Протективные свойства таурина (Т) в отношении профилактики инсульта и сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) были впервые выявлены в экспериментальных исследованиях с использованием животных моделей у предрасположенных к развитию инсульта крыс со спонтанной гипертензией (stroke-prone spontaneously hypertensive rats, SHRSP). В качестве возможных механизмов протективного действия Т рассматриваются модуляция активности симпатической нервной системы, снижение артериального давления (АД) и противовоспалительный эффект. В недавно выполненных эпидемиологических исследованиях было продемонстрировано участие медиаторов воспаления в патогенезе инсульта и атеросклероза – заболеваний, при которых эффективность Т доказана экспериментально. У крыс линии SHRSP с более выраженной реактивной гиперхолестеринемией и склонностью к отложению липидов в стенках артерий липидные депозиты быстро накапливаются не только в артериальной, но и в печеночной ткани, чему препятствует прием Т. В многоцентровом эпидемиологическом исследовании CARDIAC (CVD and Alimentary Comparison), выполненном при координации ВОЗ, оценивались особенности диеты, факторов риска ССЗ и смертности в 61 популяции. Было показано, что суточная экскреция Т с мочой достоверно и обратно связана со смертностью от коронарной болезни сердца. У лиц с высокой суточной экскрецией Т отмечались достоверно более низкие значения индекса массы тела, систолического и диастолического АД, общего холестерина (ОХС) и индекса атерогенности (ИА-ОХС/ХС) липопротеидов высокой плотности, по сравнению с участниками с низкой экскрецией Т. Эффект Т на уровни факторов риска ССЗ был более выраженным у лиц с высокой суточной экскрецией Т и магния (М). Участники с большей экскрецией Na и большей частотой сердечных сокращений (ЧСС), а также с достоверно более высокими уровнмями АД, чем у лиц с низкой ЧСС, были разделены на две группы – с высокой и низкой экскрецией Т, в зависимости от средних значений суточной экскреции Т с мочой. Поскольку в первой группе уровни АД были достоверно ниже, чем во второй, можно предположить, что Т препятствует соле-зависимому повышению давления. Средние значения суточной экскреции Т с мочой были высокими в популяции Guiyang (Китай) и низкими – в популяции St. John’s (Ньюфаундленд, Канада). Эти две популяции отличались, соответственно, низкими и высокими уровнями факторов риска ССЗ. Двести лет назад австралийские аборигены, проживавшие на побережье провинции Виктория и потреблявшие продукты с высоким содержанием Т и М, не страдали ССЗ. В настоящее время эта популяция отличается крайне высоким уровнем факторов сердечно-сосудистого риска. Это свидетельствует о том, что диета, сходная с диетой древних охотников и собирателей, включающая богатые Т и М морепродукты, овощи, фрукты, орехи и молоко, обладает кардиопротективным действием. Протективные свойства Т, способствующие увеличению продолжительности здоровой жизни, были впервые показаны экспериментально у животных и позднее подтверждены в эпидемиологических исследованиях у человека.
Благоприятные эффекты таурина (Т), так называемой “чудесной молекулы”, были впервые отмечены в разработанной нами животной модели гипертензии у крыс со спонтанной гипертензией (Spontaneously Hypertensive Rats, SHR) [1, 2] и у склонных к развитию инсульта крыс линии SHR (Stroke-prone SHR, SHRSP) [3, 4]. В настоящее время эти данные подтверждены эпидемиологически, в охватившем 61 популяцию международном исследовании CARDIAC (Cardiovascular Diseases and Alimentary Comparison – сравнение сердечно-сосудистой заболеваемости и особенностей питания), которое было выполнено при координации ВОЗ [5-8]. В экспериментальных исследованиях были убедительно продемонстрированы протективные свойства Т в отношении гипертензии [9], инсульта и атеросклеротического поражения артерий [10-12]. Также известно, что Т эффективно предупреждает развитие неалкогольного стеатогепатита (НАСГ), распространенность которого в развитых странах продолжает нарастать [13]. Согласно результатам исследования CARDIAC, потребление Т с продуктами питания снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и увеличивает продолжительность жизни у японцев [12]. В этой популяции показатели смертности от коронарной болезни сердца (КБС) являются самыми низкими среди развитых стран. Более того, в недавно выполненном исследовании было показано, что высокая суточная экскреция Т и магния (М) с мочой ассоциируется с достоверно более низкими уровнями факторов риска ССЗ, как на индивидуальном, так и на популяционном уровне [14].
С момента создания модели на животных с генетически детерминированным развитием инсульта (крысы линии SHRSP), она активно использовалась в экспериментальных диетологических и фармакологических исследованиях [7, 9, 10, 15]. В выполненных нами экспериментах, при назначении крысам линии SHRSP диеты с высоким либо низким содержанием рыбного белка, а также при добавлении соли (1%) к питьевой воде либо без нее, было показано, что богатый Т рыбный белок предотвращает развитие тяжелой солезависимой гипертензии и снижает частоту инсульта с 80% до 10% [4, 15]. Диета с высоким содержанием рыбного белка и низким содержанием соли в питьевой воде ассоциировалась со снижением частоты инсульта до 0%. Дальнейшее изучение свойств ряда аминокислот рыбного белка у крыс линии SHRSP подтвердило эффективность Т в отношении снижения артериального давления (АД) [9]. В наших экспериментах по изучению влияния различных аминокислот и других нутриентов на уровень АД и частоту инсульта у крыс линии SHRSP, было продемонстрировано, что серосодержащие аминокислоты, такие как Т и метионин, успешно снижают как АД, так и частоту инсульта [6]. Лизин также предупреждал развитие инсульта, хотя и не влиял на уровень давления. Нами было высказано предположение, что адекватное поступление аминокислот к сосудистой стенке обладает протективным действием в отношении развития инсульта [6, 15].
