ВКР Пищевые смеси для персонализированного питания. Исследование рынка продуктов быстрого приготовления
 Скачать 0.54 Mb.
|
|
1.3 Способы повышения пищевой ценности продуктов быстрого приготовления Питание является неотъемлемой частью жизнедеятельности современного человека. Продукты быстрого питания занимают особенное место в современном обществе. Деятельность граждан стала более динамичной и достаточно большое количество населения проводит время на работе, в командировках не имея возможности полноценно и вовремя поесть. Так как традиционные виды пищи характеризуются низким содержанием необходимых нутриентов, и как следствие недостаточной пищевой и биологической ценностью, необходимо решить проблему некачественного питания. Важнейшим путем создания «правильных» продуктов, является обогащение продуктов питания массового потребления недостающими физиологически функциональными ингредиентами. Успех обогащения зависит от ряда факторов, включая стабильность вносимых в продукт питания микронутриентов. При надлежащем хранении витамины в их исходной форме сохраняют свою биологическую активность в течение ряда лет. Хорошая сохранность отмечается также в сухих продуктах. Однако в более сложных условиях витамины подвергаются воздействию ряда физических и химических факторов, которые необходимо принимать во внимание перед выбором обогащающих компонентов: температура, тепловая энергия, срок хранения, влажность, неблагоприятная величина pH, кислород и другие газы, свободные радикалы, свет, облучение, катализаторы (например, ионы меди и железа), ферменты [ссылка?]. Основные группы продуктов питания для обогащения витаминами [ссылка?]: - мука и хлебобулочные изделия — витамины группы В; - продукты детского питания — все витамины; - напитки, в том числе сухие концентраты, — все витамины, кроме А, В; - молочные продукты — витамины А, В, Е, С; - маргарин, майонез — витамины А, В, Е; - фруктовые соки — все витамины, кроме А, В. Например, для улучшения качества хлебобулочных изделий можно использовать различного рода добавки. В первую группу добавок входят продукты, улучшающие биологическую ценность хлебобулочных изделий за счет белковых веществ (семена бобовых культур, продукты животного происхождения, молоко и продукты его переработки, жидкая и сухая молочная сыворотка, обрат, пахта и др.) [ссылка?]. Для обогащения хлебобулочных изделий белком используют натуральные добавки — молочные, кисломолочные продукты, бобовые культуры, дрожжи, вторичные продукты мясной и рыбной промышленности[ссылка?]. Молочные продукты содержат полноценные белки, витамины, минеральные вещества. Большая часть их остается в сыворотке, пахте, поэтому вторичные продукты переработки молока широко применяют для обогащения хлебобулочных изделий, при этом улучшается аминокислотный состав белка, повышается аминокислотный скор, биологическая ценность изделий увеличивается на 10-25%. Параллельно хлеб обогащается витаминами группы В, кальцием. Внесение молочных продуктов позволяет интенсифицировать процесс брожения теста, что улучшает качество готовых изделий. Разработан и реализуется широкий ассортимент хлебобулочных изделий с применением молочной сыворотки, дозировка сыворотки в которых колеблется от 10 до 50 % [ссылка?]. Важным источником белка служат отходы рыбной промышленности, из них готовится рыбная мука, в которой содержится 78–88 % белковых веществ, до 4 % кальция, до 2 % фосфора. В хлебе вида «Каспийский», разработанном в ВНИИХП, в состав которого входит рыбная мука, содержание белка выше на 10-12 % по сравнению с традиционным. Однако высокая стоимость сырья не позволяет широко использовать его для обогащения хлеба [ссылка?]. Для белкового обогащения хлебобулочных изделий активно применяют растительные белки бобовых культур, особенно сои. Семена сои содержат 35-40 % белка, все незаменимые аминокислоты в соотношении, близком к белку мяса и куриного яйца. Незначительное количество углеводов делает сою незаменимым продуктом питания для больных сахарным диабетом, ожирением. Соевые продукты очень важны в питании людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, поскольку в них отсутствует холестерин. В хлебопечении используют соевую муку, соевое молоко, соевый изолят и др. Установлено, что при выпечке подового и формового хлеба первого и второго сорта добавление до 10 % соевой муки повышает содержание белка в 1,5 раза, при этом улучшаются качественные характеристики хлеба – объемный выход, водопоглотительная способность клетчатки, эластичность мякиша, интенсивность окраски корки [ссылка?]. Богатым источником белка является жмых из семян подсолнечника, хлопчатника, который используют для производства специальной муки или белковых концентратов, содержание белка в них составляет 70-90 %. Внесение 15 % белкового концентрата из хлопчатника повышает пищевую ценность хлеба на 37,5 % [ссылка?]