Функциональные продукты питания: Миниатюрные растения, которые наносят большой удар!
Растения поставляют нам ряд химических веществ (так называемых фитохимикатов), которые поддерживают здоровье нашего организма. Многие из этих фитохимикатов накапливаются естественным образом по мере роста растений, и их нельзя найти в других продуктах питания, таких как рыба или мясо, поэтому растения на самом деле очень важны для человека! Очень маленькие растения, имеющие всего четыре-шесть маленьких листочков (так называемая микрозелень), могут содержать в 100 раз больше фитохимикатов, чем их крупные версии, и это может сделать их очень мощными помощниками в улучшении здоровья, если они будут включены в наш ежедневный рацион. Мы изучаем микрозеленые версии растений, которые мы обычно едим в салатах, например рукколу и латук. Изменяя среду, в которой растут микрозеленые растения, мы можем стимулировать их к выработке большого количества фитохимических веществ, полезных для здоровья и самочувствия человека. Такие продукты называются функциональными, потому что они действительно делают нас здоровее и помогают предотвратить болезни.
Мы с раннего детства понимаем, что фрукты и овощи очень важны для нашего здоровья, но многие из вас, возможно, помнят, как с трудом доедали брюссельскую капусту, горох и брокколи за обеденным столом. Почему растения играют такую большую роль в поддержании нашего здоровья? Растения производят полезные химические вещества, называемые фитохимикатами, которые наш организм использует для поддержания здоровья и защиты ДНК в клетках. ДНК - это очень важная часть всего живого на Земле, а в нашем организме ДНК - это как начальник, который говорит нашим клеткам, что и как делать. Если наша ДНК больна или повреждена, то у нас могут развиться серьезные заболевания, например рак 1 . Такое повреждение ДНК вызывается слишком большим количеством вредных химических веществ, называемых свободными радикалами. Мы можем бороться с ними с помощью фитохимических веществ, которые растения поставляют нам, когда мы их едим. Так что помните, что брюссельская капуста, горох и брокколи на самом деле могут быть нашими супергероями, потому что они производят очень важные фитохимические вещества, защищающие наш организм от вредных злодеев, называемых свободными радикалами!
Почему растения производят фитохимические вещества?
Вы когда-нибудь задумывались, почему цветы такие разноцветные? Или почему фрукты меняют цвет по мере созревания? Или даже почему листья меняют цвет при смене сезона? Эти цвета - накопление фитохимических веществ. Фитохимические вещества присутствуют в растениях практически повсюду и выполняют множество важных функций, помогая растениям расти и размножаться. Например, окраска цветов важна для привлечения насекомых, которые их опыляют.
Растения также производят множество фитохимических веществ, которые мы не можем увидеть, обычно для того, чтобы защитить их от стрессовых условий. К таким стрессам можно отнести засуху (редкие дожди, как в пустыне), избыток соли (для растений, растущих у океана), высокий уровень освещенности (например, ультрафиолетовые лучи солнца) и перепады температуры (слишком жарко или слишком холодно). Растения разработали уникальные способы использования своих фитохимических веществ для защиты. Когда растения сталкиваются со стрессовыми условиями (например, слишком много света), они могут производить больше фитохимикатов, чтобы бороться с вредными свободными радикалами. Поэтому, как ученые, мы часто пытаемся найти способы выращивать растения в стрессовых условиях, чтобы они вырабатывали больше фитохимических веществ, которые сохраняют наше здоровье, когда мы их едим.
Фитохимические вещества - это радуга в растительном мире, которая поддерживает наше здоровье
Растения производят тысячи различных фитохимических веществ, о которых мы знаем, и, вероятно, гораздо больше тех, которые мы еще не открыли. Давайте вспомним все цвета радуги. Все фрукты и овощи, которые мы едим, имеют уникальный цвет, благодаря фитохимическим веществам! Интересно, что каждый цвет важен для поддержания здоровья определенных частей нашего тела. Когда мы едим растения, наш организм может использовать их фитохимические вещества (которые мы не можем произвести сами) для поддержания здоровья и предотвращения болезней. На рисунке 1 изображена радуга. Каждый цвет радуги представлен различными фруктами и овощами, каждый из которых имеет свой уникальный цвет (помните, что цвета - это полезные фитохимикаты!). Теперь вы можете проследить этот цвет на радуге, чтобы увидеть, где в нашем организме разноцветные фитохимические вещества играют важную роль. Не забывайте о радуге, когда в следующий раз будете есть еду, и помните, какую часть тела эта еда будет поддерживать в здоровом состоянии!
Как фитохимические вещества делают нас здоровее?