Полученные результаты послужили стимулом к дальнейшему изучению связанных с диетой механизмов развития инсульта у крыс линии SHRSP, а также у человека. Основным местом развития инсульта являются базальные ганглии, кровоснабжаемые перфорирующими артериями – ветвями артерий основания головного мозга. При гипертензии кровоток в перфорирующих артериях уменьшается, что вызывает сосудистое повреждение за счет недостаточного кровоснабжения артериальной стенки [15, 16]. Вследствие анатомических особенностей, единственным источником питания для стенок перфорирующих артерий является кровь в просвете сосуда, при условии адекватного функционирования гематоэнцефалического барьера. Артерии основания головного мозга, напротив, питаются за счет специальных капилляров сосудистой стенки (vasa vasorum). Выполненные нами в 1990-х гг. морфологические исследования с использованием электронной микроскопии впервые показали, что сосудистое повреждение начинает развиваться во внешнем слое гладких миоцитов, максимально удаленном от просвета сосуда [15, 16]. Кроме того, нами была продемонстрирована активация макрофагов в ответ на сосудистое повреждение внешнего слоя перфорирующих артерий головного мозга. Это связанное с нарушением трофики сосудистое повреждение предшествует развитию воспалительной реакции. На стадии выраженного сосудистого повреждения поражается и внутренний слой мозговых сосудов, что приводит к разрыву сосудистой стенки и кровоизлиянию в ткань головного мозга, либо к сосудистому тромбозу и инфарцированию мозговой ткани [15, 16]. Эти патологические процессы были подтверждены и у человека, в образцах, полученных при аутопсии с использованием иммунно-гистохимических методов [17]. Было продемонстрировано, что макрофаги способны не только вызывать повреждение мозговых сосудов, но и способствовать его обратному развитию. Как и у крыс линии SHRSP, гладкие миоциты сосудов человека, минимально удаленные от интимы и просвета сосуда, остаются интактными на начальных этапах сосудистого повреждения. Таким образом, можно предположить, что активация макрофагов и других воспалительных клеток способствует прогрессированию цереброваскулярного повреждения с развитием осложнений, вплоть до некроза сосудов. В то же время, при высоком содержании в клетках воспаления Т, поступающего с продуктами питания, Т-хлорамин нейтрализует отрицательное действие хлор-индуцируемых свободных радикалов [18], что способствует сохранению, либо регенерации клеток сосудов и восстановлению сосудистой стенки [19].
С того времени, когда нами была продемонстрирована важная роль воспаления в развитии инсульта у крыс, патогенетическая концепция инсульта и атеросклероза у человека претерпела существенные изменения [20]. В частности, в многочисленных когортных исследованиях было показано, что высокочувствительный С-реактивный белок (вч-СРБ), маркер и продукт воспаления, является надежным предиктором ишемического инсульта и атеросклеротической КБС [21, 22]. Таким образом, участие Т в контроле процессов местного воспаления играет важную роль в профилактике инсульта. Связь потребления рыбного белка с меньшей частотой инсульта была впервые показана в экспериментальных исследованиях у крыс линии SHRSP в 1970-х гг. [4, 15]. Также была продемонстрирована клиническая эффективность потребления белка трески в отношении снижения уровня СРБ у человека [23]. Рыбный белок, богатый Т и серосодержащими аминокислотами, способен предупреждать поражение мозговых сосудов за счет противовоспалительного эффекта и местного синтеза Т-хлораминов. Эти данные согласуются с результатами нашего международного эпидемиологического исследования, подтвердившего, что среди 5 изученных факторов, отношение Т/ К (креатинин) было обратно связано с частотой инсульта и КБС [12].
С целью создания лучшей модели атеросклероза у крыс линии SHRSP, в 1972 г. нами было начато выведение специальной разновидности крыс SHRSP, с более выраженной реактивной гиперхолестеринемией на фоне диеты с высоким содержанием жира и холестерина [24]. Через 2-3 недели у этих крыс не только развивалась реактивная гиперхолестеринемия, но и отмечались кольцевидные отложения липидов в мезентериальных артериях мелкого калибра. Данная модель могла быть использована для изучения начального этапа отложения липидов в стенках артерий при атеросклерозе, поскольку аналогичные кольцевидные жировые депо были обнаружены в атеросклеротических бляшках артерий основания головного мозга у человека [25].
Ранее была продемонстрирована эффективность Т, поступающего с продуктами питания, в отношении предотвращения гиперхолестеринемии и отложения жировых депо в мезентериальных артериях у крыс линии SHRSP на фоне диеты с высоким содержанием жира и холестерина [26,27]. Это гипохолестеринемическое действие было подтверждено у студентов-медиков, получавших Т в дозе 6 г/сут в течение 3 недель [28]. Согласно экспериментальным данным, благоприятные эффекты Т в отношении гиперхолестеринемии и отложения жировых депо в артериях обусловлены усилением продукции желчных кислот и активацией 7а-гидроксилазы – фермента, регулирующего процесс метаболизации холестерина и синтеза желчных кислот [26]. Активация этого фермента, в свою очередь, обусловлена усилением экспрессии гена холестерин-7а-гидроксилазы [29]. Снижению уровня холестерина на фоне богатой Т диеты соответствует усиление экспрессии этого гена. Кроме того, известно, что прием Т эффективно повышает содержание рецепторов липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) в печеночной ткани, что подтверждается ускорением распада I-125-меченых ЛПНП [30]. Таким образом, гипохолестеринемическое действие Т может быть обусловлено увеличением содержания рецепторов ЛПНП, ускорением метаболизации холестерина в желчные кислоты, а также снижением активности кишечной ацил-КоА-холестерин-ацилтрансферазы [26, 31].