. В настоящее время в результате испытаний установлена целесообразность и техническая возможность обогащения витаминами таких продуктов, как мука, сахар, жиры и молоко. В муку и хлеб высших сортов добавляют В1; В2 и РР. Эти витамины обычно содержатся в зерне, но при переработке зерна в муку (особенно тонкого помола) они остаются в отрубях. Введение в муку и хлеб препаратов витаминов В1; В2 и РР значительно повышает питательную ценность. При выпечке хлеба из витаминизированной муки потери составляют: для витамина В1 от 20 до 40%, для витамина В2 – 30-50% и для витамина РР – 15-25% [ссылка?]. Жиры, не содержащие витамина А (комбижиры, растительные масла, маргарины), обогащают этим витамином. Витамин А в комбижире при жарении на нем овощей сохраняется в пределах 86-93%. При хранении в течение года подсолнечного масла, к которому добавлен концентрат витамина А, содержавший 0,7% витамина Е, содержание витамина А в масле существенно не изменилось [ссылка?]. Витамин А в витаминизированном масле в большинстве первых и вторых блюд сохраняется на 70-80% при дополнительном введении витамина Е. Поэтому в жиры и масла, обогащенные витамином А, необходимо вводить естественные антиокислители (витамин Е). Удовлетворительные результаты получены при введении витамина А и Б в столовый маргарин [ссылка?]. Имеется опыт витаминизации молока, предназначенного для детей, сахар-рафинад обогащают витамином С, причем при хранении на протяжении 1-2 лет он сохраняется вполне удовлетворительно [ссылка?]. Важнейшими проблемами, стоящими перед производителями при обогащении продуктов питания витаминами и минеральными веществами, являются следующие: - выбор обогащающих микронутриентов; - выбор продуктов, подлежащих обогащению; - регламентация гарантированного содержания микронутриентов в обогащенных ими продуктах питания; - выбор физико-химических форм вносимых микронутриентов и их сочетаний; - расчет количества (закладки) вносимых микронутриентов; - требования к информации, выносимой на упаковку обогащенного продукта; - оценка реальной эффективности обогащенного продукта как источника внесенных в него микронутриентов [ссылка?]. Количество микронутриентов, дополнительно вносимых в обогащаемые ими продукты, должно быть рассчитано с учетом их возможного естественного содержания в исходном продукте или сырье, используемом для его изготовления, а также потерь в процессе производства и хранения, с тем чтобы обеспечить содержание этих витаминов и минеральных веществ на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности обогащенного продукта [ссылка?]. 1.4 Основные требования к питанию потребителей, имеющих предрасположенность к сердечно-сосудистым заболеваниям В последние годы все активнее говорится о профилактике хронических заболеваний. Хронические заболевания – это группа четырех видов патологий: сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), онкологические заболевания, хронические бронхо-легочные патологии и сахарный диабет, которые в своей совокупности обуславливают три четверти всех смертей в нашей стране. Необходимые сердцу витамины и биологически активные вещества: Чтобы сердце оставалось здоровым, организм должен получать в оптимальном количестве витамины и микроэлементы. Ниже перечисляются витамины, более всего необходимые для нормального функционирования сердечной мышцы. Ретинол или витамин A. Жирорастворимое вещество, стимулирующее метаболизм, препятствующее развитию атеросклероза. Богаты ретинолом рыбий жир, молоко, морковь. В аптеках реализуется ацетат ретинола – раствор для перорального приема. Аскорбиновая кислота или витамин C. Водорастворимое вещество, активизирующее метаболизм, разрушающее вредный холестерин, укрепляющее сердечную мышцу. Витамин содержат в большом количестве преимущественно растительные продукты: шиповник, цитрусы, смородина, болгарский перец. Аскорбиновая кислота может применяться в инъекциях, таблетках и рассасывающихся драже. Токоферол или витамин E. Препятствует окислению жиров и формированию свободных радикалов, разрушающих ткани сердечной мышцы и кровеносных сосудов. В значительном количестве присутствует в печени, орехах, растительном масле. В аптеке витамин можно купить в капсульной форме или в виде раствора. Тиамин или витамин B1. Водорастворимое вещество, необходимое для правильного сокращения сердечной мышцы. Больше всего тиамина содержат зерновые каши. Для устранения дефицита этого витамина в организме обычно назначаются уколы. Витамин В2 Он отвечает за клеточное дыхание, за углеводный, белковый и жировой обмен. Рибофлавин участвует в образовании антител и эритроцитов – клеток крови, которые разносят кислород по всему организму, а также защищают человека от бактерий и вирусов. Пиридоксин или витамин B6. Разрушает вредный холестерин, нормализует работу сосудов носа, глаз, головного мозга, активизирует липидный метаболизм. В значительном количестве присутствует в мясе, рыбе, бобовых культурах, молоке. Обычно применяется в уколах гидрохлорида пиридоксина. Витамин B12 играет важную роль в различных процессах в организме. Он необходим для синтеза ДНК и производства энергии, участвует в образовании эритроцитов, поддерживает нормальную функцию нервной системы и обмен веществ. Калий. Контролирует нервные импульсы, заставляющие сокращаться сердечную мышцу. В высокой концентрации присутствует в орехах, сухофруктах, картошке, капусте. Магний. Улучшает метаболизм в сердечных тканях, предотвращает образование тромбов. В большом количестве находится в мясе, бобовых культурах, рыбе. Фосфор. Участвует в формировании клеточных оболочек. Регулирует сокращения мышечных тканей и передачу нервных сигналов. В значительном количестве присутствует в хлебе с отрубями, спаржевой фасоли, сухофруктах.  