Дефицит холина в организме, клинические проявления и отдаленные последствия
Дефицит холина повышает риск кардиоваскулярных и метаболических нарушений. Современные научные данные свидетельствуют о негативном влиянии дефицита холина на развитие неалкогольной жировой болезни печени. Недостаточность холина ассоциируется с нарушениями памяти, концентрации внимания, когнитивных функций. В данной статье рассмотрены механизмы влияния холина на организм и возможности коррекции его дефицита в организме.
Холин является биологически активным веществом, аминоспиртом. Химическое название холина – 2-гидроксиэтилтриметил аммоний, амино-спирт триметиламиноэтанол. Холин входит в состав лецитинов и сфингомиелинов, является биосинтетическим предшественником ацетилхолина. В ходе метаболизма холина образуется бетаин, который участвует в образовании метионина, через метилирование гомоцистеина. Сам гомоцистеин представляет собой серосодержащую аминокислоту с цито- и нейротоксичным эффектом. При недостатке холина образуется недостаточное количество бетаина, что приводит к недостатку метионина и накоплению гомоцистеина.
История открытия холина. Немецкий биохимик Адольф Фридрих Людвиг Штреккер 173 года назад выделил из желчи свиньи некое кристаллическое вещество, обладающее крайне неприятным запахом (запах гнию- щей рыбы или мяса) и свойствами щелочи. Название вещество не получило, так как А. Штреккер считал его случайной находкой. Через 2 года Ламберт Бабо с коллегами выделили похожее вещество из семян горчицы и назвали его «синкалином», в честь горчицы. Еще через 10 лет Адольф Фридрих Людвиг Штреккер вновь обратился к синтезу холина из желчи свиней и быков, эксперименты оказались успешными. Впервые описана химическая формула, и вещество получило свое название «холин», от слова «желчь». В это же время во Франции биохимик Теодор Николас Гобли выделил аналогичное соединение из мозга и икры карпа. Ученый считал, что из мозга и икры выделены два разных химических соединения, из мозга – церебрин, из икры – лецитин [5]. В 1865 г. немецкий биохимик Оскар Либрейх выделил из мозга животных химическое соединение с крайне неприятным запахом гниющей плоти и назвал его «нейрин». Позднее немецкий химик и фармаколог Адольф фон Байер полусинтетическим путем получил ацетилхолин. В 1867 г. русский биохимик Владимир Дыбковский доказал, что «нейрин» и «холин» – это одно и то же вещество. В том же 1867 г. в Германии немецкие биохимики Адольф Клаус и Отто Киз, проводя исследования с «нейрином», пришли к тем же выводам, что и В. Дыбковский: «нейрин», «холин», «церебрин» и «лецитин» имеют одну структуру. С этого момента данное химическое соединение называют «холин», а слава первооткрывателя принадлежит Адольфу Штреккеру. Годом открытия холина считается 1849 г.
Фундаментальная биохимия воздействия холина на физиологию организма
С точки зрения биохимических процессов холин и его метаболиты имеют три физиологические точки приложения: поддержание структурной стабильности и эластичности мембран; синтез ацетилхолина и холинергическая нейротрансмиссия; участие в метилировании ДНК через синтез бетаина (производное холина триметилглицин – бетаин), на основе которого синтезируется молекула S-аденозил-метионина (источник метильных групп).
Фосфатидилхолин – это фосфолипид, который является фундаментальной основой клеточной мембраны и основным компонентом лецитина. Доказано его участие в провоспалительных реакциях при метаболизме арахидоновой кислоты посредством фосфолипаз. В экспериментальных работах описано влияние фосфатидилхолина на молекулярные механизмы, в частности на апоптоз. Все ферменты, использующие фосфолипиды в качестве субстрата, относятся к семейству фосфолипаз и активно катализируют гидролиз на границе раздела фаз «фосфолипид–вода». Например, фосфолипаза D участвует в секреции цитозоля путем гидролиза фосфатидилхолина с образованием фосфатидной кислоты и холина. Роль семейства фосфолипаз D – высвобождение фосфатидной кислоты, обладающей уникальной мембраносвязывающей функцией. В исследованиях показана ее роль во взаимодействии с различными молекулами, например белком синдрома Вискотта–Олдрича (WASp) или киназами, благодаря чему происходит их активация. В 2017 г. J. Cho и соавт. опубликовали данные о роли фосфолипазы D в процессе канцерогенеза и развитии рака. Фосфолипазы D и продукты их каталитической активности регулируют клеточные процессы: воспаление, контроль транспорта внутриклеточной мембраны, нейронную и сердечную стимуляцию, миграцию клеток и химиорезистентность. На долю фосфатидилхолина приходится около 95% общего холина в тканях.
Ацетилхолин. Холинергические нейроны вырабатывают холинацетилтрансферазу, которая транспортируется в проекционные зоны, где служит катализатором синтеза ацетилхолина. Ацетилхолин хранится в синаптических везикулах и является основным нейротрансмиттером, который регулирует активность базальной холинергической системы. Под действием везикулярного транспортера ацетилхолин переносится в синаптический пузырек через цитозоль нейрона. В синаптической щели ацетилхолин взаимодействует как с мускариновыми (М-холинорецепторы), так и с никотиновыми (Н-холинорецепторы) рецепторами. М1-рецепторы локализуются в области коры головного мозга и гиппокампальной извилины, являются основными постсинаптическими холинорецепторами, регулирующими когнитивные функции. М2-рецепторы обнаруживаются преимущественно в стволе мозга и мозжечке. При их активации ингибируется дальнейшее выделение ацетилхолина. Сегодня известны 9 α- (1–9) и 4 (1–4) β-субъединицы, из них α1 и β1 локализуются в нервно-мышечных синапсах, α 2–9 и β 2–4 – в раз-личных структурах центральной нервной системы.