В настоящее время нами изучается роль активации рецепторов окисленных ЛПНП (LOX-1, oxidized LDL receptors), содержание которых у крыс линии SHRSP увеличивается на фоне богатой жиром и холестерином диеты [32]. Известно, что Т способен уменьшать жировые отложения в стенках артерий [26]. Таким образом, Т может предотвращать увеличение содержания рецепторов LOX-1, благодаря местному антиоксидантному действию Т-хлорамина [19, 31]. Подавляющий эффект Т на рецепторы LOX-1 был подтвержден в экспериментальных моделях диабета и гипертензии [33, 34].
Нами была также разработана новая модель НАСГ (неалкогольный стеатогепатит) [35]. В настоящее время частота этой патологии продолжает нарастать как в Японии, так и в других развитых странах, вследствие изменения характера питания, с увеличением потребления жирного мяса и уменьшением потребления рыбы. Используемый на протяжении 37 последних лет подвид крыс линии SHRSP, характеризующийся более выраженной реактивной гиперхолестеринемией и быстрым отложением липидов в стенках артерий, был назван “крысы, предрасположенные к развитию липидоза артерий” (arterio-lipidosis prone rats, ALR; SHRSP 5/ Dmcr) [36]. В недавно выполненных исследованиях было подтверждено, что крысы линии ALR могут также выступать в качестве модели НАСГ. На фоне диеты, богатой жиром и холестерином, у этих животных в течение 8-12 недель развивается не только стеатоз печени, но и воспалительная реакция с активным фиброзом, формированием псевдодолек и типичной морфологической картиной гиалиновых телец Маллори (рис.1). Ожидается, что в этой новой модели НАСГ будет эффективным прием Т с продуктами питания. Ранее было показано, что у крыс с развитием стеатоза печени на фоне богатой жиром и холестерином диеты назначение Т в виде подкожных инъекций снижает сывороточные уровни липидов и трансаминаз, маркеров повреждения гепатоцитов и биомаркеров окислительного стресса. Более того, Т подавлял печеночную экспрессию мРНК таких цитокинов, как фактор некроза опухолей-альфа и трансформирующий фактор роста – бета, возможно, участвующих в процессах повреждения печени и развитии фиброза. При этом усиливалась экспрессия адипонектина – цитокина, обладающего благоприятным действием. Следует отметить, что, с морфологической точки зрения, описанные выше животные модели стеатоза печени не могут рассматриваться в качестве моделей НАСГ у человека либо крыс линии ALR. Известно, что прием Т снижает сывороточные уровни холестерина и уменьшает жировые отложения в стенках артерий у крыс линии ALR [36]. Если удастся продемонстрировать, что Т также улучшает морфологическую картину НАСГ у этих животных, можно ожидать благоприятный эффект “чудесной молекулы” Т и у человека, проявляющийся в снижении риска ССЗ и НАСГ, как основной патологии при метаболическом синдроме. Это, в свою очередь, будет способствовать увеличению продолжительности здоровой жизни у человека.
Таким образом, в выполненных нами экспериментальных исследованиях был убедительно показан потенциал Т в отношении профилактики КБС, инсульта и, возможно, НАСГ – патологии, все чаще встречающейся в условиях урбанизации и изменения характера питания и образа жизни населения.
На основании приведенных выше экспериментальных данных, подтверждающих благоприятный эффект Т и других нутриентов в профилактике ССЗ, Y. Yamori в 1982 г. было предложено провести международное кооперативное исследование ассоциации особенностей характера питания, факторов риска ССЗ и сердечнососудистой смертности. Протокол исследования был одобрен международным экспертным комитетом на двух заседаниях, организованных Центром ВОЗ по первичной профилактике ССЗ в 1983 и 1985 гг. [5-7]. Исследование CARDIAC является многоцентровым одномоментным эпидемиологическим исследованием, в которое вошли 100 мужчин и 100 женщин 48-56 лет, методом случайной выборки отобранных из 61 популяции. Программа обследования участников включала определение массы тела, роста, АД с помощью системы автоматического измерения давления, сывороточных уровней общего холестерина (ОХС) и холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП). При дополнительном анализе суточной мочи определялась суточная экскреция и отношение к Кр таких биомаркеров, как Na, калий (K), М, Т, изофлавоны и азот мочевины, с целью оценки потребления поваренной соли, овощей, молочных продуктов, морепродуктов, сои и белка [5-8, 37, 38]. Ассоциация особенностей питания с уровнем АД и смертностью от ССЗ изучалась, соответственно, в основном и развернутом исследованиях. По данным основного исследования, средние популяционные уровни как систолического, так и диастолического АД (САД, ДАД) были прямо связаны со среднепопуляционным суточным потреблением Na, оценивавшимся по суточной экскреции Na с мочой [7, 37, 38]. Среднепопуляционное отношение М/Кр в суточной моче было обратно связано с уровнями САД и ДАД, причем для ДАД эта обратная связь достигала статистической значимости [7]. В развернутом исследовании была продемонстрирована достоверная прямая ассоциация между стандартизованными по возрасту показателями смертности от инсульта и среднепопуляционными уровнями суточной экскреции Na, отношения Na/K в суточной моче, а также относительного содержания арахидоновой кислоты в фосфолипидах плазмы [8]. При этом показатели смертности от инсульта были достоверно и обратно связаны с уровнями ОХС. Смертность от КБС была достоверно и прямо связана со среднепопуляционными уровнями ОХС сыворотки и обратно связана с отношением полиненасыщенных к насыщенным жирным кислотам, относительным содержанием омега-3 жирных кислот в фосфолипидах плазмы и суточной экскрецией Т с мочой, что подтверждало протективный эффект потребления морепродуктов в отношении КБС [8, 37].
