Сквален

Сквален — это природный тритерпеновый углеводород, ненасыщенный ациклический изопреноид, относящийся к группе каротиноидов. Химическая формула — C₃₀H₅₀. Сквален является ключевым промежуточным продуктом в биосинтезе стероидов, включая холестерин, витамин D и стероидные гормоны. В природе широко распространён в тканях растений, животных и человека, особенно в кожном сале, печени акул и некоторых растительных маслах.

История открытия

Сквален был впервые выделен в 1906 году японским химиком Мицумару Цудзимото из печени глубоководной акулы Squalus acanthias (катран обыкновенный), от латинского названия которой и произошло название вещества. В 1916 году немецкий химик Генрих Виланд установил его химическую структуру, а в 1931 году — осуществил первый полный синтез. Долгое время сквален считался исключительно продуктом морских организмов, пока в 1930-х годах не было обнаружено его присутствие в кожном сале человека и в растительных маслах.

Химические и физические свойства

Сквален представляет собой прозрачную, бесцветную или слегка желтоватую маслянистую жидкость без запаха. Он практически нерастворим в воде, но хорошо растворим в органических растворителях (эфире, бензоле, хлороформе). Молекула содержит шесть двойных связей (C=C), что делает её химически активной и склонной к окислению. Температура кипения — около 285 °C при атмосферном давлении, температура плавления — около −75 °C. Сквален является гидрофобным и липофильным соединением, легко смешивается с жирами и маслами.

Биосинтез и метаболизм

У животных

У позвоночных, включая человека, сквален синтезируется в клетках из мевалоновой кислоты через последовательность реакций, известную как мевалонатный путь. Ключевым ферментом является скваленсинтаза, которая катализирует конденсацию двух молекул фарнезилпирофосфата с образованием сквалена. Далее сквален окисляется до сквален-2,3-эпоксида, который циклизуется с образованием ланостерола — предшественника холестерина. У человека до 60% синтезированного сквалена используется для продукции холестерина, а остальная часть выводится через кожу с секретом сальных желёз.

У растений

У растений сквален синтезируется в пластидах и цитозоле, где он служит предшественником для синтеза фитостеролов (например, ситостерола, стигмастерола) и тритерпеноидов. Особенно высокое содержание сквалена характерно для масличных культур: оливкового дерева, амаранта, рисовых отрубей.

Природные источники

Животные источники

Наиболее богатым природным источником сквалена является печень акул, особенно глубоководных видов (катран, гигантская акула, сельдевая акула). Содержание сквалена в печени может достигать 40–70% от массы липидов. У человека сквален составляет около 10–12% липидов кожного сала, а также присутствует в крови, печени и подкожной жировой клетчатке.

Растительные источники

Среди растительных масел наибольшее содержание сквалена отмечено в:

• Оливковом масле (0,3–0,7% от общего состава)
• Масле амаранта (до 6–8%)
• Масле рисовых отрубей (до 0,3%)
• Масле зародышей пшеницы (до 0,1%)

Также сквален обнаружен в пальмовом масле, масле ши, авокадо и некоторых других растительных жирах.

Микроорганизмы

Некоторые виды бактерий (например, Methylococcus capsulatus) и дрожжей (например, Saccharomyces cerevisiae) способны синтезировать сквален в небольших количествах. В промышленности используются генетически модифицированные штаммы дрожжей и бактерий для биотехнологического получения сквалена.

Применение

Косметология

Сквален широко используется в косметической промышленности как увлажняющий и смягчающий компонент. Благодаря своей структуре, близкой к липидам кожи человека, он легко проникает в роговой слой, способствуя удержанию влаги и восстановлению барьерной функции кожи. Входит в состав кремов, лосьонов, сывороток, средств для ухода за волосами и губной помады. Часто применяется в форме сквалена (гидрированного сквалена) — более стабильного и менее окисляемого аналога.

Фармацевтика

Сквален используется в качестве адъюванта в вакцинах — вещества, усиливающего иммунный ответ. Наиболее известный пример — адъювант MF59, применяемый в некоторых вакцинах против гриппа. Сквален также входит в состав некоторых лекарственных форм для доставки жирорастворимых витаминов и лекарственных средств.

Пищевая промышленность

В качестве пищевой добавки сквален зарегистрирован под кодом E900 (в России и странах ЕС). Используется как антиоксидант и стабилизатор в производстве масел, маргаринов, кондитерских изделий. В некоторых странах сквален добавляют в биологически активные добавки (БАДы) как источник антиоксидантов.

Биотехнология и промышленность

Сквален является сырьём для синтеза сквалена (гидрированного сквалена), который используется в качестве смазочного материала, в производстве косметики, а также как компонент для получения высокотемпературных смазок и гидравлических жидкостей. В химической промышленности сквален применяется как растворитель и пластификатор.

Физиологическая роль и здоровье

У человека сквален выполняет несколько важных функций:

• Антиоксидантная защита: сквален нейтрализует свободные радикалы, защищая клетки кожи от окислительного стресса, вызванного ультрафиолетовым излучением.
• Увлажнение кожи: как компонент кожного сала, сквален поддерживает гидролипидную мантию кожи, предотвращая её сухость и шелушение.
• Участие в метаболизме: является предшественником холестерина и стероидных гормонов.

Исследования показывают, что сквален может обладать противоопухолевыми свойствами, однако данные носят предварительный характер и требуют подтверждения в клинических испытаниях. В больших дозах сквален может вызывать аллергические реакции у лиц с повышенной чувствительностью.

Экологические и этические аспекты

Традиционный промысел акул для получения сквалена из печени привёл к сокращению популяций некоторых видов, что вызвало критику со стороны природоохранных организаций. В ответ на это многие производители перешли на использование растительного сквалена (из оливкового масла, амаранта, рисовых отрубей) или биотехнологического сквалена, полученного из микроорганизмов. В настоящее время на рынке преобладает растительный сквален, особенно в косметической и фармацевтической промышленности.

Интересные факты

• Сквален является одним из немногих природных соединений, которое может накапливаться в тканях акул в количестве до 70% от массы липидов печени.
• У человека уровень сквалена в кожном сале снижается с возрастом, что связывают с уменьшением активности сальных желёз и ухудшением барьерной функции кожи.
• В 2020 году сквален был включён в состав некоторых вакцин против COVID-19 в качестве адъюванта, что вызвало общественные дискуссии, однако научные исследования не подтвердили связь между скваленом и серьёзными побочными эффектами.
• Сквален является одним из компонентов, придающих оливковому маслу его характерные полезные свойства, в том числе способность снижать риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Источники

1. Biosynthesis and biological functions of squalene — Journal of Lipid Research, 2019.
2. Squalene: a natural triterpene for use in disease prevention and therapy — Progress in Lipid Research, 2016.
3. Squalene in cosmetics: a review — International Journal of Cosmetic Science, 2020.
4. Squalene from plant sources: extraction, characterization and applications — Food Chemistry, 2018.
5. Адъюванты в вакцинах: сквален и его производные — Вопросы вирусологии, 2021.
6. Химия и технология липидов — под ред. А. П. Нечаева, 2015.