Термин «плазмалогены» (ПГ), как известно, применяется достаточно давно для обозначения класса глицерофосфолипидов (таких как этаноламин- и холинсодержащих), отличительной особенностью строения которых является наличие в sn-1 положении простой эфирной связи, сопряженной с двойной связью [1].
С физико-химической точки зрения, плазмалогены (син. альдегидогенные липиды) – фосфолипиды общей формулы, которая представлена следующим образом:
цис-RCH=CHOCH2CH (OR') CH2 – OP(O)(OH)-OX, где R-обычно алкил- или алкенил-, содержащий 14 или 16 атомов С; R'-ацил насыщенной или ненасыщенной кислоты с 16-24 атомами С в цепи; X = H (фосфатидалевая кислота), X4=CH2CH2N(CH3)3 (фосфатидаль-холин), X =CH2CH2NH3 (фосфатидаль-этаноламин), X=CH2CH(COOH)-NH3 (фосфа-тидальсерин) и др. [2].
Особенности строения плазмалогенов обусловливают их способность к достаточно быстрому окислению по двойной связи, что служит подтверждающим фактом их антиоксидантных свойств у веществ с характерным строением цепи, а также свидетельствует о малой устойчивости данных соединений в связи с быстрым окислением [3]. Кроме того, общеизвестно, что простые липиды представляют собой большую и структурно разнообразную группу в составе биомолекул, играющую важнейшую роль в поддержании энергетического баланса клетки и осуществлении внутриклеточной и межклеточной сигнализации [4].
Синтез плазмалогенов осуществляется в печени благодаря действию пероксисом. Затем они упаковываются в липопротеиды и доставляются в головной мозг, где регулируют ряд важных функций, включая регуляцию мембранных потенциалов нейронов и высвобождение медиаторов в синапсахи [5].
Именно нарушением функции пероксисом, в которых происходят начальные этапы биосинтеза данных простых липидов, может быть обусловлен дефицит в организме человека липидов с простой эфирной связью, в частности, плазмалогенов [6]. В процессе старения организма активность пероксисом снижается, уровень циркулирующих плазмалогенов в крови уменьшается, из-за чего нарушаются, прежде всего, когнитивные функции [5].
Плазмалогены, учитывая свою важную роль в качестве антиоксидантов природного происхождения, липидных медиаторов и депо полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), являются, к сожалению, самыми наименее изученными в спектре различных фосфолипидов [1].
История изучения плазмалогенов интересна. Впервые плазмалогены были обнаружены в 1924 в плазме крови. Пик научного интереса к плазмалогенам наблюдался в 60-80-х годах прошлого столетия, когда рядом ученых из разных стран был представлен механизм биосинтеза данных липидов и их распределение в различных системах и органах; определен количественный состав и структура жирных кислот в морфологии плазмалогенов; было изучено изменение количества плазмалогенов при различных заболевания [7-9].
Действительно, изучение липидов с простой эфирной связью обусловлено изменением их содержания при патологии, в сравнении с уровнем липидов у здоровых лиц. По сравнению со сложноэфирными глицерофосфолипидами, липиды с простой эфирной связью (плазмалогены) менее распространены. Присутствие плазмалогенов в мембранах клеток тканей млекопитающих определяет свойства биомембран и специфичность мембранных рецепторов [10].
Кроме того, в процессе изучения плазмалогенов стало известно, что в дополнение к основной, структурной роли в клеточных биомембранах, плазмалогены участвуют в дифференцировке клеток и осуществлении внутриклеточной сигнализации соответственно в реализации физиологических и когнитивных функций организма [11]. Плазмалогены действуют как эндогенные антиоксиданты за счет наличия винильной связи в алкенильном радикале.
В частности, имеются данные А. Broniec и соавт., позволяющие предположить, что плазмалогены могут защитить мембранные липиды от окисления синглетным кислородом [10]. Недавнее исследование этого же научного коллектива позволяет предположить, что антиоксидантное действие плазмалогенов реализуется как внутримолекулярно, так и межмолекулярно и не зависит от положения остатка глицерина sn-1 и sn-2 или конформации их мембран [11].
Содержание плазмалогенов также существенно снижается у пациентов с неалкогольным стеатогепатитом [12]. Недавние исследования J.E. Jang и соавт. показали защитную роль плазмалогенов в развитии данной патологии посредством взаимодействия с ядерными рецепторами, активируемыми пероксисомными пролифераторами (peroxisome proliferator-activated receptors, PPARs), которые играют важную роль в регуляции клеточной дифференцировки [13].
Известно о связи снижения содержания плазмалогенов со многими когнитивными нарушениями, например, болезнью Альцгеймера, а также респираторными и другими заболеваниями [7, 14-20].