Рис.1. Гистопатологические изменения у крыс линии ALR, в течение 8 недель получавших диету с высоким содержанием жира и холестерина. А, В: жировые отложения в брыжеечной артерии крыс линии ALR при окрашивании масляным красным О; поля низкого и высокого разрешения. C, D: фиброз печеночной ткани у крыс линии ALR при окрашивании по Азану; поля низкого и высокого разрешения.
В популяциях мужчин и женщин – участников исследовании CARDIAC – изучались 5 связанных с характером питания маркеров с использованием моделирования структурными уравнениями (structural equation modeling). Данные маркеры включали ОХС, ИМТ, а также отношения Na/Кр, М/Кр и Т/Кр в суточной моче (рис.2) [12, 38]. Полученные результаты убедительно продемонстрировали, что большие значения отношения Т/Кр были достоверно связаны со снижением риска КБС у мужчин и женщин, в то время как повышение уровня ОХС ассоциировалось с увеличением риска. Следует отметить, что нами была впервые показана достоверная связь между уровнями М и снижением риска КБС. В связи с высоким содержанием М в морепродуктах, уровни Т и М прямо коррелируют между собой. Показатели суточной экскреции Т смочой существенно варьировали в 61 изучавшейся популяции и были прямо связаны с потреблением морепродуктов. Эти показатели были максимальными во всех японских популяциях, характеризующихся ежедневным потреблением рыбы и морепродуктов. В связи с низкими уровнями смертности от КБС, японские популяции были исключены из последующего анализа связи факторов риска ССЗ и суточной экскреции Т и М. Таким образом, в анализ вошли данные 3960 участников из 41 популяции исследования CARDIAC [14].
Рис.2. Предполагаемые механизмы связи между 5 зависящими от характера питания факторами и коронарной болезнью сердца (КБС). Результаты моделирования структурными уравнениями по данным исследования CARDIAC; ОХС – общий холестерин; ИМТ – индекс массы тела (индекс Кетле); Na/Кр – отношение натрия (Na, г) к креатинину (Кр, г) в суточной моче; М/Кр – отношение магния (М, мг) к Кр в суточной моче; Т/Кр – отношение таурина (Т, ммоль) к Кр в суточной моче. Примечание: статистически достоверные различия: *р<0,05; **р<0,01; ***р<0,001.
Среди 41 обследованной популяции средний индивидуальный уровень отношения Т/Кр в суточной моче достигал 639,4 ммоль/г. Лица со значениями отношения Т/Кр в суточной моче не менее и ниже среднего уровня рассматривались как участники с высоким и низким потреблением Т, соответственно. У лиц с высоким потреблением Т наблюдались достоверно более низкие уровни факторов риска ССЗ, по сравнению с лицами с низким потреблением Т. В частности, в первой группе были значимо ниже значения индекса массы тела (ИМТ), САД и ДАД, ОХС и индекса атерогенности, отражающего риск развития атеросклероза и КБС [14]. Кроме того, у лиц с отношением М/Кр в суточной моче не ниже среднего значения были достоверно ниже уровни факторов сердечно – сосудистого риска, по сравнению с участниками со значениями этого показателя, не достигавшими средней величины [14]. Дальнейший анализ показал, что у лиц с высокими значениями отношений Т/Кр и М/Кр в суточной моче (не ниже средних величин) уровни ИМТ, САД, ДАД, ОХС и ИА существенно ниже, чем у лиц с низкой экскрецией Т и М (ниже средних значений) (рис. 3).
Рис. 3. Факторы сердечно-сосудистого риска у лиц с высокой и низкой экскрецией таурина и магния (Т-М). Т/Кр – отношение таурина (Т, ммоль) к креатинину (Кр, г) в суточной моче; М/Кр – отношение магния (М, мг) к Кр в суточной моче; Т/Кр + и – – Т/Кр ≥ и < среднего значения (639,4), соответственно; М/Кр + и – – М/Кр ≥ и < среднего значения (82,8), соответственно; ИМТ – индекс массы тела; САД – систолическое артериальное давление; ДАД – диастолическое артериальное давление; ОХС – общий холестерин; ИА – индекс атерогенности (ОХС / ХС липопротеидов высокой плотности). В скобках приведено число участников. Примечание: статистически достоверные различия: ***р<0,001.