В некоторых исследованиях показано, что ацетилхолин и холин увеличивают уровни оксида азота в плазме и нитритов в эритроцитах, что приводит первым этапом к вазодилатации. Вторым этапом повышения концентрации оксида азота является дезагрегантный эффект, что способствует снижению свертывающей способности крови. Среди подтипов Н-холинорецепторов в головном мозге активно изучены 4α2β и α7.4α2β-рецепторы, которые играют важную роль в регуляции психического статуса. Подтип α7 Н-холинорецепторов отвечает за регуляцию когнитивных функций. Комплексное взаимодействие мускариновых и никотиновых рецепторов обеспечивает работу центральной нервной системы, М-рецепторы обеспечивают активирующее действие, растормаживание пирамидного слоя коры и усиливают передачу информации между слоями коры, а Н-рецепторы в противовес оказывают тормозящее влияние на нейроны коры.
Молекула S-аденозилметионина (SAM, SAMe, SAM-e, адеметионин) – это кофермент, впервые описанный Джулио Кантони в 1952 г., участвует в реакциях переноса метильных групп. S-аденозилметионин образуется из аденозинтрифосфат (АТФ) и метионина ферментом метионинаденозилтрансферазой и является промежуточным продуктом. Цикл трансформаций метионина включает гомоцистеин, метионин, S-аденозилметионин и S-аденозилгомоцистеин.
Избыток гомоцистеина выявляется у пациентов с атеросклерозом, ревматоидным артритом, псориазом, сахарным диабетом, артериальной гипертензией, шизофренией, болезнью Альцгеймера, гипотиреозом, болезнью Рейно, онкологией. Гомоцистеин ответственен за пороки развития плода, ухудшает течение остеопороза и сепсиса. При избытке гомоцистеина повышается уровень свободных радикалов, что снижает активность антиоксидантов, и происходят необратимые повреждения эндотелия.
Сегодня гомоцистеин расценивается как независимый фактор в развитии атеросклероза, инсульта и инфаркта и значительно ухудшает реабилитацию пациентов. Молекула S-аденозилметионина участвует в обезвреживании гомоцистеина в каскаде с витаминами В12, фолиевой кислотой и витамином В6.
Суточные нормы холина для взрослых и детей
Холин присутствует в очень многих продуктах питания и доступен для поступления в организм. Однако есть группа высокого риска по дефициту холина: беременные и кормящие женщины, дети, особенно внутриутробно и в критические периоды роста, спортсмены, вегетарианцы и группа людей на ограничительных диетах. Для правильного формирования рациона необходимо оценить пищевую ценность по холину потребляемых продуктов и точно знать суточную потребность для женщин, мужчин и детей в разные периоды жизни. В среднем норма холина (витамина В4) составляет 550 мг для мужчин и 425 мг для женщин старше 18 лет. Для России средние рекомендованные нормы холина составляют 500–900 мг.
Список продуктов с высоким содержанием холина достаточно широк. Наибольшее содержание холина – в желтках яиц, мясе, печени, сое, бобовых, орехах и т.д. Однако, если мы внимательно посмотрим на список, то станет ясно, что большая часть из них входит в «золотую восьмерку» аллергенов, и их приходится ограничивать в рационе детей с пищевой аллергией. Пока ребенок получает грудное молоко и смеси для вскармливания детей первого года жизни, он получает достаточное количество необходимых для развития ребенка питательных веществ, в том числе и холина.
Особенную важность в жизни малыша имеют первые 1000 дней жизни, которые начинаются от момента зачатия до 2 лет жизни. Именно в этот период происходит формирование организма ребенка, включая его физиологическое, когнитивное и психическое развитие. Нарушения, вызванные дефицитом холина, особенно в первые 1000 дней, могут нанести необратимый ущерб метаболизму и развитию мозга. Доказано, что холин проникает через гематоэнцефалический барьер за счет простой диффузии, хранится в структуре мембранных фосфолипидов головного мозга, которые метаболизируются по мере необходимости до холина и ацетилхолина. Кроме того, холин тесно связан с витаминами группы В, и в некоторых научных трудах он называется витамином В4. Химически холин тесно связан с семейством витаминов группы В. В исследованиях последних лет показано, что холин является предшественником метаболитов кишечных бактерий. В рацион беременных женщин рекомендуют вводить пшеничные отруби, зародыши пшеницы и шпинат, особенно если они отказываются от продуктов животного происхождения. Недостаточная сапплементация холином в периоде беременности и грудного вскармливания может привести к нарушению когнитивной функции, так как перинатальный период является критическим временем для холинергической организации функции мозга.
Физиологическая потребность в холине увеличивается во время беременности ввиду его необходимости для развития плода, особенно для правильного формирования структур головного мозга. В систематическом обзоре показано, что питание матери во время беременности имеет положительную корреляцию с развитием нервной системы и когнитивных функций ребенка.
Источник: Дефицит холина в организме, клинические проявления и отдаленные последствия. Захарова И.Н., Бережная И.В., Сгибнева А.И.
Педиатрия. Consilium Medicum. 2022; 1:66–71.
DOI: 10.26442/26586630.2022.1.201510
Метки: научные исследования
23.08.2022