Науки о жизни
0

Холестерол и растения

by o.1330Август 22, 2015

Введение

Среди обычных людей (и даже среди химиков) распространено заблуждение о том, что в растениях не содержится холестерол. Это заблуждение возникло отчасти из-за того факта, что растения в целом содержат малое количество холестерола, а аналитические методы для его обнаружения в таком объёме были разработаны совсем недавно. Еще одна причина, повлиявшая на популярность мифа, — законность маркировок, приравнивающих малые количества к нулю, на продуктах питания.

В действительности же холестерол широко распространен в царстве растений, хотя другие стеролы, такие как β-ситостерол (который мы в дальнейшем будем называть просто ситостеролом), обычно встречаются значительно чаще и в больших количествах. Среди просмотренных нами современных учебников по биохимии мы не нашли такого, в котором бы приводилась точная информация о содержании холестерола в растениях. Вот пример такого предполагаемого параграфа, каким его хотелось бы видеть в учебнике следующего поколения:

Для растений описано более 250 стероидов. Самым распространенным из них является ситостерол, отличающийся от холестерола наличием этильной группы в положении 24. Однако растения также содержат и холестерол, как свободный, так и этерифицированный. Холестерол встречается в качестве компонента мембран растительных клеток, а также в составе поверхностной жировой оболочки листьев, где он зачастую является основным компонентом. Доля холестерола относительно общего содержания липидов обычно невелика. Среднее содержание холестерола в растениях обычно составляет 50 мг/кг, в то время как у животных его содержание может достигать 5 г/кг или более.

Некоторые цитаты из современных учебников по биохимии показывают, что к вопросу о холестероле в растениях подходят, в лучшем случае, не вполне правильно.

“Холестерол… крайне редко встречается в растениях.”  (Неверно)

“Также, [как и холестерол] стеролы встречаются и у других эукариот: стигмастерол у растений.”  (Верно, но неточно)

Мембраны растений не содержат холестерола.  (Неверно)

Относящиеся к нему [к холестеролу] стеролы присутствуют в мембранах растений.  (Верно, но неточно)

Холестерол полностью отсутствует у прокариот, но в том или ином количестве содержится во всех мембранах животных клеток.  (Верно, но почему о растениях совершенно ничего не сказано?)

Растения содержат небольшое количество холестерола. (Верно) Однако, в их мембранах чаще встречаются стигмастерол и β-ситостерол. (Не совсем верно, см. таблицу 1).

Кроме того, только в одном учебнике за авторством Garrett и Grisham поднимается интересный вопрос о влиянии растительных стероидов на уровень холестерола в крови у человека. Несмотря на наличие данных об этих эффектах в литературе в течение некоторого времени, во многих других часто используемых учебниках не упоминается ни о содержании холестерола в растениях, ни о влиянии растительных стеролов на метаболизм холестерола у человека.

Таблица 1. Субклеточное распределение холестерола в растениях
Образец Свободный холестерол (%) (a) Эфиры холестерола (%) (b) Источник (c)
Свежие листья бобов
В целом 1 1 9
Хлоропласты 24 33
Митохондрии
Микросомы 1 28
Этиолированные листья бобов (т.е. выросшие при недостатке света)
В целом 6 23 9
Хлоропласты 27 26
Митохондрии
Микросомы 6 34
Органеллы 21-дневных побегов кукурузы c
Ядро 22 76 10
Хлоропласты 2 52
Митохондрии 1 32
Микросомы 1 32
(a) В процентах от общего содержания стеролов(b) См. ссылку 11 для дополнительных данных(с) 4-диметилстеролы составляли 72% всех эфиров стеролов и 5% всех свободных стеролов  
Таблица 2. Содержание холестерола в некоторых растительных маслах
Образец Холестерол, (мг/кг) Источник
Пальмовое масло 20 14
Пальмовое масло 16 1
Пальмоядровое масло 17 1
Кокосовое масло 14 1
Хлопчатниковое масло 45 1
Соевое масло 29 1
Кукурузное масло 55 1
Арахисовое масло 24 1
Подсолнечное масло 14 1
Рапсовое масло 53 1
Масло авокадо <30 15
Оливковое масло 0.5-2 16, 17
Кунжутное масло 1 16, 17
Заметка: для сравнения, мозг, яичный желток, [сливочное] масло, свинина и моллюски содержат, соответственно, следующее количество холестерола (г/кг): 20, 15, 2.5, 0.6 и 0.5 (18)

