Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) - небелковая аминокислота, широко распространенная в природе, содержится в различных видах плодоовощной продукции и пищевых продуктов. Она является одним из основных тормозных нейротрансмиттеров в центральной нервной системе (ЦНС) и обладает различными биологическими свойствами, включая антигипертензивное, антидиабетическое, антиоксидантное и противовоспалительное действие [1]. ГАМК также играет защитную роль в кишечнике, печени и почках от повреждающего действия токсинов [1]. Синтез ГАМК в организме протекает с участием глутаматдекарбоксилазы, катализирующей реакцию превращения глутамата в ГАМК при участии пиридоксальфосфата в качестве кофактора [2].
Несмотря на то что ГАМК присутствует в различных пищевых продуктах, таких как злаковые, семена, чай, овощи и фрукты, ее содержание в них относительно невелико (от мкг/г до мг/г), в связи с этим проводятся поиск и разработка различных способов повышения содержания ГАМК, включая ферментацию, температурную и ультразвуковую обработку [3]. По мере разработки процедур по увеличению содержания ГАМК в пищевых продуктах был накоплен определенный опыт их использования, например чая [4] и риса [5]. Опубликовано более 3000 патентов, посвященных обогащению пищевых продуктов ГАМК. В ряде стран (Япония, США, Китай, страны ЕС) законодательно разрешено использование ГАМК в качестве пищевого ингредиента в напитках, какао-продуктах, шоколаде, хлебобулочных изделиях, кофе, чае, жевательной резинке и в других продуктах [3].
Несмотря на значительный международный опыт изучения содержания ГАМК в пищевых продуктах, в настоящее время нет оценочных сведений о ее общем поступлении с пищей в составе сбалансированного рациона и, как следствие, нет общепринятых норм адекватного уровня ее потребления. При этом в мире и, в частности, на территории Таможенного союза регистрируется все больше новых наименований биологически активных добавок к пище и специализированных пищевых продуктов, содержащих ГАМК. В свою очередь, использование биологически активных веществ, не имеющих установленных уровней адекватного потребления, является потенциальным риском для здоровья населения.
В связи с этим цель данной работы - оценка уровня поступления ГАМК с пищей при оптимальном потреблении пищевых продуктов, соответствующем рациональным нормам, которые отвечают современным требованиям здорового питания.
Материал и методы
Обзор научной информации, опубликованной по этой теме в последние годы, осуществляли по базам данных РИНЦ, CyberLeninka, PubMed, ResearchGate.
Биологическое действие гамма-аминомасляной кислоты
Роль ГАМК в противодействии стрессу, тревоге и депрессии хорошо изучена и является основанием для включения в состав рациона питания обогащенных этим биологически активным веществом пищевых продуктов и напитков как альтернативы фармакотерапии упомянутых состояний [6]. ГАМК является липофильной молекулой и имеет заряд при физиологическом уровне рН, что затрудняет ее проникновение через гематоэнцефалический барьер пассивным транспортом. Считается, что способность принятой перорально ГАМК влиять на функциональную активность ЦНС обеспечивается взаимодействием ГАМК с элементами энтеральной нервной системы по оси "мозг-кишечник" [7]. Тем не менее имеются доказательства того, что применение ГАМК позволяет создать в ЦНС концентрации ГАМК, обеспечивающие проявление биологических эффектов у человека и у лабораторных животных [8].
В отличие от пищевых продуктов, содержащих ГАМК, в лекарственных средствах преимущественно используется производное ГАМК (никотиноил ГАМК), способное преодолевать гематоэнцефалический барьер и эффективно накапливаться в нервной ткани [9]. Его дозировка в составе лекарственных препаратов для достижения терапевтического эффекта варьирует в диапазоне 60-400 мг/сут, продолжительность лечения составляет 1-2 мес. Дозировка исходной формы ГАМК в составе содержащего ее лечебного препарата составляет до 3000-3750 мг/сут, при этом продолжительность приема может достигать 2-6 мес.