В связи с высокой статистической значимостью различий по уровням факторов риска ССЗ между участниками с высокой и низкой экскрецией Т и М, дальнейший анализ был посвящен дополнительному негативному эффекту потребления поваренной соли (Na) у лиц с низкой экскрецией Т и М, а также дополнительному благоприятному влиянию низкого потребления Na лиц с высокой экскрецией Т и М (рис. 4). Участники с высокой и низкой экскрецией Т и М были разделены на подгруппы с высокой и низкой экскрецией Na, в зависимости от среднесуточного потребления соли (≥ либо <10,2 г/сут), оценивавшегося по суточной экскреции Na с мочой. Различия уровней ИМТ, САД, ДАД и ИА, но не ОХС, оставались статистически достоверными между лицами с высокой экскрецией Т и М, при низкой экскреции Na, и лицами с низкой экскрецией Т и М, при высокой экскреции Na (рис.4). В отличие от потребления Na, потребление К ассоциировалось со снижением уровней факторов риска ССЗ, в частности, АД. В связи с этим, лица с высокой и низкой экскрецией Т и М были дополнительно разделены на подгруппы с высокой и низкой экскрецией К, в зависимости от величины отношения К/Кр (рис. 5). Различия уровней факторов сердечно-сосудистого риска, за исключением ОХС, оставались статистически значимыми между лицами с высокой либо низкой экскрецией К, Т и М. У участников с высокой экскрецией К, Т и М уровень ОХС был значимо выше, чем у лиц с низкой экскрецией К, Т и М, что свидетельствовало о связи высокого потребления К и ХС с продуктами питания. Таким образом, все изученные факторы риска ССЗ (ИМТ, САД, ДАД, ОХС и ИА) в большей степени зависели от высокой либо низкой экскреции Т и М, чем от экскреции Na и К.
Рис. 4. Факторы сердечно-сосудистого риска у лиц с высокой и низкой экскрецией таурина и магния (Т-М) и высокой либо низкой экскрецией натрия. Т/Кр – отношение таурина (Т, ммоль) к креатинину (Кр, г) в суточной моче; М/Кр – отношение магния (М, мг) к Кр в суточной моче; Na – содержание натрия в суточной моче (NaCl, г/сут); Т/Кр + и – – Т/Кр ≥ и < среднего значения (639,4), соответственно; М/Кр + и – – М/Кр ≥ и < среднего значения (82,8), соответственно; Na + и – – Na ≥ и < среднего значения (10,14), соответственно; ИМТ – индекс массы тела; САД – систолическое артериальное давление; ДАД – диастолическое артериальное давление; ОХС – общий холестерин; ИА – индекс атерогенности (ОХС / ХС липопротеидов высокой плотности). Примечание: в скобках приведено число участников; статистически достоверные различия: ***р<0,001.
Рис.5. Факторы сердечно-сосудистого риска у лиц с высокой и низкой экскрецией таурина, магния и калия (Т-М-К). Т/Кр – отношение таурина (Т, ммоль) к креатинину (Кр, г) в суточной моче; М/Кр – отношение магния (М, мг) к Кр в суточной моче; К/Кр – отношение калия (К, мЭкв) к Кр в суточной моче; Т/Кр + и – – Т/Кр ≥ и < среднего значения (639,4), соответственно; М/Кр + и – – М/Кр ≥ и < среднего значения (82,8), соответственно; К + и – – К ≥ и < среднего значения (46,1), соответственно; ИМТ – индекс массы тела; САД – систолическое артериальное давление; ДАД – диастолическое артериальное давление; ОХС – общий холестерин; ИА – индекс атерогенности (ОХС / ХС липопротеидов высокой плотности). Примечание: в скобках приведено число участников; статистически достоверные различия: *р<0,05; ***р<0,001.
В исследовании CARDIAC средне – популяционные уровни САД и ДАД у мужчин, но не у женщин, были прямо и достоверно связаны со средними уровнями экскреции Na с суточной мочой. Среди женщин эта ассоциация достигала статистической значимости лишь для САД у участниц в постменопаузе, что свидетельствовало о связанных с полом особенностях солезависимого повышения АД [39]. Поскольку солевая чувствительность зависит от взаимодействия генетических и внешних факторов (например, характера питания), участники исследования CARDIAC были разделены на подгруппы с высокой и низкой экскрецией Na в зависимости от среднего потребления соли (≥ либо < 10,2 г/сут, соответственно), оцениваемого по экскреции Na с суточной мочой. Как показано на рис.6, у лиц с высокой экскрецией Na уровень САД был достоверно выше как у всех участников, так и у мужчин и женщин по отдельности. Различия уровней ДАД достигали статистической значимости среди всех участников и среди мужчин, но не среди женщин, что говорит о соответствии индивидуальных и средне-популяционных данных.