Рисунок 1 – Статистика смертности населения по причинам за 2019 год На фоне коронавируса наблюдается динамика увеличения смертности от ССЗ, когда все силы брошены на борьбу с новым вирусом, а больные с ССЗ остаются без мер поддержки. Многие просто боятся ехать в больницу, где можно столкнуться с COVID-19. Из-за локдауна почти все люди были вынуждены изменить образ жизни: снизить физическую активность и время прогулок. Кто-то забыл о правильном питании и стал больше употреблять алкоголя. Да и сама ситуация вызывает стресс: люди живут в состоянии неопределенности, ухудшается экономическое положение, что только увеличивает уровень тревожности. При этом к январю 2021 года отмечалось, что статистика смертей от сердечно-сосудистых заболеваний снизилась на 9%, но ухудшившаяся ситуация отбросила достижения российской медицины. Несмотря на пандемию и отмену плановых посещений, больные с ССЗ не останутся без поддержки. Слишком это серьезная проблема, чтобы оставлять ее без внимания. На уровне государства принимаются решения для поддержания населения. Ведутся компании по отказу от табака и алкоголя. Созданы и продолжают открываться «Школы здоровья». Улучшается медицинское оснащение кабинетов. По статистике ВОЗ от сердечно-сосудистых заболеваний в России в ближайшие 15 лет удастся спасти 4 миллиона человек за счет улучшившейся диагностики и применения мирового опыта. Однако в 50% случаев успешность лечения зависит от самого заболевшего. Если же больной будет игнорировать диспансеризацию, лечение и коррекцию вредных привычек, то врачи останутся бессильны, а шанс умереть преждевременно возрастет на 25%. В первую очередь, идет речь об информировании населения и попытках его мотивирования к ведению здорового образа жизни. Меньше пока удается в планах обеспечения условий для ведения здорового образа жизни, но тем не менее и на федеральном, и на региональном уровне такие мероприятия планируются и уже начинают осуществляться. Кроме того, диспансеризация взрослого населения, которая является реализацией стратегии высокого риска, смысл которой заключается в выявлении лиц с повышенной вероятностью смерти, главным образом, от сердечно-сосудистых заболеваний и коррекции у них факторов риска. Учитывая чрезвычайно высокую медико-социальную значимость этого вида патологии, он представляется достаточно существенным. Итак, в чем заключается профилактика сердечно-сосудистых заболеваний и может ли она быть эффективной? В первую очередь, речь идет о профилактике сердечно-сосудистой смерти, мозгового инсульта, инфаркта миокарда, хронической сердечной недостаточности и так далее. Хронические заболевания характеризуются тем, что они имеют единую структуру факторов риска. И если говорить непосредственно о сердечно-сосудистых заболеваниях, то, в общем, здесь ситуация измерена в цифрах. Ожирение, избыточный вес – это очень значимый фактор – 32% его вклад в вероятность развития гипертонии. Высокое потребление соли – 32%, тоже ситуация не требует комментариев. Низкое потребление калия – 17%, как обратная сторона гипернатриемии. Западный стиль питания или нерациональное, нездоровое питание с избыточным потреблением пищи, калоража, большим количеством жиров, особенно насыщенных жиров, большим количеством углеводов, особенно быстрых углеводов, трансизомеров жирных кислот; пагубное употребление алкоголя и низкая физическая активность – это основные факторы, которые мы должны пытаться проанализировать. Предотвратить и вылечить такие нарушения как стенокардия, ишемия, аритмия, гипертония, а в некоторых случаях предупредить возникновение инфарктов и инсультов в современном мире становится возможным с помощью соблюдения определенных правил в питании. Снижение массы тела – эффективно даже при таком эффекте, как уменьшение выраженности абдоминального, висцерального ожирения, то есть уменьшение окружности талии. Ограничение потребления соли до 2,5 г соли в день (это неполная чайная ложка). Несколько несложных в соблюдении правил по сокращению нормы потребления соли: Крайне желательно питаться пищей, приготовленной самостоятельно, или хотя бы иметь возможность контролировать количество используемой соли во время готовки. Часто возникают вопросы, можно ли солить блюда в течение ограничивающей диеты и как придерживаться суточной нормы потребления соли? Главное правило – исключить из своего рациона магазинную продукцию с содержанием натрия, в том числе скрытого. Готовую же пищу подсаливать можно, но в пределах допустимых границ. Если в течение дня нельзя обойтись без перекусов, то хотя бы стараться выбирать для этой цели не крахмалистые овощи или натуральные кисломолочные продукты. Пища быстрого приготовления по типу бургеров, картошки фри, лапши, каш и мюсли содержит много скрытой соли. При выборе продуктов на магазинных прилавках необходимо изучить сведения о содержании в них натрия, как правило, эти данные