У здоровых добровольцев прием 100 мг ГАМК с 200 мл воды увеличивал отношение альфа- : бета-волн на электроэнцефалографии (через 30 и 60 мин), что отражает снижение стресса, беспокойства, тревоги и повышение сосредоточенности и концентрации внимания [10]. В другом исследовании потребление добровольцами 10 г шоколада, обогащенного ГАМК (28 мг), оказало стресс-протективный эффект, оцененный по вариабельности сердечного ритма [11]. В случае продолжительного применения ГАМК-обогащенного чая достигается снижение уровня артериального давления у гипертоников, что может объясняться достижением в плазме крови концентрации ГАМК, достаточной для воздействия на периферические структуры нервной системы [11].
Оценка поступления гамма-аминомасляной кислоты с пищей
Содержание ГАМК в суточном рационе человека рассчитывали на основе рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающим современным требованиям здорового питания (приказ Минздрава России от 19.08.2016 № 614). Биофортифицированные ГАМК-пищевые продукты [12] не были включены в расчет в связи с тем, что нет традиции их пищевого применения на территории РФ. Результаты расчета содержания ГАМК в суточном рационе, составленном с учетом упомянутых рекомендаций, приведены в таблице.
&hide_Cookie=yes)
&hide_Cookie=yes)
Как следует из данных таблицы, общее содержание ГАМК в среднем суточном рационе человека составляет порядка 745 мг/сут, причем основной вклад вносят овощи, фрукты и кисломолочные продукты.
Картофель является первой культурой по вкладу в рацион ГАМК. С картофелем может поступать порядка 400 мг/сут аминокислоты. Исторически клубни картофеля являются первым объектом, в котором была обнаружена ГАМК [13]. Содержание ГАМК в клубнях картофеля варьирует в диапазоне от 0,54 до 3,57 мг/г [9]. Концентрация, как и в случае с виноградом, зависит от ряда факторов, в том числе типа ткани картофеля, сорта, условий окружающей среды и послеуборочной обработки. ГАМК содержится как в сыром, так и в отваренном и запеченном картофеле, в кожуре, мякоти и картофельном соке.
Высоко содержание ГАМК в фруктах и овощах, из которых наибольший вклад в рацион имеют свекла (49 мг/сут), прочие овощи (сладкий перец, зелень, кабачки, баклажаны и др.), а также тыква (41 мг/сут). В меньшей степени ГАМК поступает с помидорами (27 мг/сут) и яблоками (15 мг/сут). Согласно имеющимся данным, содержание ГАМК в различных сортах винограда варьирует в диапазоне от 82,51 до 174,30 мкг/г [17]. Характерным для всех сортов является повышение содержания ГАМК при созревании и особенно под действием стрессовых для растения факторов. Большая часть аминокислоты содержится в кожуре винограда.
Существенно содержание ГАМК в молочных продуктах, при этом из низкожирных кисломолочных продуктов ее поступает в несколько раз больше (92 мг/сут), чем из высокожирных (15 мг/сут). Ферментированные пищевые продукты обычно имеют большее содержание ГАМК по сравнению с неферментированным сырьем в связи с тем, что многие микроорганизмы способны синтезировать ГАМК напрямую из глутамата в 1 стадию под действием глутаматдекарбоксилазы [15].
Заключение
ГАМК является важным эндогенным биологически активным веществом, незаменимым для функционирования ЦНС. Проведенный анализ литературы позволил установить, что при оптимальном питании с рационом может поступать порядка 740 мг ГАМК в сутки, преимущественно за счет овощей (картофель, свекла, тыква) и фруктов (яблоко), а также низкожирных кисломолочных продуктов. Представленные данные могут быть полезны при оценке адекватности обогащения ГАМК специализированных пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище.