Уровень плазмалогенов в различных системах и органах колеблется в пределах от 0 до 70% [1]. Структурно-функциональные особенности плазмалогенов объясняют их наличие в большинстве энергоемких органов и тканей человека и животных: головном мозге, легких и сердце, сетчатке глаза, лейкоцитах [1, 21-23].
Плазмалогены составляют около 18% от общего количества фосфолипидов в мембранах клеток, наиболее распространенными из них являются плазмалогены фосфатидилэтаноламинов (5–22%) и фосфатидилхолинов (0,8–22%). Тем не менее уровни этих плазмалогенов различаются среди различных клеток или тканей, составляя более 50% в сердце и скелетных мышцах, почках, головном мозге и эритроцитах [24].
Липиды с простой эфирной связью оказывают иммуностимулирующее действие, реализуемое посредством активации макрофагов, проявляют антибактериальную и противогрибковую активность, антиангиогенный эффект, ингибируют рост опухолевых клеток [25].
Плазмалогены морфологически также составляют около 30% общего количества фосфолипидов головного мозга и около 70% всех глицеро-фосфолипидов в миелине, являются структурными компонентами мембран, депо вторичных мессенджеров, играют роль в мембранном синтезе, переносе ионов и оттоке холестерина, а также могут выступать в роли антиоксидантов [26]. В то же время вторичный дефицит плазмалогенов может возникнуть на фоне метаболических и воспалительных заболеваний, таких как сахарный диабет 2 типа, артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, метаболический синдром, респираторные заболевания, а также быть следствием замедления синтеза и/или ускорения распада плазмалогенов [27].
Помимо основной, структурной роли в клеточных биомембранах, плазмалогены принимают участие в дифференцировке клеток и осуществлении внутриклеточной сигнализации соответственно в реализации физиологических, в том числе и когнитивных функций [28].
Также недавнее исследование А. Broniec и соавт. представляет данные, что антиоксидантное действие плазмалогенов реализуется как внутримолекулярно, так и межмолекулярно и не зависит от положения остатка глицерина sn-1 и sn-2 или конформации их мембран [29].Также к ПГ-формам относят фактор активации тромбоцитов, который является универсальным сигнальным посредником, эндогенно образующимся в клетках млекопитающих и принимающим непосредственное участие в различных физиологических процессах человека. Он участвует в процессах активации тромбоцитов, аллергических реакциях, ишемии и вовлечен во все провоспалительные и регуляторные реакции в организме млекопитающих [30].
Также, возвращаясь к нейродегенеративным заболеваниям и уровню плазмалогенов при них, стоит отметить данных последнего исследования. Данные исследования, показавшего связь между развитием болезни Альцгеймера и нарушением обмена липидов, были представлены на конференции Международной ассоциации болезни Альцгеймера (Alzheimer's Association International Conference). В исследование было включено более 1600 человек, в том числе пациенты с болезнью Альцгеймера, лица с умеренным снижением когнитивных функций и здоровые добровольцы того же возраста, пола и уровня образования.
В образцах плазмы крови испытуемых определяли уровень фосфолипидов, содержащих остатки омега-3 и омега-6 жирных кислот (данные липидные соединения, содержащие длинноцепочечные жирные кислоты и необходимые клеткам для построения мембран, являлись плазмалогенами). В результате исследования обнаружено, что низкие уровни плазмалогенов связаны с наличием болезни Альцгеймера.
Кроме того, недостаток этих соединений был связан с уровнем тау-белка, который является известным маркером болезни Альцгеймера. Предполагается, что снижение уровня плазмалогенов может быть связано и с другими неврологическими заболеваниями, в частности, с болезнью Паркинсона. Интересно, что ген APOE4, который также связывают с развитием болезни Альцгеймера, по-видимому, не связан со снижением уровня фосфолипидов.
Эти исследования находятся в русле направления, изучающего связь между питанием и функционированием мозга. В будущем они могут ответить на вопрос, какие схемы питания, методы диагностики и лечения необходимо применять при деменции [31].
Общеизвестно, что источниками плазмалогенов выступают сердечная мышца и головной мозг млекопитающих, кожа птиц (курицы) и жировая фракция морских беспозвоночных (например, морской звезды, морского гребешка) [19, 32, 33]. Перечисленные пищевые продукты достаточно специфичны и не всегда могут приниматься в пищу. Однако морские моллюски, являющиеся популярным продуктом питания во многих странах, богаты плазменил-фосфолипидами.
В настоящее время появились работы, в которых именно диета, в состав которой входят данные морепродукты, является наиболее приемлемым источником плазмалогенов для человека [34, 35].
Кроме того, известно, что более 80 % плазмалогенов из диеты всасываются в кишечнике, приводя к увеличению концентрации плазмалогенов в плазме крови [36]. Поэтому крайне актуальной задачей является разработка специализированных пищевых продуктов или пищевых добавок (т.н. специализированного липидного модуля), содержащих плазмалогены, для диетотерапии.