указываются на упаковке рядом со значениями БЖУ. Нормальным считается содержание вещества до 150 мг на 1 порцию. Необходимо исключить из употребления приправы с высоким содержанием соли – майонез, соусы, кетчупы. С осторожностью использовать продукты, в составе которых есть такие соединения, как усилитель вкуса глутамат натрия, подсластитель цикламат натрия, консервант нитрат натрия. Если диета с низким содержанием соли не в радость и вкус блюд кажется совсем пресным, то разнообразить его можно, применяя растительные приправы или соевый соус – в 100 г его содержится всего 6,7 мг натрия. В летний период рекомендуется ввести в рацион свежую зелень – укроп, базилик, орегано. Сбалансированное питание позволяет проводить эффективную профилактику и лечение сердечно-сосудистых заболеваний. При этом рацион питания больных должен содержать достаточное количество продуктов, богатых пищевыми волокнами, калием и магнием, полиненасыщенными жирными кислотами семейства омега-3 и омега-6. Такое питание позволит замедлить развитие атеросклероза, нормализовать артериальное давление, уменьшить отеки, одышку, а также снизить риск развития таких серьезных осложнений, как инфаркт миокарда и инсульт. Рациональное питание – это сбалансированное, регулярное (не реже 4 раз в день) питание. Очень полезно увеличить употребление продуктов, содержащих калий и магний (морская капуста, изюм, свекла, абрикосы, кабачки, тыква, гречка). Все лица должны получить профессиональную консультацию по выбору пищи и соблюдать диету, которая ассоциируется с минимальным риском развития ССЗ. Питание при сердечно-сосудистых заболеваниях базируется на следующих принципах: пища должна быть разнообразной, энергетическое потребление быть оптимальным для поддержания идеального веса; в рационе питания должно содержаться определенное количество пищевых веществ в оптимальном соотношении между собой (белки, жиры, углеводы, витамины, макро и микроэлементы) с учетом возраста, пола, климатических и иных особенностей; общее содержание жиров в рационе не должно превышать 30% общего энергетического состава, а содержание насыщенных жиров не превышать треть всех употребляемых жиров; общее содержание жиров должно быть не более 30% общего энергетического состава, а содержание насыщенных жиров не должно превышать треть всех употребляемых жиров; количество потребляемого ХС должно быть менее чем 300 мг/сут; при низкокаллорийной диете насыщенные жиры должны быть заменены частично углеводами, частично – мононенасыщенными и полиненасыщенными жирами из овощей и морских животных. соблюдение режима питания. Физическая активность – очень важная позиция. Конечно, хорошо если есть возможность заниматься спортом или хотя бы фитнесом, о пожилых людях, скорее всего не идет речь. Но умеренные физические нагрузки, когда чуть-чуть более интенсивная, чем средняя нагрузка, примерно 30 минут в день, хотя бы пять раз в неделю – этого будет вполне достаточно. Физическая активность – это один из самых мощных факторов. Регулирование потребления алкоголя – если говорить языком западных стандартов, это меньше двух порций крепкого алкоголя в сутки или одного бокала вина. Также высока эффективность коррекции поведенческих факторов риска. Внимание, отказ от курения или, например, оптимизация физической активности с одновременным присоединением рационального питания – это –32% и –38% снижения риска смерти у больных. Медицинские аспекты, обеспечивающие возможность разработки пищевых продуктов и рационов для персонализированного питания людей с предрасположенностью к сердечно-сосудистым заболеваниям. В условиях интенсивного технологического прогресса появляется возможность разработки прорывных способов обеспечения человека необходимыми ресурсами – энергетическими, пластическими и информационными. Это предполагает возможность перехода в будущем на альтернативные принципы жизнеобеспечения. Стремительное развитие технологий производства и переработки продуктов питания значительно превосходят скорость адаптации и эволюции человеческого организма. Поэтому питание человека в течение длительного времени будет сохранять признаки консервативности. В связи с этим организация питания человека должна быть тщательно проанализирована с учетом возможного негативного воздействия при введении инновационных подходов в данной сфере жизнедеятельности человека. Совершенствование системы продовольственного обеспечения должно происходить последовательно в рамках адаптационных возможностей человека. Особая роль питания признавалась во все времена. Так, например, академик В.И. Вернадский рассматривал питание, как элемент биосферы Земли. Согласно «античной теории питания», пища, поступающая в организм человека, влияет на состояние крови, которая переносит положительные и отрицательные вещества. В ходе развития биологии, медицины, физиологии и новых технологических возможностей теория питания приобретала существенные изменения. Это, в свою очередь, привело к дальнейшему развитию теории о питании, и к середине XX века возникает «теория сбалансированного питания», основоположником которой является академик А.