Литература/References
1. Ngo D.H., Vo T.S. An updated review on pharmaceutical properties of gamma-aminobutyric acid. Molecules. 2019; 24 (15): 2678. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24152678
2. Kim K., Yoon H. Gamma-aminobutyric acid signaling in damage response, metabolism, and disease. Int J Mol Sci. 2023; 24 (5): 4584. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms24054584
3. Sun Y., Mehmood A., Battino M., Xiao J., Chen X. Enrichment of gamma-aminobutyric acid in foods: from conventional methods to innovative technologies. Food Res Int. 2022; 162 (A): 111801 DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111801
4. Tsushida T. Production of a new type of tea containing a high level of γ-aminobutyric acid. Nippon Nogeikagaku Kaishi. 1987; 61: 817-22. DOI: https://doi.org/10.1271/nogeikagaku1924.61.817
5. Kim H.S., Lee E.J., Lim S.T., Han J.A. Self-enhancement of GABA in rice bran using various stress treatments. Food Chem. 2015; 172: 657-62. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.09.107
6. Skilbeck K.J., Johnston G.A.R., Hinton T. Stress and GABAA receptors. J Neurochem. 2010; 112 (5): 1115-30. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2009.06539.x
7. Diez-Gutiérrez L., San Vicente L., R. Barrón L.J., Villarán M del C., Chávarri M. Gamma-aminobutyric acid and probiotics: multiple health benefits and their future in the global functional food and nutraceuticals market. J Funct Foods. 2020; 64: 103669. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jff.2019.103669
8. Boonstra E., de Kleijn R., Colzato L.S., Alkemade A., Forstmann B.U., Nieuwenhuis S. Neurotransmitters as food supplements: the effects of GABA on brain and behavior. Front Psychol. 2015; 6: 1520. DOI: https://doi.org/10.3389/fpsyg.2015.01520
9. Ramos-Ruiz R., Poirot E., Flores-Mosquera M. GABA, a non-protein amino acid ubiquitous in food matrices. Cogent Food Agric. 2018; 4 (1): 1534323. DOI: https://doi.org/10.1080/23311932.2018.1534323
10. Abdou A.M., Higashiguchi S., Horie K., Kim M., Hatta H., Yokogoshi H. Relaxation and immunity enhancement effects of γ‐aminobutyric acid (GABA) administration in humans. Biofactors. 2006; 26 (3): 201-8. DOI: https://doi.org/10.1002/biof.5520260305
11. Nakamura H., Takishima T., Kometani T., Yokogoshi H. Psychological stress-reducing effect of chocolate enriched with γ-aminobutyric acid (GABA) in humans: assessment of stress using heart rate variability and salivary chromogranin A. Int J Food Sci Nutr. 2009; 60 (suppl 5): 106-13. DOI: https://doi.org/10.1080/09637480802558508
12. Hou D., Tang J., Feng Q., Niu Z., Shen Q., Wang L., et al. Gamma-aminobutyric acid (GABA): a comprehensive review of dietary sources, enrichment technologies, processing effects, health benefits, and its applications. Crit Rev Food Sci Nutr. 2023; Apr 25: 1-23. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2023.2204373
13. Pencheva D., Teneva D., Denev P. Validation of HPLC method for analysis of gamma-aminobutyric and glutamic acids in plant foods and medicinal plants. Molecules. 2022; 28 (1): 84. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules28010084
14. Stines A.P., Grubb J., Gockowiak H., Henschke P.A., Hoj P.B., Heeswijck R. Proline and arginine accumulation in developing berries of Vitis vinifera L. in Australian vineyards: Influence of vine cultivar, berry maturity and tissue type. Aust J Grape Wine Res. 2000; 6 (2): 150-8. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1755-0238.2000.tb00174.x
15. Hudec J., Kobida Ľ., Čanigová M., Lacko-Bartošová M., Ložek O., Chlebo P., et al. Production of γ-aminobutyric acid by microorganisms from different food sources: Production of γ-aminobutyric acid. J Sci Food Agric. 2015; 95 (6): 1190-8. DOI: https://doi.org/10.1002/jsfa.6807