По данным исследования CARDIAC, ЧСС была связана с риском ССЗ [40], что согласуется с результатами других эпидемиологических исследований, показавших обратную связь между ЧСС и продолжительностью жизни у пожилых [41, 42]. Анализ средне-популяционных параметров в исследовании CARDIAC продемонстрировал, что высокая суточная экскреция Т с мочой достоверно связана с низкими уровнями ИМТ, САД, ДАД и ЧСС. Роль Т в развитии солезависимого повышения АД была изучена в подгруппах мужчин с высокой экскрецией Na и высокой (не ниже среднего значения – 71,5 уд/мин) либо низкой (ниже среднего значения) ЧСС. Как показано на рис. 7, у лиц с высокой экскрецией Na и высокой ЧСС были достоверно выше уровни САД и ДАД, по сравнению с участниками с низкой ЧСС. Это свидетельствует о том, что сочетание высокой ЧСС и высокого потребления соли (по данным суточной экскреции Na с мочой) связано с солезависимым повышением АД, вероятно, вследствие активации симпатической нервной системы. При дальнейшем анализе лица с высокой экскрецией Na и высокой либо низкой ЧСС были разделены на подгруппы с высокой либо низкой экскрецией Т (отношение Т/Кр ≥ либо < среднего значения, соответственно). Высокая экскреция Т ассоциировалась с достоверно более низкими уровнями САД и ДАД лишь у лиц с высокой экскрецией Na и высокой ЧСС. Эти результаты позволяют предположить, что Т уменьшает выраженность солезависимого повышения АД у человека, так же, как и в экспериментальных исследованиях у солечувствительных гипертензивных крыс линии SHRSP и DOCA.
Рис.6. Уровни артериального давления у лиц с высокой и низкой экскрецией натрия с суточной мочой. Na – содержание натрия в суточной моче (NaCl, г/сут); Na + и – – Na ≥ и < среднего значения (10,14), соответственно; САД – систолическое артериальное давление; ДАД – диастолическое артериальное давление. Примечание: в скобках приведено число участников; статистически достоверные различия: **р<0,01; ***р<0,001.
Рис.7. Эффект таурина на уровни артериального давления у мужчин с высоким потреблением соли и высокой частотой сердечных сокращений. Критерии высокого потребления соли указаны на рис.6. В анализ вошли участники с известными значениями частоты сердечных сокращений (ЧСС). Т/Кр – отношение таурина (Т, ммоль) к креатинину (Кр, г) в суточной моче; Т/Кр + и – – Т/Кр ≥ и < среднего значения (639,4), соответственно; ЧСС + и – – ЧСС ≥ и < среднего значения (72,9), соответственно. САД – систолическое артериальное давление; ДАД – диастолическое артериальное давление. Примечание: в скобках приведено число участников; статистически достоверные различия: *р<0,05; **р<0,01; ***р<0,001.
При назначении Т АД снижалось в большей степени у солечувствительных крыс SHRSP, чем у крыс SHR и нормотензивных крыс линии Wistar-Kyoto [9]. На фоне высокого потребления соли у гипертензивных крыс линии DOCA Т уменьшал не только выраженность повышения АД, но и экскрецию катехоламинов [43]. Это подтверждает вероятный нейрогенный механизм развития солечувствительной гипертензии. Ранее нами было показано, что у здоровых добровольцев ответ АД и уровня катехоламинов на холодовой стресс достоверно более выражен среди лиц с гипертензией в семейном анамнезе, по сравнению с лицами, чьи родственники не страдали гипертензией [15,44]. Таким образом, результаты исследования CARDIAC, свидетельствующие о том, что среди лиц с высокой экскрецией Na и высокой ЧСС уровни АД ниже при высокой экскреции Т, поддерживают гипотезу о возможном влиянии Т на нейрогенный механизм повышения давления при солезависимой гипертензии.
У лиц с высоким потреблением Т и М, оцениваемым по их суточной экскреции с мочой, наблюдаются достоверно более низкие уровни факторов риска ССЗ, чем у лиц с низкой экскрецией Т и М [14]. В связи с этим, был выполнен дополнительный анализ особенностей образа жизни и характера питания среди популяций исследования CARDIAC, в которых уровни суточной экскреции Т и М были выше и ниже средних значений для всех изученных популяций (n=41). В частности, в популяции Guiyang (юго-западный Китай, рядом с Гуанчжоу), уровни суточной экскреции Т и М были выше, чем соответствующие средние значения для всех популяций исследования CARDIAC [38]. Напротив, в популяции St. John’s (Ньюфаундленд, Канада), уровни экскреции Т и М были ниже, чем средние значения для всех, вошедших в исследование CARDIAC, популяций. Исследование состояния здоровья в популяции Guiyang было впервые выполнено в 1988 г. Повторное исследование было проведено в 1997 г. после нескольких лет быстрого экономического роста Китая [38]. Эта популяция включает такие народности, как Miao и Pui, вплоть до настоящего времени придерживающиеся традиционного характера питания. Их диета отличается ежедневным потреблением соевых бобов и разнообразных соевых продуктов (например, тофу – коагулированного соевого белка), приготовленных с использованием богатой М воды, а также высоким потреблением пресноводной рыбы. Таким образом, основными источниками Т и М для данной популяции являются пресноводная рыба, соя исоевые продукты. Распространенность факторов риска ССЗ в популяции Guiyang весьма низкая, при минимальной частоте ожирения, гипертензии и гиперхолестеринемии. Это свидетельствует о том, что диета с высоким содержанием Т и М идеальна для профилактики ССЗ (рис. 8). В популяции Guiyang уровни ИМТ, САД и ДАД, ОХС и ИА были достоверно ниже, чем соответствующие средние значения для всех популяций исследования CARDIAC. Напротив, популяция St. John’s включает потомков шотландских и ирландских иммигрантов, занимающихся овцеводством и рыболовством. Морская рыба, как правило, засаливается и отправляется в США и Канаду. В отличие от Японии, сырая рыба в пищу не употребляется. Поскольку в диете популяции St. John’s преобладало мясо, уровни экскреции Т и М были ниже, чем средние значения для всех популяций исследования CARDIAC. Уровни факторов риска ССЗ среди мужчин и женщин популяции St. John’s были значительно выше, чем в популяции Guiyang, характеризующейся высоким потреблением Т и М (рис. 9). Популяция St. John’s отличается высоким уровнем смертности от ССЗ, в то время как популяция Guiyang характеризуется низкой сердечно-сосудистой смертностью и высокой продолжительностью жизни. Эти данные свидетельствуют о том, что высокое потребление Т и М с продуктами питания оказывает благоприятное действие на процессы физиологической регуляции гомеостаза на клеточном и организменном уровнях. Богатая Т и М диета может предупреждать развитие ССЗ и увеличивать продолжительность здоровой жизни у человека. Известно, что среди лиц с высокой суточной экскрецией Т и М смочой уровни факторов риска ССЗ достоверно снижены. В исследовании CARDIAC популяция Guiyang отличалась более высокой экскрецией и потреблением Т и М, а также более низкими уровнями факторов ССЗ, чем популяция St. John’s. Таким образом, регулярный прием богатых Т и М морепродуктов, сои, орехов и молока может быть рекомендован для профилактики ССЗ.