А. Покровский. Согласно теории «сбалансированного питания», пища должна являться источником жизненно важных нутриентов и способствовать поддержанию их баланса. Эта теория стала источником происхождения других направлений в питании, таких как: «идеальное», «здоровое», «рациональное», «элементное», «мономерное», «синтетическое» (парентеральное) и прочих. Существует также «теория адекватного питания», сформулированная академиком А.М. Уголевым. Она возникла на достижениях научно-технического прогресса различных областей науки: медицины, биохимии, физиологии, диетологии, пищевых технологий и др. Однако, в соответствии с новыми достижениями в области физиологии питания данная теория постоянно совершенствуется. Особое внимание А.М. Уголев обращает на важность поступления балластных веществ, которые необходимы для поддержания нормального функционирования ЖКТ. В настоящее время в качестве нормативного документа для расчетов 34 рационов питания приняты Нормы физиологических потребностей в энергии, пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации (Методические рекомендации МР 2.3.1.2432-08). Руководителем работ по разработке Методических рекомендаций (МР) является академик РАМН В.А. Тутельян. Главным образом они основываются на ключевых положениях предложенной В.А. Тутельяном «концепции оптимального питания». Она является дальнейшем развитием теории адекватного питания и включает следующие основные предпосылки: – энергоемкость рациона определяется исходя из коэффициента трудозатрат; – количество потребления основных питательных веществ (белков, жиров, углеводов) должно характеризоваться научно обоснованным соотношениям между ними; – обеспечение биологической сбалансированности и биологической эффективности рациона, оптимизация количества витаминов; – в питании в рациональных концентрациях должны присутствовать минорные и биологически активные вещества. На сегодняшний день теорию адекватного питания принято считать наиболее адаптированной к физиологическим потребностям организма. Однако она основывается исключительно на реактивных факторах анализа состояния организма, при помощи которых возможна разработка определенных рационов питания. Тем временем применение превентивных факторов, используемых при составлении рациона и оказывающих влияние на физиологические процессы организма, до нынешнего времени рассмотрены недостаточно [100]. Благодаря современным достижениям в области биохимии, клеточной биологии, геномики, знания о биологической роли отдельных макро- и микронутриентов значительно расширились [107]. Учеными многих стран подробно исследуются новейшие способы диагностики, лечения и профилактики заболеваний, основанных на индивидуальных генетических и функциональных особенностях организма человека с 35 применением концепции персонализированной или предикативной (предупредительной) медицины. Своевременное выявление угрозы возникновения определенных заболеваний позволяет создавать условия для высококвалифицированной помощи, например, оказывать нутритивную поддержку. В силу объективных причин вести здоровый образа жизни и придерживаться индивидуально разработанной диеты способен не каждый человек. В связи с этим все более востребованными становятся исследования, ориентированные на разработку пищевых продуктов, которые направлены на эффективную профилактику и лечение общеизвестных неинфекционных заболеваний [163]. Благодаря развитию технологий генетического скрининга [148] сегодня описан принцип работы ряда генов и влияние на них мутаций – нарушений генетической записи. Стали понятны принципы организации ДНК, изучены последовательности нуклеотидов, вызывающие наследственные отклонения от нормы. Генетическая информация человека хранится в 23 парах хромосом, которые содержат 20000-25000 генов, или три миллиарда комплементарных пар нуклеотидов, которые состоят из пуриновых (аденин и гуанин) и пиримидиновых (тимин и цитозин) азотистых оснований. Роль внешних факторов в механизмах реализации генетической информации практически не учитывалась до недавнего времени. Однако это направление бурно развивается в данный период [110]. Согласно исследованиям ученых Батурина А.К., Тутельяна В.А. функциональная активность генов прямо или косвенно контролируется нутриентами и биологически активными компонентами пищи. Научные знания о генетике и диетологии предопределили возникновение новых научных направлений – «нутригеномика и нутригенетика». «На пересечении таких наук, как диетология и генетика, возникли два новых научных направления – нутригеномика, изучающая взаимную связь питания человека с характерными особенностями его генома для того, чтобы установить влияние пищи на экспрессию генов и в итоге на здоровье человека, и нутригенетика, исследующая воздействие генотипа на процесс возникновения и развития заболеваний, ассоциированных 36 с метаболизмом» [47, 66, 133, 153]. Сведения о нутригенетике можно встретить еще в работах Гиппократа, который 2400 лет назад сказал: «Пища будет вашим лекарством, и пища излечит вас» («… food be your medicine and medicine be your food»). Он также является автором высказывания о том, что именно с помощью верно подобранной диеты, а не лекарств, хороший врач должен исцелять