Транс-изомеры жирных кислот: пока бояться нечего

 

С давнего  времени у меня были подозрения, что в деле о транс-жирах не все так, как об этом рассказывают СМИ. И эти подозрения наконец подтвердились.

Источник  журнал "Химия и жизнь" 1999 год №8 стр. 42-45 http://publ.lib.ru/ARCHIVES/H/''Himiya_i_jizn'''/_''Himiya_i_jizn'''_1990-20xx_.html

Профессор М.М.Левачев, Институт питания РАМН 
Не так давно в российских газетах появились публикации, в которых утверждалось, что транс-изомеры жирных кислот вредны — приводят к росту заболеваемости атеросклерозом, раком и другими болезнями. Транс-изомеры не приходится долго искать: они есть во многих обычных продуктах. Неудивительно, что эти статьи встревожили всех, кто следит за здоровьем. Однако объективной информации в газетах не было. Создавалось впечатление, что ученые-медики и органы здравоохранения проглядели эту проблему. Неужели это так?
Доля правды в таком суждении есть. Врачи и физиологи не сразу поняли, что жирные кислоты растительных масел и рыбьего жира с несколькими двойными связями «углерод — углерод» имеют биологический смысл. Соединения с такими связями химики называют ненасыщенными: они способны присоединять водород, хлор и некоторые другие вещества — «насыщаться» ими. При одинаковом составе их молекулы бывают двух сортов: у одних атомы и группы при двойной связи смотрят в одну сторону, у других — в разные (рис. 1).

В первом случае вещество называют цис-изомером, во втором — транс-изомером. Такие изомеры есть и у молекул ненасыщенных жирных кислот (рис.2).

Это различие в строении молекулы тоже важно для организма, но об этом долгое время никто не догадывался.
Жиры, начиная с Либиха, оценивали только по их калорийности, а по этому показателю жидкие масла оказались примерно равными твердым жирам. При этом использовать их не так удобно: и хуже хранятся, и нельзя намазывать на хлеб. Для того чтобы превратить жидкие масла в подобие сливочного, были разработаны специальные технологии: двойные связи гидрогенизировали — насыщали водородом. Поначалу при этом получалось совсем твердое вещество — стеарин, годный лишь на мыло и свечи. А в 1902 году американец Норман сумел подобрать такие условия, при которых гидрогенизация проходила не до конца и образовывалась мягкая паста, из которой начали делать маргарин. Для того чтобы он был вкуснее, к гидрогенизированным жирам стали добавлять цельное или сквашенное молоко, сливочное масло, а позднее — специальные ароматизаторы, имитирующие вкус и запах натурального масла.
Маргарин был дешевле животных жиров и быстро нашел дорогу к покупателю. Физиологи и гигиенисты проверили новый продукт и не нашли поводов для беспокойства: он усваивался хорошо, по калорийности (9 ккал/г) не уступал обычным жирам и не проявлял никаких токсических свойств.
Переворот в представлениях о роли жиров в организме произошел только в 1929 году: биохимики Г.Бурр и М.Бурр установили, что жирные кислоты с двумя и более двойными связями, так называемые полиненасыщенные, не синтезируются в организме человека и должны обязательно поступать с пищей. Они совершенно необходимы для нормального протекания обменных процессов, за что и были названы незаменимыми, или эссенциальными. Без этих веществ угнетается рост молодых животных и детей, нарушается репродуктивная функция у взрослых. Сколько их требуется человеку, вскоре определили опытным путем.
Чтобы понять, зачем нужны полиненасыщенные жирные кислоты, понадобилось почти три десятилетия напряженных поисков. Оказалось, что они участвуют в переносе и обмене холестерина, поддерживают структуру клеточных мембран, необходимы для работы зрительного аппарата и клеток нервной системы, влияют на активность ферментов и иммунную защиту. Некоторые из них — исходный материал для синтеза простагландинов, регулирующих разнообразные процессы в организме.
Как только исследователи осознали важность двойных связей, они заинтересовались, что происходит со структурой жирных кислот при частичной гидрогенизации растительных масел. До переработки они представлены только цис-изомерами; в ходе же превращений образуются транс-изомеры (в маргаринах поначалу они составляли до 50% от всех жирных кислот), а кроме того, двойные связи перемещаются по углеродной цепи. Скажем, в олеиновой кислоте связь С=С расположена при девятом атоме углерода, а во время ее частичной гидрогенизации образуются кислоты с двойной связью при 7-м, 8-м, 10-м, 11-м атомах углерода.
Транс-изомеры нашли не только в маргаринах, но и в коровьем молоке и мясе. Их образуют бактерии, живущие в рубце, одном из отделов желудка жвачных: они давно освоили гидрогенизацию. При этом микробы используют водород, который там же, в рубце, и выделяется. Наибольшее количество транс-изомеров образуется летом, когда в кормах много семян растений, богатых полиненасыщенными жирными кислотами.
Транс-изомеры жирных кислот по структуре и физическим свойствам отличаются от обычных цис-изомеров, и это насторожило медиков. Что будет, если длительное время употреблять их в пищу? Вступают ли трансизомеры в те же биохимические реакции, что и цис-изомеры? Что происходит с ними в организме? И наконец, каковы медицинские последствия употребления транс-изомеров — не приводят ли они к болезням? Репутация маргаринов, сливочного масла, говядины и множества других продуктов оказалась под угрозой.
Биохимические исследования обеспокоили: транс-изомеры ведут себя не так, как цис-изомеры. Первую стадию превращений они преодолевают, как обычные моно- и полиненасыщенные жирные кислоты: при шестом углеродном атоме отщепляются два атома водорода и образуется еще одна двойная связь; происходит процесс, обратный гидрогенизации, — десатурация. Когда этот этап проходит транс-изомер олеиновой кислоты — элаидиновая кислота, образуется 5-цис, 9-транс-октадекадиеновая кислота. Дальше пути цис- и трансизомеров расходятся. Цис-изомеры снова подвергаются десатурации и дальнейшим превращениям, а 5-цис,9-транс-октадекадиеновая кислота удлиняется на два атома углерода и больше двойных связей в ней не образуется.
Сведения о превращениях молекул, конечно, очень важны. Но еще важнее было понять, сказываются ли особенности транс-изомеров на жизни целого организма. Чтобы получить ответ на этот вопрос, ученые измеряли количество транс-изомеров в тканях человека; выясняли, как они влияют на различные звенья метаболизма; проводили эпидемиологические исследования, чтобы установить возможную связь между частотой заболеваний и уровнем потребления транс-изомеров.
Первое открытие состояло в том, что транс-изомеры в организме обследованных людей есть. К середине 70-х годов с применением газо-жидкостной хроматографии их удалось найти в сыворотке крови, липидах эритроцитов, женском молоке. По-видимому, источником этих веществ стали молочные продукты, мясо и жир крупного рогатого скота, ведь большинство из нас ест эти продукты каждый день.
Состав жирных кислот подкожного жира у 500 практически здоровых людей различного пола и возраста изучили в 1985 году в университете в Утрехте (Нидерланды). Образцы жира собирали техникой микробиопсии, с помощью специальной полой иглы. Транс-изомеров в тканях было не очень много: элаидиновой (9-транс-октадекадеценовой) кислоты — от 2,4% до 2,9% всех жирных кислот; транс-транс-линолевой кислоты — от 0,2% до 0,4%.
Свой вклад в науку внесли, как обычно, экспериментальные животные. Они помогли ответить на вопрос: зависит ли содержание транс-изомеров в органах и тканях от поступления с пищей? Для этого в корме изменяли количество транс-изомеров и их состав и смотрели, к чему это приводило. 
Опыты на животных выявили главные особенности обмена изомеров жирных кислот. Транс-изомеры не только не превращаются в обычные метаболиты цис-кислот, но и влияют на эффективность их образования. Например, из транс-транс-линолевой кислоты не образуется арахидоновая кислота — важнейший компонент биологических мембран и предшественник очень нужных организму регуляторных веществ — эйкозаноидов. Транс-изомеры в больших количествах уменьшают скорость образования арахидоновой кислоты из цис-цис-линолевой.
Было доказано, что введение животному одних лишь транс-изомеров приводит к дефициту незаменимых жирных кислот и характерным для него симптомам. Эти симптомы можно предотвратить, если давать животному линолевую кислоту, но в присутствие транс-изомеров ее нужно больше, чем без них. Правда, полученные ранее для человека величины пересматривать не пришлось: когда определяли наши потребности в эссенциальных жирных кислотах (они составляют 6 — 7 граммов в день), транс-изомеры присутствовали в рационах и их влияние на обмен учитывалось автоматически.
Таким образом, сформировалось представление, что транс-изомеры — неполноценные жирные кислоты, но их недостатки можно скорректировать. Полученные данные нашли практическое применение: в маргарины стали добавлять жидкое растительное масло.
Изучение влияния транс-изомеров на процессы жизнедеятельности продолжается. Результаты этих исследований подтвердили, что транс-изомеры включаются во все липидные структуры организма, кроме мозга, однако всегда ограниченно. Даже при высоком потреблении их не накапливается больше какого-то предела, излишки же окисляются подобно насыщенным жирным кислотам.
То, что удалось узнать про обмен транс-изомеров ненасыщенных жирных кислот, позволяло считать, что они не причиняют вреда организму (при достаточном поступлении цис-изомеров). Однако для полной уверенности предстояло провести эпидемиологические исследования и выяснить, не влияет ли уровень потребления транс-изомеров на заболеваемость. Поскольку большая их часть окисляется, можно считать, что они играют роль энергетического ресурса, подобно насыщенным жирным кислотам. А так как высокое потребление последних — один из факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний, усилия врачей сосредоточились именно на кардиологических работах. 
Были предприняты десятки исследований, в которых пытались проследить, как зависит заболеваемость коронарной болезнью сердца от характера потребляемого жира, в том числе от содержания в нем транс-изомеров. Исследования проводили в различных странах, отличающихся по уровню потребления транс-изомеров. Обследовали группы в сотни и тысячи человек. Однако ни в одной работе не удалось доказать, что сердечно-сосудистые заболевания возникают чаще, когда человек потребляет больше транс-изомеров. Более того, в Скандинавских странах частота заболеваемости снизилась после проведения профилактических программ, в которых взамен молочного жира, содержащего холестерин, насыщенные жирные кислоты и относительно мало транс-изомеров, рекомендовали употреблять маргарины.
Эти исследования убедили не всех. Многие врачи решили, что потребление транс-изомеров подсчитано недостаточно точно: содержание подозрительных веществ измеряли только в основных жировых продуктах и всех возможных источников поступления не учитывали. И так как представление об ограниченной биологической ценности транс-изомеров оставалось неоспоримым, кое-кто поторопился преувеличить их негативное влияние на метаболизм эссенциальных жирных кислот и представить как факторы возникновения заболеваний. Такие взгляды изложил американский автор М.Т.Мюррей, перечисляя в своей книге ряд заболеваний, в возникновении которых вроде бы повинны транс-изомеры. И все же ни в одной стране мира власти не сочли нужным принимать законодательные акты, регламентирующие содержание транс-изомеров в пищевых продуктах.
В современных маргаринах содержание транс-изомеров в основном не превышает 10—15% от суммы всех жирных кислот, а в части маргаринов, сделанных из твердого пальмового и жидких растительных масел, их вообще нет. Однако тревожный вопрос о влиянии транс-изомеров на здоровье медики не торопились считать закрытым. Это побудило 14 европейских стран затеять небывалый по размаху проект TRANSFAIR. Цель этого начинания — собрать данные по содержанию транс-изомеров в 100 наиболее популярных продуктах, определить их потребление в различных странах и выяснить, зависит ли от него частота сердечно-сосудистых заболеваний.
В 1998 была опубликована первая часть результатов исследований: содержание транс-изомеров в пищевых продуктах, производимых в странах-участницах проекта. Некоторые величины приведены в таблице; как видно, разброс в содержании транс-изомеров может быть велик даже для одной группы продуктов.

Содержание транс-изомеров жирных кислот в некоторых продуктах питания 

Далее исследователи рассчитают, сколько транс-изомеров приходится в среднем на душу населения в 14 европейских странах (с учетом «продовольственных корзин» для каждой страны) и сравнят полученные величины с данными о частоте заболеваний коронарной болезнью сердца. Это позволит поставить точку в затянувшемся споре о влиянии транс-изомеров жирных кислот на здоровье.
Медицинские исследования и дискуссии порой длятся десятилетиями, однако в этом случае итоги можно подвести уже сейчас. Транс-изомеры жирных кислот действительно часто встречаются в пище. Они не вступают во все те реакции, в которые вступают цис-изомеры ненасыщенных жирных кислот, и если в пище будут присутствовать только транс-изомеры, возникнет дефицит многих важнейших соединений и жизнедеятельность организма будет нарушена. Однако обычно мы с растительным маслом едим достаточное количество цис-изомеров. Они компенсируют действие транс-изомеров, так что никаких отрицательных последствий для организма не наблюдается.
 

Угу. Как раз недавно, по итогам дискуссии в ЖЖ, искал именно эту информацию: существует ли доказанный вред от транс-жиров. Информация на эту тему относится к разряду "ну всем же известно", то есть, скорее всего, представляет собой антирекламу, распространяемую недобросовестными конкурентами. Вот мне и интересно стало, как оно всё обстоит на самомо деле. Действительно ли с точки зрения полезности/опасности существует разница между маслом за 45 руб. и спредом по 19 руб.? Впрочем, в подавляющем большинстве спредов всё равно используется только пальмовое масло, у которого температура плавления около 30"С, то есть оно, в отличие от большинства растительных жиров, твёрдое, и потому подвергать гидрогенизации его нет необходимости. Учитывая, что транс-жиров в нём нет вообще (в отличие от сливочного масла), то, даже если бы транс-изомеры и впрямь были бы вредны, спред оказался бы безопасней натурального продукта.