Рис. 8. Распространенность хронических неинфекционных заболеваний, связанных с образом жизни, в популяциях с высокой и низкой экскрецией таурина и магния. Ожирение: ИМТ ≥30; гипертензия: систолическое артериальное давление ≥140 мм рт. ст. и/или диастолическое артериальное давление ≥90 мм рт. ст.; гиперхолестеринемия: общий холестерин ≥220 мг/дл. Примечание: статистически достоверные различия: *р<0,05; **р<0,01; ***р<0,001.
Рис. 9. Распространенность гипертензии и гиперхолестеринемии. Гипертензия: систолическое артериальное давление ≥140 мм рт. ст. и/или диастолическое артериальное давление ≥90 мм рт. ст.; гиперхолестеринемия: общий холестерин ≥220 мг/дл.
Изучение состояния здоровья популяций, вошедших в международное исследование CARDIAC, продолжается с 1985 г. по настоящее время при координации ВОЗ. В частности, нами было установлено, что за последние 7 лет частота хронических неинфекционных заболеваний, связанных с особенностями образа жизни, значительно выросла среди австралийских аборигенов [38, 45]. Ожирение, гипертензия и диабет развиваются в этой популяции на 20-30 лет раньше, чем среди других австралийских и японских популяций (рис. 9) [45]. Потребление М среди австралийских бушменов существенно уменьшилось вследствие прекращения регулярного приема добываемых в буше орехов, семян, зерновых продуктов, бобов, фруктов и водорослей – пищи, богатой М (рис. 10). Для аборигенов, проживавших на побережье штата Виктория, основными источниками продуктов питания были море и пресноводные реки. Аборигены, проживавшие в области Framlingham, Виктория, начали разводить угрей 8000 лет назад. Наморском побережье недалеко отМельбурна были найдены крупные отложения раковин (“холмы” из раковин), что свидетельствует о важной роли добываемых в буше продуктов питания и морепродуктов – богатых источников Т и М – в диете австралийских аборигенов. В доколониальную эпоху аборигены ежедневно употребляли в пищу различные сорта рыбы и моллюсков, богатые Т (рис. 11). В качестве консервированной пищи использовались копченые угри, также богатые Т и докозагексаеновой кислотой. По данным анализа двухнедельной диеты аборигенов, занимавшихся охотой и собирательством, источниками энергии были сложные углеводы (34%), жиры (13%) и белки (53%) [46]. Несмотря на то, что точный состав диеты аборигенов остается неизвестным, можно предположить, что ежедневно они употребляли в пищу 400 г ямса, 300 г лягушек, 5 г миндаля, 140 г морского карася, 200 г моллюска венерки и 300 г улиток. Эти продукты содержат около 100 г углеводов, 15 г жира, 170 г белка и приблизительно 1300 ккал. На фоне подобной диеты суточное потребление Т и М составляло, соответственно, около 3200 и 640 мг, что достоверно выше, чем средние уровни потребления Т и М в популяциях исследования CARDIAC.
Рис. 10. Содержание магния в типичных продуктах питания (сухом веществе).
Рис. 11. Содержание таурина в типичных продуктах питания.
Кроме того, до контакта с экспедицией капитана Кука в начале 18-го века австралийские аборигены не употребляли поваренной соли. На основании данных исследования CARDIAC, можно предположить, что распространенность факторов риска ССЗ среди аборигенов была крайне низкой, как и в современных популяциях с высоким потреблением Т и М, но низким потреблением Na. Богатые Т и М продукты с низким содержанием Na, по-видимому, составляли основу диеты древнего человека в эпоху охоты и собирательства. Продолжительность этой эпохи в 10 раз превышает продолжительность эпохи земледелия и скотоводства. Таким образом, традиционная диета, богатая Т и М, на геномном уровне способствует снижению риска ССЗ.
Как Т, так и М, играют ключевую роль в поддержании жизненно важных процессов: Т участвует в физиологических клеточных реакциях, влияя на осморегуляцию, антиоксидантную защиту, стабилизацию мембран и кальциевый обмен [47-49], а также на метаболизм липидов и риск развития дислипидемии и атеросклероза за счет участия в конъюгации желчных кислот [47, 48]. Относительно недавно было установлено, что Т-конъюгированный дериват эндогенной желчной кислоты – урсодеоксихолевая кислота -, уменьшает выраженность стресса эндоплазматического ретикулума (ЭР) и восстанавливает гомеостаз глюкозы у лабораторных мышей с диабетом 2 типа [50]. Ослабление выраженности стресса ЭР может восстанавливать чувствительность к инсулину в печеночной, мышечной и жировой тканях, способствуя обратному развитию тканевого поражения при гепатостеатозе, диабете и ожирении. Доказано, что высокое потребление Т с продуктами питания уменьшает выраженность апоптоза и атеросклероза, по-видимому, вследствие уменьшения стресса ЭР [51].
Более того, было показано, что процесс ускоренного старения эндотелиальных клеток-предшественников (ЭКП) у крыс линии SHRSP [52] замедляется под действием Т. Согласно клиническим данным, Т препятствует развитию эндотелиальной дисфункции у курильщиков [53-55]. Эти данные об участии Т в патофизиологических процессах позволяют предположить, что высокое потребление Т может увеличивать продолжительность жизни за счет профилактики ССЗ и других хронических неинфекционных заболеваний, связанных с особенностями образа жизни.
В свою очередь, М занимает восьмое место по массе, объему и числу атомов среди всех известных химических элементов на земле. Он является наиболее распространенным внутриклеточным двухвалентным катионом и коэнзимом приблизительно 300 ферментов, регулирующих различные биологические функции. Магний участвует во всех ферментных реакциях с участием АТФ (например, регуляции внутриклеточного ионного баланса под действием Na-K АТФ-азы). Таким образом, согласно экспериментальным и клиническим данным, М играет важную роль в поддержании сердечно-сосудистого здоровья и профилактике гипертензии и диабета [56-58]. Снижение внутриклеточных уровней свободного М наблюдается при процессах старения и развития гипертензии у крыс линии SHRSP [59]. Дополнительный прием М способствует повышению содержания свободного М в лимфоцитах и снижению АД у крыс SHRSP с гипертензией [60].
Эти экспериментальные данные были не так давно подтверждены в клинике, у пациентов с мягкой гипертензией. У этих больных дополнительный прием пидолата М (600 мг/сут) ассоциировался с достоверным снижением амбулаторных уровней АД, а также с повышением внутриклеточной концентрации свободных М и К, при снижении внутриклеточной концентрации свободных Ca и Na [61]. В данном исследовании дополнительный прием М сочетался с повышением сывороточных уровней М и суточной экскреции М с мочой. Таким образом, суточная экскреция М с мочой коррелировала с потреблением М. Прием М также способствовал снижению АД, благодаря подавлению симпатической активации и блокаде кальциевых каналов N-типа [62].
Поскольку эволюционно обусловленный характер питания человека предусматривает высокое потребление М и Т, оба этих нутриента играют важную роль в поддержании гомеостаза и профилактике ССЗ.
Помимо участия в различных физиологических и патофизиологических процессах, Т обладает профилактическим эффектом в отношении ССЗ, что было впервые продемонстрировано в экспериментальных моделях, у крыс с генетической предрасположенностью к развитию гипертензии и инсульта (крысы линии SHR и SHRSP). В международных эпидемиологических исследованиях, выполненных за последние 25 лет, было показано, что суточная экскреция Т с мочой обратно связана со стандартизованной по возрасту смертностью от инсульта и КБС. Высокая суточная экскреция Т с мочой, особенно в сочетании с высокой экскрецией М, достоверно связана с более низкими уровнями факторов риска ССЗ, а также с меньшей распространенностью ожирения, гипертензии и гиперхолестеринемии. Эти данные согласуются с результатами экспериментальных исследований у животных и эпидемиологических исследований у человека, подтверждающими благоприятные сердечно-сосудистые эффекты Т и сочетания Т и М. Таким образом, Т играет важную роль в диетологической профилактике ССЗ и хронических неинфекционных заболеваний, связанных с особенностями образа жизни.
ДАД – диастолическое артериальное давление; ИА – индекс атерогенности; ИМТ – индекс массы тела; К – калий; КБС – коронарная болезнь сердца; Кр – креатинин; ЛПВП – липопротеиды высокой плотности; ЛПНП – липопротеиды низкой плотности; М – магний; НАСГ – неалкогольный стеатогепатит; ОХС – общий холестерин; САД – систолическое артериальное давление; СРБ – С-реактивный белок; ССЗ – сердечно-сосудистые заболевания; Т – таурин; ЧСС – частота сердечных сокращений; ЭР – эндоплазматический ретикулум; ALR – arteriolipidosis prone rats, крысы, предрасположенные к развитию липидоза артерий; Ca – calcium, кальций; CARDIAC Study – Cardiovascular Diseases and Alimentary Comparison study, исследование “Сравнение сердечно-сосудистой заболеваемости и особенностей питания”; Na – natrium, натрий; SHR – spontaneously hypertensive rats, крысы со спонтанной гипертензией; SHRSP – stroke-prone spontaneously hypertensive rats, склонные к развитию инсульта крысы со спонтанной гипертензией.
Описанные эпидемиологические и экспериментальные исследования были выполнены авторами при частичной поддержке научно-исследовательских грантов Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологии японского правительства и средств, переданных в фонд ВОЗ различными компаниями и частными лицами (более 300 000 человек).
Авторы также выражают благодарность всем участникам исследования CARDIAC и коллегам, работающим в международных центрах, на базе которых выполнялось исследование.
С остальными и сточниками [41-109] можно ознакомиться в издательстве: cardio.nauka@yandex.ru