больного. В 1900 году Archibald Garrod – основатель биохимической генетики – сделал предположение о том, что диета может по-разному влиять на разных индивидов. В 1956 году профессор R.P. Williams суммировал имеющиеся данные в области неповторимости генома человека в книге «Биохимическая индивидуальность», которая включала в себя главу «Индивидуальность в питании». «Нутригенетика» как термин впервые встречается в работе английского исследователя R.O. Brennan «Нутригенетика: новая концепция, облегчающая гипогликемию» (1977 год), в которой была дана четкая формулировка о том, что пища влияет на работу генов [118]. Нутригенетика могла бы стать основой для разработки зависимых от генотипа новых продуктов питания для укрепления здоровья, а также для профилактики и лечения хронических заболеваний. Национальные общие рекомендации по питанию были выпущены для профилактики хронических заболеваний без учета влияния генетических изменений на диетические реакции, несмотря на такие доказательства [132, 146]. Нутригенетику также можно толковать как науку, изучающую вопросы адаптации пищевых продуктов к генетическому статусу потребителя. Таким образом, нутригенетика может быть фундаментом для индивидуализации питания, что впоследствии повысит эффективность потребляемых продуктов. Также нутригенетический подход к разработке продуктов питания откроет перед производителями новые возможности, позволяющие создавать неповторимые продукты питания, ориентированные на конкретного потребителя или организованные группы потребителей [167]. Болезни сердца и сосудов — главные причины заболеваемости, инвалидизации и преждевременной смертности в мире. Только в России ежегодно от сердечно-сосудистых заболеваний умирает более 1,2 млн человек [6]. Наиболее распространенные хронические заболевания, предшествующие таким грозным осложнениям, как инсульт и инфаркт миокарда (ИМ), являются артериальная гипертензия (АГ) и атеросклероз сосудов. Среди причин сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) можно выделить «внешние» факторы и «внутренние». К экзогенным факторам риска можно отнести курение, злоупотребление алкоголем, ожирение, диабет, гиподинамию, стрессовые ситуации и др. Основные «эндогенные» факторы касаются индивидуальной наследственной предрасположенности к АГ и атеросклерозу сосудов. При этом риск развития таких заболеваний, как ишемическая болезнь сердца (ИБС) и ИМ, значимо возрастает при неблагоприятном сочетании «внешних» и «внутренних» факторов. На данный момент известно более 150 генов, полиморфные варианты которых связывают с предрасположенностью к сердечно-сосудистым заболеваниям [144, 171, 220, 231]. Первые подобные исследования в мире были проведены в начале 90-х годов прошлого века в Санкт-Петербурге под руководством профессора Е. И. Шварца. Было показано, что полиморфизм генов метаболизма липидов и ренин-ангиотензиновой системы ассоциирован с предрасположенностью к АГ, ИБС, ИМ и другим ССЗ [144, 439, 685, 796]. Обстоятельные исследования молекулярных основ ССЗ проводятся в НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН под руководством академика РАМН В. П. Пузырева. Результаты изучения аллельных вариантов генов-кандидатов ССЗ, популяционные и этнические особенности их частот суммированы в монографиях [169, 170]. Выделяют несколько групп генов-кандидатов ССЗ: - гены, контролирующие метаболизм липидов; - гены регуляции артериального давления; -гены свертывания крови и фибринолиза; -гены молекулярных мессенджеров (сигнальных белков); -гены пролиферации клеток; гены ионных каналов; -гены метаболизма гомоцистеина; -гены структурной и функциональной организации миокарда. Артериальная гипертензия АГ относится к мультифакториальным ССЗ. Диагноз АГ присутствует практически при всех ССЗ. Клинической характеристикой АГ является стойкое повышение артериального давления: систолического > 140 мм рт. ст. и/или диастолического > 90 мм рт. ст., зарегистрированное не менее, чем при двух врачебных осмотрах, при каждом из которых артериальное давление (АД) измерялось, по крайней мере, дважды [176, 177]. АГ, или гипертония, относится к числу главных факторов риска развития ИБС. Наряду с атеросклерозом, она является основной причиной инвалидизации и преждевременной смерти. Согласно многочисленным данным, гипертонией страдает до 20 % взрослого населения высокоразвитых стран. Однако в последнее время большинство ученых склоняются к тому, что значительная часть взрослого контингента больных гипертонической болезнью формируется из детей и подростков с повышенным артериальным давлением, как указано в докладе экспертов ВОЗ № 792 (1992). Гены предрасположенности к артериальной гипертензии: - Ген ренина (REN) локализован на длинном плече 1-й хромосомы в локусе 1q32, содержит 9 экзонов и имеет размер 12 т. п. о. РНК-транскрипт гена имеет размер около 1,5 т. п. о., его белковый продукт (REN) состоит из 406 аминокислот и вырабатывается, главным образом, клетками почек. Ренин катализирует превращение ангиотензиногена в ангиотензин, то есть активирует ренин-ангиотензиновый каскад, участвуя, таким образом, в регуляции кровяного давления [450, 499, 556]. В гене REN