Данные и их обсуждение

Содержание

В таблице 2 приведены данные о содержании холестерола в некоторых часто используемых растительных маслах. Согласно правилам FDA, маркировкой о нулевом содержании холестерола могут быть отмечены продукты, содержащие менее 2 мг холестерола в одной порции. Проверьте этикетку любого масла, которое сейчас стоит на вашей кухонной полке: caveat emptor (лат. покупатель должен быть настороже). Очевидно, что холестерол и его эфиры являются важными компонентами клеточных мембран растений, и это было известно еще 30 лет назад. В таблице 1 приведены данные о содержании холестерола в различных органеллах растений.

Несмотря на то, что доля холестерола относительно остальных стеролов в целом растении обычно незначительна, он является основным стерольным компонентом некоторых поверхностей растений. В таблице 3 приведены сравнительные данные о долях холестерола и ситостерола в составе стеролов разных поверхностей рапса. Доля холестерола относительно других стеролов особенно высока у растений семейств Лилейных, Пасленовых и Норичниковых (по данным Itoh с соавторами, ссылки 3 и 22)

Холестерол и растительные стеролы

Растительные стеролы привлекают внимание исследователей из-за их способности понижать уровень холестерола в крови. Этот вопрос неплохо разобран в учебнике биохимии Garret и Grisham, однако их описание этого эффекта некорректно и может привести к недопониманию.

“Несмотря на их [растительных стеролов] структурное сходство с холестеролом, незначительные различия в строении изомеров и/или наличие метильных и этильных групп в боковых цепях этих соединений приводит к ухудшению их всасывания клетками кишечника. Растительные стеролы не усваиваются организмом; несмотря на это, они очень эффективно блокируют всасывание холестерола.”

Этот парадокс возникает из-за неточностей в приведенных выше утверждениях.

Типичная диета западного человека содержит 400-600 мг холестерола и 200-400 мг растительных стеролов (ситостерола и кампестерола) в сутки. При том, что холестерол всасывается в количестве 40-60%, кампестерол усваивается только на 20%, а ситостерол — на 5%. Согласно современным представлениям, перемещение холестерола и растительных стеролов из просвета кишечника внутрь энтероцитов происходит с участием общего белка-транспортера (NPC1L1), который экспрессируется на апикальной части энтероцитов. Впоследствии внутри энтероцитов происходит сортировка этих стеролов (механизм которой еще не известен) и большая часть холестерола перемещается в состав хиломикронов. В то же время большинство растительных стеролов избирательно выкачиваются обратно из энтероцита в просвет кишечника двумя АТФ-зависимыми транспортерами (ABCG5 и ABCG8). Это означает, что определяющим фактором в усвоении тех или иных стеролов является избирательность выкачивания, а не всасывания. Знание этих механизмов обеспечивает понимание корней такого состояния, как ситостеролемия, редкого наследуемого заболевания, при котором значительно увеличивается всасывание растительных стеролов. У пациентов с ситостеролемией происходит всасывание как холестерола, так и растительных стеролов (с помощью упомянутого выше транспортера NPC1L1), однако обратный транспорт ситостерола в просвет кишечника невозможен из-за мутаций в белках ABCG5 или ABCG8.

Несмотря на то, что растительные стеролы усваиваются организмом не так эффективно, как холестерол, они, тем не менее, всасываются. Снижающее уровень холестерола в крови влияние растительных стеролов и их эфиров возникает благодаря их конкуренции с холестеролом за связывание в смешанных мицеллах, которые затем поглощаются с помощью NPC1L1.

Таблица 3. Содержание стеролов в рапсе
Образец Холестерол (%) Ситостерол (%)
Листья
Поверхность 71.5 0.6
Внутри клеток 15 30
Семена
Поверхность 7.2 62
Внутри клеток 0.7 67
Стручки
Поверхность 35 21
Заметка: данные представлены в форме процентов от общего содержания стеролов. Также доступны данные о содержании холестерола на разных поверхностях капусты, лука, редиса, шпината, бамии и зеленого перца. В соотношении холестерол/ситостерол происходят значительные изменения во время развития растений.

Благодарность

Авторы хотели бы выразить благодарность Melvin Pascall за ссылку 19 и Wesley Harnish за стимул в написании этой статьи.

Автор: Михаил Гусев

Оригинал статьи

About The Author
o.1330