Чтобы понять, как фитохимические вещества защищают нас, сначала нужно понять, что свободные радикалы очень опасны и быстро повреждают ДНК в наших клетках. Точно так же, как свободные радикалы накапливаются в растениях в стрессовых условиях, свободные радикалы могут накапливаться и в нашем организме, повреждать ДНК и вызывать серьезные заболевания. Человек не может производить фитохимические вещества, поэтому для защиты от свободных радикалов нам необходимо употреблять в пищу достаточное количество растений, чтобы получить полезные фитохимические вещества. Эти фитохимические вещества функционируют как антиоксиданты 2 . Представьте себе антиоксиданты в виде губки, впитывающей все свободные радикалы. Таким образом, они могут избавиться от свободных радикалов, которые накапливаются в наших клетках из-за стрессовых ситуаций или нездорового питания (например, "нездоровой" пищи). Точно так же, как ультрафиолетовые лучи солнца могут вызвать стресс для кожи, "нездоровая" пища также может вызвать стресс в организме. В таких "нездоровых" продуктах часто содержится много свободных радикалов, что делает их вредными для нашего организма. Когда мы едим свежие фрукты и овощи, наш организм использует их фитохимические вещества, чтобы остановить свободные радикалы от повреждения ДНК в наших клетках. Именно поэтому в ресторанах быстрого питания теперь предлагают более здоровые варианты блюд, в том числе салаты. Очень важно знать, что, поскольку фитохимические вещества действуют как антиоксиданты, чем больше растений мы едим, тем больше у нас антиоксидантов, которые защищают нашу ДНК от вредных свободных радикалов.
Микрозелень - это маленькие растения, которые содержат еще больше фитохимикатов, чем обычные
Теперь давайте рассмотрим совсем крошечные растения, называемые микрозеленью. Это уменьшенные версии знакомых нам повседневных овощей и салатной зелени (например, брокколи, руккола, свекла и капуста). У микрозелени всего четыре-шесть листьев, но эти крошечные листочки содержат очень большой фитохимический заряд. Почему так происходит? Микрозелень - это молодые растения, и стрессовые условия легче повреждают и убивают их. Чтобы защитить себя, они содержат много фитохимических веществ. Помните, мы упоминали, что ученые постоянно ищут способы стимулировать растения к производству большего количества фитохимикатов? Микрозелень - идеальный вариант! Они производят множество различных фитохимических веществ, гораздо больше, чем старые фрукты и овощи. Мы называем эту микрозелень "функциональными продуктами", потому что она обеспечивает нас дополнительными антиоксидантами, защищающими наши клетки от свободных радикалов. Вы можете вырастить свою собственную микрозелень. Все, что вам нужно, - это семена любимой салатной зелени (например, рукколы, редиса, горчицы, капусты), и вы сможете выращивать крошечные растения до тех пор, пока у них не появятся четыре-шесть листьев. Это займет около 21 дня. Через 21 день вы сможете съесть горсть этой микрозелени и получить массу полезных фитохимических веществ. На вкус микрозелень такая же, как и более взрослые растения, а может, даже лучше!
Как сделать эту микрозелень еще полезнее?
Поскольку стрессовые условия приводят к увеличению количества фитохимических веществ в растениях, мы изучаем, как можно использовать стрессовые условия для получения еще большего количества фитохимических веществ в микрозеленых растениях. Это называется биоукреплением. В нашей лаборатории мы используем очень высокие уровни света (почти как ультрафиолетовые лучи солнца, которые могут вызвать солнечный ожог, если мы не используем солнцезащитный крем) для выращивания микрозелени. Таким образом мы создаем стрессовое состояние, которое заставляет микрозелень вырабатывать больше фитохимических веществ, чтобы защитить их от света - подумайте о том, что растения используют свои фитохимические вещества в качестве солнцезащитного крема! Теперь у нас есть микрозелень, которая еще полезнее для нашего организма, потому что в ней еще больше фитохимических веществ. Например, недавно мы опубликовали результаты исследования [ 1 ], в котором мы выращивали микрозелень рукколы в нормальных условиях (при слабом освещении), а затем в ненормальных (при сильном освещении). При нормальных условиях выращивания микрозелень рукколы была зеленой, но высокое освещение вызвало стрессовое состояние, в результате которого она приобрела красно-фиолетовый цвет, поскольку в ней образовалось больше фитохимических веществ!
Можем ли мы доказать в лабораторных условиях, что эта био-кормленая микрозелень способна предотвратить серьезные заболевания?
Необходимо провести множество исследований, чтобы выяснить, действительно ли фитохимические вещества микрозелени помогают нашему организму быть более здоровым. Нам нужно выяснить, действительно ли фитохимические вещества выполняют свою работу в качестве антиоксидантов (борются с вредными свободными радикалами). Для этого мы использовали тест на определение общей антиоксидантной емкости (TAC). Чем выше TAC, тем лучше фитохимические вещества выполняют свою антиоксидантную работу по борьбе с вредными свободными радикалами. Мы проверили влияние высоких уровней света на выращивание микрозелени из редиса, капусты и рукколы. Посмотрите на рисунок 2, чтобы увидеть, как большее количество фитохимических веществ обеспечивает большее количество TAC, что означает, что эти микрозеленые растения будут бороться с большим количеством свободных радикалов. Этот график показывает, сколько антиоксидантов содержится в микрозелени. Мы используем шкалу от "ничего" (0) до "много" (1 000), чтобы сравнить микрозелень, выращенную при нормальном (низком) и ненормальном (высоком) освещении. При высоком освещении в микрозелени содержится больше антиоксидантов, что говорит нам о том, что наш способ выращивания этих маленьких растений действительно превращает их в супергероев здоровья!
Может ли повышенный уровень TAC в микрозелени защитить ДНК от повреждения свободными радикалами? Чтобы выяснить это, мы провели эксперимент под названием "Анализ защиты ДНК". Помните, что ДНК может быть очень быстро повреждена свободными радикалами, если в организме недостаточно антиоксидантов. Чтобы провести этот эксперимент, мы удаляем человеческую ДНК из клеток и изучаем ее. Как мы можем посмотреть, что происходит с ДНК, когда она находится вне организма? Мы используем специальную технику, которая называется гель-электрофорез. С помощью этой техники можно отделить поврежденную ДНК от неповрежденной, позволяя ДНК двигаться по слою геля (считайте, что это как густое желе) от верхней части, куда добавлена ДНК, к нижней. При использовании специального красителя на геле ДНК будет выглядеть в виде полос. Здоровая, неповрежденная ДНК будет двигаться по гелю быстрее, и полоса появится в нижней части геля. Поврежденная ДНК будет двигаться по гелю медленно, и полоса появится сверху. Следующий эксперимент поможет вам понять, как мы это делаем.
Эксперимент по гель-электрофорезу
Для этого эксперимента важно запомнить разницу между поврежденной и неповрежденной ДНК, а также то, как мы можем увидеть эту разницу на геле. Изолированная ДНК может быть повреждена в лаборатории с помощью вредного свободного радикала - химического вещества, называемого перекисью водорода. Мы можем проверить, достаточно ли в микрозелени антиоксидантов, чтобы защитить ДНК от повреждения свободными радикалами. Для этого мы сначала смешаем выделенную ДНК с соком микрозелени. Затем ДНК подвергается воздействию свободного радикала - перекиси водорода. Чтобы понять, справляются ли наши микрозеленые антиоксиданты со своей задачей, мы смотрим на ДНК в геле, чтобы определить, повреждена она или здорова. Если она здорова, значит, ее защитили антиоксиданты, содержащиеся в микрозеленых соках.
На рисунке 3 показана фотография этого эксперимента. Вы можете видеть обычную ДНК, которая не была повреждена, а также ДНК, поврежденную перекисью водорода, и ДНК, защищенную микрозелеными антиоксидантами. Чтобы помочь вам понять, мы нарисовали на рисунке красную линию. Полоса ДНК, которая находится выше красной линии, означает, что ДНК повреждена. Полоса ДНК под красной линией означает, что ДНК защищена. Этот эксперимент показал нам, что ДНК, смешанная с микрозелеными фитохимическими веществами, защищена от повреждения свободными радикалами. Проводя подобные эксперименты, мы делаем первые шаги к тому, чтобы показать, что микрозеленые фитохимические вещества могут защищать ДНК от повреждения свободными радикалами и что употребление этих микрозеленых веществ в пищу может защитить наш организм от повреждения свободными радикалами, сохраняя наше здоровье!
Резюме
Растения естественным образом производят множество различных фитохимических веществ, которые помогают защитить их от стрессовых условий. Когда мы едим растения, их фитохимические вещества помогают нашему организму быть здоровым и даже предотвращают серьезные заболевания, такие как рак. Эти фитохимические вещества действуют как антиоксиданты, которые борются со свободными радикалами, наносящими серьезный ущерб нашим клеткам. Мы проводим исследования по биоукреплению микрозелени (производству большего количества полезных фитохимических веществ), выращивая ее в стрессовых условиях, чтобы производить все больше и больше фитохимических веществ. Затем мы тестируем фитохимические вещества из микрозелени, чтобы показать, насколько хорошо они защищают нашу ДНК. Мы надеемся разработать смесь из множества различных видов биоукрепленной микрозелени (таких как руккола, горчица, капуста, редис и многие другие), которую мы сможем употреблять в пищу, чтобы защитить наш организм от повреждений свободными радикалами. Так что в следующий раз, когда вы задумаетесь о том, что не стоит есть свои "вредные" брюссельскую капусту и брокколи, вспомните историю о микрозелени и о том, как она полезна для здоровья.