имеется несколько сайтов полиморфизма: HindIII, Bgl1I, Dah1, MboI, HinfI. Однако только для двух из них (Bgl1I, MboI) показана ассоциация с АГ [260, 435, 582, 781]. В арабской популяции [246] при анализе полиморфизма MboI (замена G>A) было показано, что частота генотипа A/A значимо выше в группе больных, имеющих повышенное артериальное давление, чем в группе здорового контроля (34,7 и 14,0 % соответственно). В наших исследованиях установлено, что данный полиморфизм оказывает влияние на развитие стабильной формы АГ у детей. У таких больных частота генотипа A/A по гену REN составляет 14,0 % по сравнению с 3,4 % у больных с транзиторной АГ (p = 0,047, χ2 = 6,10 и p = 0,003, χ2 = 8,57 соответственно) [83]. -Ген ангиотензиногена (AGT) локализован на длинном плече 1-й хромосомы (1q42-q43), содержит 5 экзонов и состоит из 12 т. п. о. Белковый продукт гена имеет размеры 53 кДа и включает в себя 452 аминокислоты. Ген AGT экспрессируется преимущественно в печени под контролем эстрогенов, глюкокортикоидов, тиреоидных гормонов и ангиотензина II. Кроме того, ангиотензиноген синтезируется в мозге, больших артериях, в почках и в жировой ткани. Ангиотензиноген является субстратом для ренина, который превращает его в ангиотензин I [407]. Существует более тридцати полиморфных вариантов гена AGT, из которых наиболее изученными являются M235T и T174M [231]. В случае M235T-полиморфизма (замена треонина на метионин) показана связь Т-аллеля и генотипа T/T с повышенным артериальным давлением [269, 270, 641, 684, 711]. Важно отметить, что больные с генотипом T/T по гену AGT по сравнению с носителями М-аллеля имеют статистически значимо 242 6. Болезни и гены предрасположенности более высокие показатели диастолического АД (76,19 мм рт. ст. против 71,47 мм рт. ст., р = 0,002) [83]. Известно, что у носителей Т-аллеля уровень ангиотензина I в крови повышен на 15–20 % в сравнении с нормой [461, 684]. Считается, что данный полиморфизм преимущественно влияет на диастолическое, но не на систолическое давление. Во многих, хотя и не во всех, исследованиях показана ассоциация генотипа T/T с артериальной гипертензией [684]. Имеются наблюдения, что полиморфизм M235T ассоциирован не только с сердечно-сосудистыми заболеваниями, но и с определенным видом физической работоспособности и даже с долгожительством [11, 461]. 6.5.2.3.3. -Ген ангиотензинпревращающего фермента (ACE) локализован на длинном плече 17-й хромосомы в локусе 17q23, содержит 26 экзонов, его размер составляет 45 т. п. о. Мажорный РНК-транскрипт гена ACE имеет размер около 5 т. п. о, а его белковый продукт состоит из 1306 а. к. и имеет размер 150 кДа [256]. Ангиотензинпревращающий фермент кодирует два изозима: соматический ACE, который экспрессируется во многих тканях, включая эндотелий, эпителий почек и других органов, и тестикулярный — только в семенниках. АСЕ превращает ангиотензин I в ангиотензин II, а также инактивирует брадикинин. В настоящий момент известно более двадцати полиморфных вариантов гена АСЕ, однако функционально наиболее значимым считается инсерционно-делеционный (I/D) полиморфизм в 16-м интроне, обусловленный наличием или отсутствием Alu-повтора. Показано, что уровень АСЕ в сыворотке у здоровых людей, гомозиготных по D-аллелю (30 % людей имеют генотип D/D), в 2 раза выше, чем у гомозигот по I-аллелю (23 % людей) и имеет среднее значение у гетерозигот (47 %). Следовательно, инсерция Alu-повтора приводит к пониженной экспрессии гена АСЕ. Однако I/D полиморфизм не является функциональным. Показано его тесное сцепление с полиморфизмом 2350G>A в 17-м экзоне, который и влияет на уровень белка АСЕ в плазме крови [305]. Изучению I/D полиморфизма гена АСЕ у больных АГ посвящены многочисленные исследования [76, 165, 268, 270, 672, 681, 685, 814]. В большинстве из них достоверных различий в частотах аллелей и генотипов этого полиморфизма у больных АГ по сравнению с таковыми в контроле не обнаружено [672, 685, 814]. Однако в ряде работ было показано, что у мужчин с генотипом D/D уровень АД выше, чем у гомозигот I/I. У женщин ассоциации 6.5. Сердечно-сосудистые заболевания. Артериальная гипертензия 243 I/D полиморфизма с уровнем АД не выявлено [416, 789]. Интересно, что лица с генотипом D/D преобладают среди спортсменов, занимающихся силовыми видами спорта. -Ген рецептора 1 к ангиотензину II (AGTR1) локализован на длинном плече 3-й хромосомы в локусе 3q21–q25, содержит 5 экзонов, его размер составляет 55 т. п. о. Первые четыре экзона кодируют 5’- нетранслируемую последовательность. Кодирующая последовательность в 2 т. п. о. ограничена 5-м экзоном. Размер белкового продукта гена AGTR1 составляет 41 кДа. Его первичная структура представлена 359 а. к. [329]. Существует два подтипа рецепторов, имеющих 98%-ю гомологию по аминокислотному составу: AT1a и AT1b. AT1a синтезируется во всех тканях, а AT1b — только в плаценте, легких и печени [307]. Основная функция обоих подтипов рецептора — связывание ангиотензина II и передача сигналов вазоконстрикции и пролиферации гладкомышечным клеткам [330]. Существует около двадцати полиморфных вариантов гена AGTR1 [329]. Наиболее изученный полиморфизм представляет собой замену