентраций фитостеринов в сыворотке крови с повышенным риском сердечно-сосудистых событий, однако эта гипотеза остаётся спорной и не подтверждается большинством мета-анализов, которые демонстрируют снижение риска при диетическом потреблении.

Применение в пищевой промышленности

Благодаря доказанному гипохолестеринемическому действию фитостерины активно используются в производстве функциональных продуктов питания. Их добавляют в маргарины, спреды, йогурты, молоко, соки и хлебобулочные изделия. Технологически фитостерины вводят в состав продуктов в виде эмульсий или эфиров с жирными кислотами, что улучшает их растворимость в жировой фазе и стабильность при хранении.

В России и странах Евразийского экономического союза продукты, обогащённые фитостеринами, подлежат обязательной маркировке с указанием содержания активного вещества и рекомендаций по суточному потреблению. Допустимая норма — не более 3 г фитостеринов в сутки для взрослого человека.

Фармацевтическое применение

Фитостерины входят в состав ряда биологически активных добавок (БАД) к пище, предназначенных для коррекции липидного профиля. В отличие от статинов, которые ингибируют синтез холестерина в печени, фитостерины действуют на уровне кишечника, поэтому их часто комбинируют с другими гиполипидемическими средствами для достижения аддитивного эффекта.

Кроме того, β-ситостерин исследуется в качестве средства при доброкачественной гиперплазии предстательной железы: ряд клинических испытаний показал улучшение симптомов мочеиспускания у пациентов, принимавших экстракты, содержащие этот фитостерин, однако данные остаются противоречивыми, и препарат не входит в стандартные протоколы лечения.

Интересные факты

• Фитостерины были открыты в 1920-х годах при изучении неомыляемой фракции растительных масел. Первым выделенным соединением стал ситостерин, названный от греческого «sitos» (зерно).
• В природе существует более 250 различных фитостеринов, однако в пищевых продуктах доминируют лишь около десяти.
• Хвойные деревья, особенно сосна, содержат значительные количества ситостанола; экстракты таллового масла являются промышленным источником станолов.
• В клеточных мембранах растений фитостерины выполняют функцию, аналогичную холестерину в мембранах животных, но обеспечивают большую жёсткость и устойчивость к перепадам температуры.

Источники

• Piironen V. et al. Plant sterols: biosynthesis, biological function and their importance to human nutrition // Journal of the Science of Food and Agriculture, 2000.
• Gylling H. et al. Plant sterols and plant stanols in the management of dyslipidaemia and prevention of cardiovascular disease // Atherosclerosis, 2014.
• Официальный регламент ЕС № 983/2009 о разрешении на использование фитостеринов в пищевых продуктах.
• Остапенко В. А. Фитостерины: химия, технология, применение. — М.: ДеЛи принт, 2012.
• Weingärtner O. et al. Controversial role of plant sterol esters in the management of hypercholesterolaemia // European Heart Journal, 2009.