аденина на цитозин в позиции 1166 (1166А>С) [161, 226, 266, 660]. Показано, что С-аллель и генотип С/С ассоциированы с повышенным уровнем АД [265]. Однако в последующем было установлено, что данный полиморфизм не является функционально значимым. Как оказалось, он тесно сцеплен с 810T>A вариантом в промоторной области гена AGTR1, влияющим на присоединение транскрипционных факторов [329]. Во многих исследованиях показана ассоциация генотипа С/C гена AGTR1 с предрасположенностью к АГ [396, 454, 660, 681]. Однако не все работы подтверждают такую зависимость [241]. Ген рецептора 1 к ангиотензину II (AGTR1) локализован на длинном плече 3-й хромосомы в локусе 3q21–q25, содержит 5 экзонов, его размер составляет 55 т. п. о. Первые четыре экзона кодируют 5’- нетранслируемую последовательность. Кодирующая последовательность в 2 т. п. о. ограничена 5-м экзоном. Размер белкового продукта гена AGTR1 составляет 41 кДа. Его первичная структура представлена 359 а. к. [329]. Существует два подтипа рецепторов, имеющих 98%-ю гомологию по аминокислотному составу: AT1a и AT1b. AT1a синтезируется во всех тканях, а AT1b — только в плаценте, легких и печени [307]. Основная функция обоих подтипов рецептора — связывание ангиотензина II и передача сигналов вазоконстрикции и пролиферации гладкомышечным клеткам [330]. Существует около двадцати полиморфных вариантов гена AGTR1 [329]. Наиболее изученный полиморфизм представляет собой замену аденина на цитозин в позиции 1166 (1166А>С) [161, 226, 266, 660]. Показано, что С-аллель и генотип С/С ассоциированы с повышенным уровнем АД [265]. Однако в последующем было установлено, что данный полиморфизм не является функционально значимым. Как оказалось, он тесно сцеплен с 810T>A вариантом в промоторной области гена AGTR1, влияющим на присоединение транскрипционных факторов [329]. Во многих исследованиях показана ассоциация генотипа С/C гена AGTR1 с предрасположенностью к АГ [396, 454, 660, 681]. Однако не все работы подтверждают такую зависимость [241]. -Ген рецептора 2 к ангиотензину II (AGTR2) локализован на длинном плече Х-хромосомы в локусе Xq22-q23, содержит 3 экзона размером в 3,8 т. п. о. мРНК AGTR2 кодирует только третий экзон AGTR2, транскрипт которого имеет 1 т. п. о. Белковый продукт гена AGTR2 размером 41 кДа состоит из 363 а. к. [267, 287]. Ген AGTR2 экспрессируется, главным образом, в сердце, под контролем эстрогенов. Подобно AGTR1, AGTR2 также участвует в ангиотензин II опосредованных реакциях, но, являясь его антагонистом, контролирует преимущественно вазодилататорные функции. 244 6. Болезни и гены предрасположенности Описано пять полиморфных вариантов гена AGTR2 [267, 287, 454]. Наиболее изученным является полиморфизм 3123С>A, сцепленный с вариантом +1675G>A в интроне 1, влияющим на начало транскрипции. Показана ассоциация 3123А варианта с АГ у взрослых женщин [454] и у мальчиков, больных гипертонией [83]. Ген рецептора 2 к брадикинину (BKR2) расположен на длинном плече 14-й хромосомы в локусе 14q32.1–q32.2, содержит 3 экзона длиной 39,5 т. п. о. Размер его РНК-транскрипта — около1,2 т. п. о., белковый продукт состоит из 391 аминокислоты и имеет молекулярный вес 55 кДа. Ген BKR2 экспрессируется в различных органах и тканях, в том числе и в эндотелии, участвует в вазорелаксации сосудов, стимулируя выработку эндотелиальной NO-синтазы [355, 788]. Заключение по теоретической части Мы определили, что на сегодняшний день очень быстрыми темпами развивается направление, связанное с производством продуктов, которые позиционируются, как «продукты быстрого питания», которые в отдельных случаях могут выполнять роль заменителей еды. Продукты быстрого питания особо актуальны сейчас, т. к. деятельность населения стала более динамичной и достаточно большое количество населения проводит время на работе, в командировках не имея возможности полноценно и во время поесть. Важнейшим путем создания таких продуктов, является обогащение продуктов питания массового потребления недостающими физиологически функциональными ингредиентами. Здесь нам на помощь приходит научное направление «Нутрициология», которое изучает компоненты пищи, поступающие в организм человека с питанием. В широком смысле нутрициология изучает состав и качество пищи, биохимические процессы в организме при метаболизме еды и грамотное составление рациона для нужд человека. Она является проводником по корректировке питания, которое поможет потребителю достичь желаемых результатов. Кроме того в нашей стране активно развивается потребительский рынок, что требует новых технологических подходов при разработке продукции, имеющей сбалансированный нутрициологический состав. Регулирование состава смеси может осуществляться за счет данных генетических исследований, которые проводятся. Таким образом, проектирование нутриентно-сбалансированных сухих пищевых смесей является актуальным направлением с позиции проектирования рационов для персонализированного питания. В борьбе с сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также при учете индивидуальных потребностей, среды обитания и вкусовых предпочтений человека. ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ |