Эффект катехинов чая против ожирения в сочетании с физическими упражнениями
Этот материал является переводом научной статьи с результатами настоящих и обобщениями предыдущих исследований, касающихся воздействия чайных катехинов отдельно и вместе с физической активностью на жировую массу тела. Больше никаких догадок и мифов о столь волнующем вопросе!
Определения и сокращения
- COMT - катехол-О-метилтрансфераза
- EGCG - эпигаллокатехин галлат
- GTE (green tea extract) - экстракт зеленого чая
- HF (high-fat) - диета с высоким содержанием жира
- LH (low-fat) - диета с низким содержанием жира
- PGC - активируемый пролифератором пероксисом рецептор-g-коактиватор
- RER (respiratory exchange ratio) - коэффициент респираторного обмена
- RQ (respiratory quotient) - дыхательный коэффициент
- SREBP - белок, связывающий регуляторный элемент стерола
Вступление
Ожирение, которое определяется как состояние чрезмерного накопления жира в жировых тканях организма, является результатом превышения потребления энергии над расходованием энергии. Наряду с недавними изменениями образа жизни распространенность ожирения заметно возросла во всем мире; по оценкам ВОЗ в 2009 году общее число лиц (в возрасте 15 лет и старше) с ожирением (индекс массы тела BMI≥30) и которые имели избыточный вес (30≥BMI≥25) в 2005 году достиг почти 0,4 и 1,6 миллиарда человек, соответственно.
.....
Ожирение является основным фактором риска заболеваний, связанных с образом жизни, включая диабет, гипертонию и гиперлипидемию, а вызванная ожирением резистентность к инсулину участвует в патогенезе этих заболеваний. Известно, что сочетание ожирения, нарушения толерантности к глюкозе, гиперлипидемии и гипертонии увеличивает риск развития атеросклеротических заболеваний, таких как инфаркт миокарда и инфаркт головного мозга. Эта концепция синдрома множественного фактора риска была описана как “синдром Х” (Reaven, 1988), “смертельный квартет” (Kaplan, 1989) и “синдром висцерального жира” (Nakamura, 1994). Недавние наблюдения показали, что висцеральное ожирение, которое характеризуется заметным накоплением жира в брюшной полости, с большей вероятностью связано с этими факторами риска, чем ожирение с подкожным жиром, и все большее внимание уделяется взаимосвязи между висцеральным жиром и патогенезом заболеваний, связанных с образом жизни.
Такие факторы образа жизни, как чрезмерное потребление пищи/энергии (из-за легкого доступа к высококалорийным продуктам в некоторых странах) и гиподинамия (из-за современного транспорта, особенно автомобильного) считаются основными причинами ожирения; и, поэтому, изменения образа жизни должны быть первым шагом в профилактике и лечении ожирения. Хотя этого не всегда легко достичь, профилактика ожирения с помощью диетических изменений представляется идеальным подходом, особенно когда простые диетические методы контроля веса могут быть включены в повседневную жизнь. Известно, что регулярные физические упражнения эффективны в снижении массы тела, а также в профилактике и лечении различных заболеваний, таких как диабет и гипертония, и, таким образом, могут рассматриваться как одно из наиболее экономичных, но эффективных средств профилактики ожирения.
.....
Долгое время предполагалось, что чай обладает свойствами, снижающими жировые отложения, предположение, которое было описано даже в древних китайских документах времен династии Тан, и что эффект приписывается главным образом кофеину, веществу, которое в изобилии присутствует в чае. В последнее время ряд исследований был сосредоточен на деятельность чая по борьбе с ожирением и лежащих в его основе механизмах, предоставляя различные новые результаты (Diepvens et al., 2007; Grove et al., 2010; Rains et al., 2011; Westerterp-Plantenga et al., 2010; Wolfram et al., 2006). Мы исследовали влияние чайных катехинов, основных компонентов зеленого чая, на ожирение и энергетический обмен, и провели широкий спектр исследований эффективности на животных и людях, предоставив доказательства того, что чайные катехины обладают активностью, снижающей жировые отложения, что объясняется, по крайней мере частично, их стимулирующим действием на липидный обмен (Murase et al., 2002, 2006; Nagao et al., 2005, 2007, 2009; Shimotoyodome et al., 2005). Кроме того, мы показали, что сочетание потребления катехина чая и регулярных физических упражнений способствует более эффективному снижению массы тела (Murase et al., 2006; Shimotoyodome et al., 2005). В этой главе мы рассмотрим недавние результаты, в основном из наших исследований, которые касаются активности катехинов чая против ожирения и их эффективности в сочетании с физическими упражнениями.
ЭФФЕКТ КАТЕХИНОВ ЧАЯ ПРОТИВ ОЖИРЕНИЯ
Влияние на животных
Мы оценили благотворное влияние катехинов чая на ожирение у мышей C57BL/6J, штамма, который, как известно, развивает ожирение и диабет 2 типа при питании диетой с высоким содержанием жиров и сахарозы (Murase et al., 2002). Примерно через 11 месяцев на диете с высоким содержанием жиров (30% жира + 13% сахарозы; HF - High Fat) у мышей C57BL/6J наблюдалось заметное накопление жира в организме и развитие ожирения по сравнению с теми, кто придерживался диеты с низким содержанием жиров (5% жира; LF - Low Fat)), тогда как у мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров, но дополненную 0,2-0,5% катехинами чая, наблюдалось снижение накопления жира в организме в зависимости от дозы чайного катехина, что является показателем того, что чайные катехины эффективно снижают ожирение, вызванное диетой. В нескольких отчетах было выдвинуто предположение, что кофеин уменьшает жировые отложения; однако, поскольку мы использовали препарат с действующим веществом катехина, содержащий кофеин в небольшом количестве (< 0,1%), уровень, который, как было подтверждено, не влияет на накопление жира в организме, кофеин с меньшей вероятностью был связан с эффектом уменьшения жировых отложений, что наблюдалось в нашем исследовании. Изменения жировой массы тела зависят от баланса между потреблением и расходом энергии, и, следовательно, снижение потребления энергии и/или увеличение расхода энергии может произойти, когда потребление катехина чая приводит к уменьшению накопления жира в организме.
Более ранние исследования показали, что потребление катехина чая вызывает снижение потребления энергии, возможно, за счет подавления аппетита (Kao et al., 2000), снижения поглощения липидов и сахаров (Muramatsu et al., 1986; Juhel et al., 2000) и увеличения содержания энергии в фекалиях (Klaus et al., 2005; Bose et al., 2008). Однако в наших экспериментальных условиях мы подтвердили, что катехины чая не оказывали существенного влияния на потребление энергии, экскрецию липидов с калом или усвоение сахара, что указывает на то, что эффект катехинов чая, снижающий содержание жира в организме, объясняется не только снижением потребления энергии.
Затем мы измерили энергетический метаболизм всего тела с помощью анализа дыхательных газов у мышей, которых в течение одного месяца кормили диетой с высоким содержанием жиров, дополненной катехинами чая. Мыши, которых кормили катехином чая, показали значительное увеличение потребления кислорода (расход энергии) наряду с усиленным окислением жира (Murase et al., 2006; Shimotoyodome et al., 2005). В работе Dulloo et al. сообщалось, что катехины действуют синергически с кофеином, стимулируя окисление жира и расход энергии в бурых адипоцитах крыс (Dulloo et al., 2000), предполагая, что катехины чая обладают стимулирующей активностью в энергетическом метаболизме, что может быть фактором, способствующим их эффекту уменьшения жира в организме.
.....
Мы использовали препарат с действующим веществом чайного катехина, содержащий в основном восемь разновидностей катехинов, включая галлат эпигаллокатехина (EGCG) и галлокатехин. Предыдущее исследование Klaus at al., в котором биологическая активность EGCG (TEAVIGO), основного компонента катехинов чая, была изучена на новозеландских черных (NZB) мышах, продемонстрировало, что EGCG уменьшает накопление жира в организме, и что трехдневный пероральный прием EGCG приводит к снижению дыхательного коэффициента (повышенное окисление жира) в течение ночи (Klaus et al., 2005). Аналогичным образом, в работах Wolfram et al. и Bose et al. также сообщалось о благотворном влиянии EGCG на снижение ожирения (Bose et al., 2008; Wolfram et al., 2005). Эти результаты показали, что положительные результаты, наблюдаемые с нашим препаратом чайного катехина, могут быть приписаны, по крайней мере частично, EGCG; однако на сегодняшний день ни в каких отчетах не сравнивалось действие против ожирения восьми разновидностей катехинов, присутствующих в чае, а также не описывались их индивидуальные молекулярные свойства.
.....
Стремясь получить представление о механизмах, с помощью которых катехины чая стимулируют энергетический обмен и уменьшают накопление жира в организме, мы оценили соответствующие параметры с особым акцентом на липидный обмен. Измерение окисления жирных кислот (b-окисления) в нескольких основных органах показало, что потребление катехина чая не вызывало заметных изменений в тонкой кишке, мышцах или коричневой жировой ткани, но усиливало активность в печени (Murase et al., 2002). Данное изменение сопровождалось увеличением выражения мРНК двух молекул, участвующих в окислении жирных кислот, ацил-КоА-оксидазы (ACO) и среднецепочечной ацил-КоА-дегидрогеназы (MCAD), что позволяет предположить, что усиленный метаболизм липидов в печени обусловлен, по крайней мере частично, модуляцией экспрессии генов. Печеночная система окисления жирных кислот играет ключевую роль в энергетическом метаболизме липидов, и ее активация, таким образом, может быть фактором, ответственным за уменьшение накопления жира в организме.
Исследование Klaus et al. показывает, что у мышей NZB, которых кормили EGCG в течение 29 дней, экспрессия мРНК разобщающего белка-3 была увеличена в мышцах, в то время как экспрессия стеароил-КоА-десатуразы, липогенного фермента, снижалась в печени и жировой подушке придатка яичка (Klaus et al., 2005). Было показано, что катехины обладают разнообразной биологической активностью (Diepvens et al., 2007; Grove et al., 2010; Rains et al., 2011; Westerterp-Plantenga et al., 2010; Wolfram et al., 2006), включая активацию AMP-киназы (Murase et al., 2009), ингибирование экспрессии липогенных молекул, таких как SREBP-1 (Lee et al., 2009) и ингибирование пищеварительных ферментов (Juhel et al., 2000; Matsumoto et al., 1993), все из которых могут в совокупности способствовать активности катехинов чая в организме против ожирения.
.....
Влияние на людей
В последнее время благотворное воздействие катехинов чая на человека было изучено в широком спектре исследований (Nagao et al., 2005, 2007, 2009; Kajimoto et al., 2005; Grove et al., 2010; Hursel et al., 2009), в том числе и в наших, в которых эффективность потребления катехина (в виде напитка) была оценена в общей сложности у более чем 800 испытуемых.
В течение периода тестирования испытуемые употребляли тестируемый напиток, содержащий катехины чая (одна бутылка в день), продолжая вести обычный образ жизни без каких-либо ограничений в питании или образе жизни. Данные об эффективности показали, что в японской популяции:
- минимальная эффективная доза катехинов чая составляла 500-600 мг/сут,
- благотворное воздействие катехинов с большей вероятностью наблюдалось у людей с избыточным весом (25<=ИМТ<30)
- эффективность была сопоставима для обоих полов.
В двойном слепом, контролируемом, параллельном, многоцентровом исследовании (Nagao et al., 2007) в общей сложности 270 взрослых японцев обоих полов (возрастной диапазон 25-55 лет; ИМТ 24-30 кг/м2; окружность талии 80-94 см) были разделены на две группы, получавшие либо напиток с определённым содержанием катехина (содержание катехина в чае 96 мг/340 мл) или напиток с высоким содержанием катехина (583 мг/340 мл) в течение 12 недель. Группа с высоким содержанием катехина показала значительное снижение массы тела (1,6 кг), снижение ИМТ (0,6 кг/м2), зоны висцерального и подкожного жира, проанализированных на КТ-изображениях брюшной полости, и окружности талии (-2,5 см) по сравнению с контрольной группой. Дополнительный анализ подгрупп с разбивкой по полу показал, что все эти параметры эффективности были одинаковыми у мужчин и женщин. В исследовании Kajimoto et al. продемонстрировали на здоровых добровольцах (98 мужчин и 97 женщин; возрастной диапазон от 20 до 65 лет; ИМТ 22,5-30 кг/м2) эффект против ожирения катехинов чая (богатых катехинами с галлоильной частью), потребляемых на уровне 41.1, 444.3 или 665.9 мг/день в виде напитка (Kajimoto et al., 2005).
Стимулирующее действие катехинов чая на человека в энергетическом обмене
Как описано ранее, повышенный энергетический метаболизм, связанный с потреблением катехинов чая, является возможным основным механизмом их эффекта против ожирения, наблюдаемого у мышей C57BL/6J. Биологическая активность катехинов чая в энергетическом метаболизме человека была изучена в нескольких исследованиях, большинство из которых, однако, оценивали активность в наличии кофеина или при краткосрочных вмешательствах, когда катехины чая употреблялись в течение одного-трех дней (Rains et al., 2011; Dulloo et al., 1999; Boschmann and Thielecke, 2007; Westerterp-Plantenga et al., 2005). Dulloo et al. измерили энергетический метаболизм у здоровых мужчин с использованием метаболической камеры (средний возраст 25 лет; средний ИМТ 25,1 кг/м2; предполагаемое потребление метилксантина 100-200 мг/ сут; n = 10), которые получали плацебо, кофеин (50 мг) или экстракт зеленого чая (GTE; содержит 50 мг кофеина и 90 мг EGCG, обеспечивая общее содержание катехина 125 мг) в капсулах три раза в день с каждым приемом пищи (Dulloo et al., 1999). Суточные затраты энергии были значительно увеличены в группе GTE по сравнению с группой плацебо, в то время как в группе кофеина таких изменений не наблюдалось. Дыхательный коэффициент (RQ) был снижен в группе GTE, что свидетельствует о том, что потребление GTE приводило к увеличению окисления жира. Авторы пришли к выводу, что механизм, лежащий в основе изменений, может включать взаимодействие как катехинов, так и кофеина с норэпинефрином (NE), что, следовательно, способствует увеличению расхода энергии; катехины замедляют катехол-О-метилтрансферазу (COMT, фермент, разрушающий NE), а кофеин замедляет фосфодиэстеразу (фермент, разрушающий цАМФ), расширяя продолжительность жизни как NE, так и внутриклеточного цАМФ, и, тем самым усиливает влияние NE на термогенез.
.....
Westerterp-Plantenga et al. определили энергетический метаболизм у пациентов с избыточным весом и умеренным ожирением (средний ИМТ 27,5 кг/м2; n = 76), которые прошли четырехнедельное диетическое вмешательство с очень низкоэнергетическим рационом питания, за которым последовало трехмесячное вмешательство по поддержанию веса, в ходе которого они получали либо плацебо, либо смесь GT–кофеина (270 мг EGCG + 150 мг кофеина в день) (Westerterp-Plantenga et al., 2005). При анализе в соответствии с уровнем ежедневного потребления кофеина потребление смеси GT–кофеина приводило к увеличению окисления жиров и расхода энергии наряду со снижением жировой массы и массы тела, особенно у потребителей с низким содержанием кофеина. Однако, поскольку ни одна группа не употребляла препарат катехинов без кофеина, эти исследования не показали четко, действуют ли катехины независимо друг от друга для усиления термогенеза.
Boschmann и Thielecke измерили энергетический метаболизм у мужчин (средний возраст 40 лет; ИМТ 29,9 кг/м2; n = 6), получавших TEAVIGO (пищевую добавку, содержащую минимум 94% EGCG и максимум 0,1% кофеина) в течение двух дней, и сообщили, что TEAVIGO не влиял на расход энергии, но значительно снижал RQ после приема пищи (повышенное окисление жиров) (Boschmann and Thielecke, 2007).
Harada et al. оценили термогенез, вызванный диетой (DIT, определяемый как уровень потребления кислорода в течение восьми часов после приема тестовой пищи на 800 ккал) у 12 здоровых мужчин, которые употребляли либо напиток с низким содержанием катехина (содержание катехина 77,7 мг/350 мл; содержание кофеина не показано), либо напиток с высоким содержанием катехина (592,9 мг/350 мл) в течение 12 недель (Harada et al., 2005). Уровни DIT измеряли каждые четыре недели до и после употребления тестируемых напитков, а окисление пищевых жиров исследовали в тот же день путем расчета выделения 13CO2 с дыханием после приема тестируемой пищи, содержащей триглицерид с маркировкой 13C. На 12-й неделе группа с высоким содержанием катехина показала значительное увеличение DIT по сравнению с исходными значениями на 0-й неделе (среднее изменение, 38,9 ккал/8 ч) и группа с низким содержанием катехина, наряду со значительным увеличением уровня 13CO2 при выдохе. Кроме того, поскольку данные результаты согласуются с более ранним отчетом, демонстрирующим, что у людей с ожирением было снижено окисление жира после приема пищи (Thomas et al., 1992), авторы заметили, что существует отрицательная корреляция между площадью висцерального жира на КТ-изображениях и исходным (неделя 0) DIT, и что субъекты с большей площадью висцерального жира показали большее увеличение DIT, когда они употребляли чайные катехины. Исходя из этих результатов, они предположили, что длительное потребление катехинов чая может более эффективно усиливать DIT у людей с ожирением и сниженным метаболизмом жиров.
.....
Хотя наблюдаемые воздействия чайных катехинов (и кофеина) на энергетический метаболизм человека различаются в разных исследованиях, в совокупности эти результаты указывают на то, что чайные катехины стимулируют окисление жиров и увеличивают расход энергии.
КОМБИНИРОВАННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОТРЕБЛЕНИЯ КАТЕХИНА ЧАЯ И РЕГУЛЯРНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ НА ОЖИРЕНИЕ
Хорошо известно, что физические упражнения полезны для профилактики и лечения ожирения и заболеваний, связанных с образом жизни. Физические упражнения увеличивают липолиз и расход энергии, что приводит к уменьшению жировой массы тела. Длительные высокоинтенсивные упражнения приводят к увеличению мышечной массы, что сопровождается усилением основного энергетического обмена, снижая восприимчивость к накоплению жира в организме. Физические упражнения также улучшают чувствительность мышц к инсулину, снижают уровень глюкозы в крови и тем самым снижают риск атеросклеротических заболеваний. Было показано, что воздействия, связанные с физическими упражнениями, объясняются главным образом активацией AMP-киназы (Steinberg and Kemp, 2009). Таким образом, регулярные физические упражнения настоятельно рекомендуются для предотвращения и уменьшения ожирения, и считается, что воздействие физических упражнений усиливается более эффективно в сочетании с изменениями рациона питания. Однако, поскольку только в ограниченном количестве исследований одновременно оценивалось влияние диетической практики (потребление определенного продукта питания) и физических упражнений на ожирение на научной основе, мы, таким образом, исследовали комбинированное влияние потребления катехина чая и регулярных физических упражнений на ожирение у мышей.
Влияние беговых упражнений и потребления катехина чая на борьбу с ожирением
Используя мышиную модель беговых упражнений, мы исследовали комбинированное влияние потребления экстракта зеленого чая (GTE, также известного как катехины чая) и регулярных физических упражнений на ожирение и энергетический обмен в покое и во время тренировки (Shimotoyodome et al., 2005). Мыши вида С57BL/6J были разделены на пять групп, каждая получает одну из следующих процедур в течение 15 недель: диета с низким содержанием жира (5% жирности), LF; диета с высоким содержанием жиров (30% жирности + 13% сахарозы), HF; диета с высоким содержанием жиров + 0.5% GTE, HF + GTE; диета с высоким содержанием жиров + упражнения, HF + Ex; диета с высоким содержанием жиров + 0.5% GTE + упражнения, HF + GTE + Ex. Группы, получавшие лечебную физкультуру, также должны были выполнять упражнения по бегу на беговой дорожке (25 м/мин, 30 мин) три раза в неделю. У мышей, которых кормили HF-диетой в течение 15 недель, накопление жира в организме примерно удвоилось, а масса тела значительно увеличилась по сравнению с мышами, которых кормили LF-диетой (рис. 1.1). Лечение либо GTE, либо физическими упражнениями, как правило, уменьшало или значительно уменьшало вызванное диетой увеличение веса и накопление жира в организме, а комбинированное лечение GTE и физическими упражнениями подавляло эти изменения более эффективно.
На 15-й неделе потребление GTE и физические упражнения снизили увеличение веса, вызванное диетой, на 47% и 27% соответственно, а комбинированное лечение - на 89%. Жировая масса тела также была снижена с помощью GTE, физических упражнений и комбинированного лечения на 58%, 37% и 87% соответственно. Никаких различий в весе скелетных мышц не наблюдалось. Уровни инсулина, глюкозы, неэстерифицированных жирных кислот и лептина в плазме крови были повышены пропорционально накоплению жира в организме, вызванному диетой, которое заметно подавлялось GTE, физическими упражнениями и комбинированным лечением.
Рисунок 1.1: Эффект GTE против ожирения в сочетании с физическими упражнениями. Масса тела мышей после 15-недельного лечения. Значения представляют собой средние значения SEM для 10 мышей. Разные буквы указывают на значительные различия между значениями (Р < 0,05). (Изменено с разрешения Shimotoyodome et al., 2005.)
Уровни потребления пищи не различались между группами, что позволяет предположить, что эффект снижения жировых отложений от GTE и физических упражнений не был результатом снижения потребления энергии.
Затем мы измерили энергетический метаболизм всего их организма в условиях покоя (без физических нагрузок) почти через месяц после начала исследования с помощью анализа дыхательных газов. Результаты показали, что потребление кислорода (расход энергии) было увеличено как в группах GTE, так и Ex, и значительно увеличилось в группе GTE + Ex по сравнению с группой HF (рис. 1.2).
Уровни окисления жира, одновременно оцениваемые по потреблению кислорода и коэффициенту дыхательного обмена (RER), были значительно выше в группе GTE + Ex по сравнению с группами HF, GTE и Ex. Анализ дыхательных газов проводился в группах с физическими нагрузками (Ex и GTE + Ex) во время беговых упражнений на беговой дорожке в дни 1, 10 и 24; хотя межгрупповых различий в потреблении кислорода при каждом измерении не наблюдалось, RER в группе GTE + Ex со временем уменьшался и был значительно снижен на 24-й день (рис. 1.2). Во время тренировки предполагаемые уровни окисления жиров были значительно повышены в группе GTE + Ex, в отличие от их сниженных уровней утилизации углеводов.
Результаты показывают, что, по крайней мере, в этих экспериментальных условиях, GTE скорее может оказывать регулирующее воздействие на энергетический метаболизм при потреблении в течение определенного периода времени, чем оказывать острое воздействие.
Измерение уровней окисления жирных кислот в мышцах и печени (на 32-й день) показало, что уровни в мышцах не различались между группами HF и GTE (рис. 1.4B), тогда как уровни в печени были значительно выше в группе GTE (рис. 1.4D). При сравнении групп Ex и GTE + Ex наблюдалось заметное увеличение уровней окисления жирных кислот при использовании GTE как в мышцах, так и в печени (рис. 1.4A, C).
Повышенный уровень окисления жирных кислот в мышцах и печени, связанный с потреблением GTE, может способствовать увеличению утилизации жира во всем организме, что наблюдается в группе GTE + Ex в покое и во время тренировки.
Учитывая, что потребление GTE приводило к увеличению окисления жирных кислот в мышцах только в сочетании с регулярными физическими упражнениями, и что потребление GTE само по себе не оказывало такого эффекта, возможное взаимодействие между катехинами чая и физическими упражнениями может активировать метаболизм жира в мышцах.
РИСУНОК 1.2 Потребление кислорода и соотношение дыхательного обмена в сидячем состоянии. Показатели дыхательного метаболизма измеряли в сидячем состоянии методом непрямой калориметрии на 29-35-е сутки эксперимента. Показано среднее потребление кислорода (A) и коэффициент дыхательного обмена (B) в течение 12-часового периода темноты (19.00-07.00). Разные буквы указывают на значительные различия между значениями (Р < 0,05). (Изменено с разрешения Shimotoyodome et al., 2005.)
Эффект от занятий плаванием и потребления катехина чая против ожирения
Мы также оценили комбинированное влияние потребления катехина чая и регулярных физических упражнений на ожирение и энергетический метаболизм, используя модель упражнений по плаванию на мышах (Murase et al., 2006). Влияние катехинов чая и физических упражнений на накопление жира в организме, массу тела и показатели крови были в основном аналогичны тем, которые наблюдались в модели беговых упражнений. У мышей C57BL/6J прием HF-диеты, содержащей 30% жира и 13% сахарозы, в течение 15 недель приводил к увеличению накопления жира в организме в 2,7 раза и значительному увеличению массы тела по сравнению с мышами, получавшими LF-диету с 5% жира (масса тела; 32,3 г в LF группе и 41,0 г в группе HF). С помощью диеты HF вместе с добавлением 0,5% катехинов чая (Cat) или тренировок по плаванию (скорость потока 6 л/мин; 30 мин) три раза в неделю (Ex) масса тела снизилась до 37,8 и 38,4 г соответственно; кроме того, комбинированное лечение катехинами чая и физическими упражнениями (Cat + Ex) привело к снижению массы тела до 35,1 г. Эффект снижения массы тела при применении Cat + Ex был значительно выше, чем при применении Cat и Ex по отдельности. Уровни инсулина в плазме крови были в 5,3 раза выше в группе HF, чем в группе LF (LF, 1,23 нг/мл; HF, 6,46 нг/мл), и уровни были заметно снижены при комбинированном лечении (Cat, 5,18 нг/мл; Ex, 4,48 нг/мл; Cat + Ex, 2,31нг/мл). Что касается уровня глюкозы в плазме крови, то между этими группами были отмечены аналогичные, но незначительные различия. Энергетический метаболизм всего организма измеряли с помощью анализа дыхательных газов после четырех недель лечения Cat и/или Ex. Потребление кислорода было увеличено как в группах Cat, так и Ex по сравнению с группой HF и имело тенденцию к дальнейшему увеличению в группе Cat + Ex.
Рисунок 1.3 Коэффициент дыхательного обмена во время упражнений на беговой дорожке. Дыхательные метаболические показатели мышей, регулярно тренирующихся, измеряли в состоянии физической нагрузки с помощью непрямой калориметрии в дни 1 (А) и 24 (В). Показан коэффициент дыхательного обмена. Значения представляют собой среднее значение SEM для десяти мышей. *Р < 0,05. (Изменено с разрешения Shimotoyodome et al., 2005.)
.....
Эти наблюдения указывают на то, что комбинированное лечение с потреблением катехина чая и тренировками по бегу или плаванию может снизить ожирение более эффективно, чем отдельные методы лечения. Эффект может быть объяснен, по крайней мере частично, увеличением расхода энергии.
Механизмы, с помощью которых сочетание потребления катехина чая и физических упражнений эффективны против ожирения, могут включать не только аддитивное, но и синергическое воздействие этих двух факторов. В условиях, не связанных с физической нагрузкой, потребление катехина чая приводило к увеличению окисления жирных кислот в печени, но не оказывало заметного влияния на окисление жирных кислот в мышцах (рисунок 1.4B, D) (Murase et al., 2002; Shimotoyodome et al., 2005). В то время как сочетание потребления катехина чая и регулярных физических упражнений повышало окисление жирных кислот как в печени, так и в мышцах по сравнению с одной только физической нагрузкой (рис. 1.4А, В).
Данные результаты позволяют предположить, что во время комбинированного лечения влияние и действие катехинов чая против ожирения, скорее всего, будут значительными в мышцах. Во время комбинированного лечения было показано, что уровни свободных жирных кислот в плазме крови повышаются сразу после физической нагрузки (Murase et al., 2005, 2006).
Хотя на сегодняшний день это не выяснено, можно предположить несколько возможных механизмов синергического действия физических упражнений и катехинов чая. Катехоламины, высвобождение которых усиливается во время тренировки, связываются с рецепторами β-адреналина, стимулируя фосфорилирование гормоночувствительной липазы (HSL) и перилипина посредством продукции цАМФ и активации протеинкиназы А, и тем самым стимулируют липолиз, окисление жира и термогенез (Kiens, 2006; Lafontan and Langin, 2009; Ван и др., 2008). Как обсуждалось Dulloo и др. в их исследовании, посвященном синергическому воздействию катехинов чая и кофеина на контроль веса (Dulloo et al., 1999), потребление катехинов чая, которые, как было показано, обладают ингибирующей активностью в отношении COMT (Lu et al., 2003), служит для поддержания действия катехоламинов путем противодействия усиленному метаболизму катехоламинов во время физических упражнений и, таким образом, может стимулировать термогенез, что приводит к значительному снижению жировой массы тела.
.....
РИСУНОК 1.4 Окисление жирных кислот в скелетных мышцах и печени. В последний день эксперимента (32-й день) измеряли окисление жирных кислот в скелетных мышцах и печени. Икроножные мышцы и печень были удалены после тренировки на беговой дорожке из групп HF + Ex и HF + GTE + Ex (A, икроножная мышца; C, печень), а также в сидячем состоянии из групп LF, HF и HF + GTE (B, икроножная мышца; D, печень). Окисление жирных кислот выражали как [14C] радиоактивность (DPM) водной фазы. Значения представляют собой среднее значение SEM для десяти мышей. *Р < 0,05 по сравнению с группой HF-Ex (A, C) или HF (B, D). (Изменено с разрешения Shimotoyodome et al., 2005.)
Другая возможность заключается в том, что во время физической нагрузки экспрессия мРНК PGC-1a-b и PGC-1a-c, изоформ активируемого пролифератором пероксисом рецептора-g-коактиватора 1a (PGC-1a), которые играют важную роль в митохондриальном биогенезе и регуляции экспрессии молекул, участвующих в энергетическом метаболизме. Сообщается, что экспрессия увеличивается в мышцах за счет активации b2-адренергических рецепторов (Miura et al., 2008). Это предполагает, что усиленное/пролонгированное действие катехоламинов в мышцах посредством ингибирования COMT катехинами чая индуцирует, через повышенную экспрессию мРНК PGC-1a, экспрессию молекул, связанных с энергетическим метаболизмом, и, таким образом, способствует стимуляции окисления жира и термогенеза. Действительно, сочетание физических упражнений и потребления катехина чая привело к увеличению экспрессии мРНК PGC-1, цитохром с оксидазы и других молекул в мышцах (Murase et al., 2008). Кроме того, свободные жирные кислоты в крови могут быть фактором, участвующим в механизме, с помощью которого комбинированное лечение с потреблением катехина чая и физическими упражнениями привело к увеличению окисления жирных кислот. Как упоминалось ранее, потребление катехина чая способствует липолизу во время тренировки и повышает уровень свободных жирных кислот в крови, что может вызвать повышение окисления жирных кислот в мышцах в качестве адаптивной реакции. Поскольку, как правило, существует линейная зависимость между уровнями жирных кислот в крови и поглощением/ окислением жирных кислот, многочисленные предыдущие исследования показали, что поглощение и окисление жирных кислот в мышцах зависят от скорости липолиза в жировой ткани (Kiens, 2006). Физиологические эффекты, связанные с сочетанием потребления чайного катехина и физических упражнений, и их механизмы остаются спекулятивными и требуют дальнейших детальных исследований.
Комбинированное воздействие физических упражнений и потребления катехина чая на людей
В исследовании на людях, направленном на изучение влияния катехинов чая на борьбу с ожирением, Kataoka и другие провели анализ подгрупп по привычкам к физической нагрузке и продемонстрировали, что эффекты катехинов чая, снижающие ожирение, наблюдались преимущественно у субъектов с привычками к физической нагрузке (Kataoka et al., 2004). Взрослые мужчины, участвовавшие в исследовании, были распределены либо в контрольную группу, либо в группу с катехином чая (каждая, n = 71), и потребляли по одной бутылке плацебо напитка (содержание катехина в чае 0 мг/500 мл) или напитка с катехином чая (570 мг/500 мл) ежедневно в течение 12 недель. Когда влияние потребления катехина чая было проанализировано в подгруппах, определяемых наличием или отсутствием привычек к физической нагрузке, субъекты с привычками к физической нагрузке показали заметное снижение массы тела и площади жировых отложений на КТ-изображениях по сравнению с противоположной подгруппой.
В недавнем отчете Maki и др. также описано комбинированное воздействие катехинов чая и физических упражнений на человека (Maki et al, 2009).
.....
В их рандомизированном, двойном, слепом, контролируемом клиническом исследовании изучалось влияние чайного напитка с катехином на потерю веса, вызванную физической нагрузкой, у мужчин и женщин с избыточным весом или ожирением (возрастной диапазон от 21 до 65 лет; ИМТ 25-40 кг/м2; окружность талии >=87 см для женщин и >=90 см для мужчин мужчины; n = 132). Участники были разделены на две группы: контрольная группа (тренировки + напиток-плацебо, не содержащий катехинов чая и 39 мг кофеина на 500 мл) и группа с катехинами чая (тренировки + напиток с катехинами чая, содержащий 625 мг катехинов чая и 39 мг кофеина на 500 мл). Вместе с соответствующими тестируемыми напитками обе группы получали программу упражнений, разработанную для Программы профилактики диабета (Diabetes Prevention Program Research Group, 2002) в течение 12 недель. Их проинструктировали посещать курируемые занятия физическими упражнениями с инструктором (>=3 раза в неделю), а также придерживаться упражнений средней интенсивности (>= 180 мин в неделю). По сравнению с контрольной группой, группа, принимавшая чай с катехином, потеряла немного больше веса (Р = 0,079) и продемонстрировала значительное уменьшение площади висцерального и подкожного жира, измеренных на КТ-изображениях брюшной полости. Данные результаты показали, что сочетание упражнений умеренной интенсивности и потребление катехина чая оказало положительное влияние на снижение жировой массы тела у людей.
Оta и др. оценивали влияние сочетания потребления катехинов чая и регулярных физических упражнений на энергетический метаболизм у здоровых мужчин (возрастной диапазон от 26 до 42 лет), потребляющих одну бутылку тестируемого напитка (500 мл), содержащего либо 570 мг катехинов чая, либо не содержащего катехинов (n = 7, каждый) ежедневно в течение двух месяцев, в течение которого продолжали трижды в неделю выполнять упражнения на беговой дорожке (5 км/ч) (Ota et al., 2005). Через два месяца был проведен анализ дыхательных газов в покое и во время тренировки на беговой дорожке (5 км/ч, 30 мин) для изучения энергетического обмена. Эти тесты выявили значительно более высокие уровни окисления жиров в группе катехинов чая, чем в контрольной группе, как в покое, так и во время тренировки.
Предыдущие исследования показали, что как потребление катехинов чая, так и регулярные физические упражнения служат эффективным средством профилактики ожирения, и разумно предположить, что сочетание этих двух средств может более эффективно снизить ожирение. Однако комбинированное воздействие катехинов чая и физических упражнений на профилактику ожирения изучались мало и требуют более подробного исследования.
Выводы
Катехины чая и их основной компонент, EGCG, вероятно, являются одним из наиболее изученных компонентов пищи с точки зрения их полезных свойств. В последнее десятилетие множество исследований на клетках, животных и людях было направлено на изучение антижировой активности катехинов чая, раскрывая их благоприятные эффекты и механизмы действия во времени. Несмотря на необходимость проведения исследований на большем количестве людей для подтверждения эффективности катехинов, в том числе их совместного действия с физическими упражнениями, накопившиеся данные обеспечивают разумную основу для предположения, что долгосрочное потребление катехинов чая (в достаточном количестве) может оказывать благоприятное воздействие на предотвращение и улучшение состояния ожирения. Регулярное потребление катехинов чая в сочетании с физической активностью может способствовать предотвращению ожирения и похудению (за счет снижения жировой массы) и стимулируемых им заболеваний.
Основные моменты
- Катехины чая обладают свойством уменьшать жировую массу тела (антижировой эффект)
- Комбинация катехинов чая и физических упражнений еще более эффективно уменьшает жировую массу тела..
- Активное окисление жира и энергозатраты, связанные с потреблением катехинов чая, способствуют антижировому эффекту.
- Ингибирующая активность катехинов чая против COMT, возможно, усиливает "эффекты от упражнений".
- Антиожирительный эффект катехинов чая может быть обусловлен различными механизмами, включая ответы, опосредованные катехоламинами, увеличенное окисление жирных кислот и уменьшение липогенеза.
.....
Лаборатории биологических наук, Корпорация Као, Итикай-мати, Хага-ган, Точиги, Япония
Список литературы
- Boschmann, M., Thielecke, F., 2007. The effects of epigallocatechin-3-gallate on thermogenesis and fat oxidation in obese men: a pilot study. J. Am. Coll. Nutr. 26, 389Se395S.
- Bose, M., Lambert, J.D., Ju, J., Reuhl, K.R., Shapses, S.A., Yang, C.S., 2008. The major green tea polyphenol, ()-epigallocatechin-3-gallate, inhibits obesity, metabolic syndrome, and fatty liver disease in high-fat-fed mice. J. Nutr. 138, 1677e1683.
- Diabetes Prevention Program (DPP) Research Group, 2002. The Diabetes Prevention Program (DPP): description of lifestyle intervention. Diabetes Care 25, 2165e2171.
- Diepvens, K., Westerterp, K.R., Westerterp-Plantenga, M.S., 2007. Obesity and thermogenesis related to the consumption of caffeine, ephedrine, capsaicin, and green tea. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 292, R77eR85.
- Dulloo, A.G., Duret, C., Rohrer, D., Girardier, L., Mensi, N., Fathi, M., Chantre, P., Vandermander, J., 1999. Efficacy of a green tea extract rich in catechin polyphenols and caffeine in increasing 24-h energy expenditure and fat oxidation in humans. Am. J. Clin. Nutr. 70, 1040e1045.
- Dulloo, A.G., Seydoux, J., Girardier, L., Chantre, P., Vandermander, J., 2000. Green tea and thermogenesis: inter- actions between catechin-polyphenols, caffeine and sympathetic activity. Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. 24, 252e258.
- Grove, K.A., Lambert, J.D., 2010. Laboratory, epidemiological, and human intervention studies show that tea (Camellia sinensis) may be useful in the prevention of obesity. J. Nutr. 140, 446e453.
- Harada, U., Chikama, A., Saito, S., Takase, H., Nagao, T., Hase, T., Tokimitsu, I., 2005. Effects of the long-term ingestion of tea catechins on energy expenditure and dietary fat oxidation in healthy subjects. J. Health Sci. 51, 248e252.
- Hursel, R., Viechtbauer, W., Westerterp-Plantenga, M.S., 2009. The effects of green tea on weight loss and weight maintenance: a meta-analysis. Int. J. Obes. (Lond) 33, 956e961.
- Juhel, C., Armand, M., Pafumi, Y., Rosier, C., Vandermander, J., Lairon, D., 2000. Green tea extract (AR25) inhibits lipolysis of triglycerides in gastric and duodenal medium in vitro. J. Nutr. Biochem. 11, 45e51.
- Kajimoto, O., Kajimoto, Y., Yabune, M., Nakamura, T., Kotani, K., Suzuki, Y., Nozawa, A., Nagata, K., Unno, T., Yuko, M.S., Kakuda, T., Yoshikawa, T., 2005. Tea catechins with a galloyl moiety reduce body weight and fat. J. Health Sci. 51, 161e171.
- Kao, Y.H., Hiipakka, R.A., Liao, S., 2000. Modulation of endocrine systems and food intake by green tea epigal- locatechin gallate. Endocrinology 141, 980e987.
- Kaplan, N.M., 1989. The deadly quartet. Upper-body obesity, glucose intolerance, hypertriglyceridemia, and hypertension. Arch. Intern. Med. 149, 1514e1520.
- Kataoka, K., Takashima, S., Shibata, E., Hoshino, E., 2004. Body fat reduction by the long term intake of catechins and the effects of physical activity. Prog. Med. 24, 3358e3370.
- Kiens, B., 2006. Skeletal muscle lipid metabolism in exercise and insulin resistance. Physiol. Rev. 86, 205e243. Klaus, S., Pu ̈ ltz, S., Tho ̈ ne-Reineke, C., Wolfram, S., 2005. Epigallocatechin gallate attenuates diet-induced obesity in
- mice by decreasing energy absorption and increasing fat oxidation. Int. J. Obes. (Lond) 29, 615e623. Lafontan, M., Langin, D., 2009. Lipolysis and lipid mobilization in human adipose tissue. Prog. Lipid Res. 48,
- 275e297. Lee, M.S., Kim, C.T., Kim, Y., 2009. Green tea ()-epigallocatechin-3-gallate reduces body weight with regulation of
- multiple genes expression in adipose tissue of diet-induced obese mice. Ann. Nutr. Metab. 54, 151e157. Lu, H., Meng, X., Yang, C.S., 2003. Enzymology of methylation of tea catechins and inhibition of catechol-O-
- methyltransferase by ()-epigallocatechin gallate. Drug. Metab. Dispos. 31, 572e579.
- Maki, K.C., Reeves, M.S., Farmer, M., Yasunaga, K., Matsuo, N., Katsuragi, Y., Komikado, M., Tokimitsu, I., Wilder, D., Jones, F., Blumberg, J.B., Cartwright, Y., 2009. Green tea catechin consumption enhances exercise- induced abdominal fat loss in overweight and obese adults. J. Nutr. 139, 264e270.
- Matsumoto, N., Ishigaki, F., Ishigaki, A., Iwashima, H., Hara, Y., 1993. Reduction of blood glucose levels by tea catechin. Biosci. Biotech. Biochem. 57, 525e527.
- Miura, S., Kai, Y., Kamei, Y., Ezaki, O., 2008. Isoform-specific increases in murine skeletal muscle peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1alpha (PGC-1alpha) mRNA in response to beta2-adrenergic receptor activation and exercise. Endocrinology 149, 4527e4533.
- Muramatsu, K., Fukuyo, M., Hara, Y., 1986. Effect of green tea catechins on plasma cholesterol level in cholesterol- fed rats. J. Nutr. Sci. Vitaminol. (Tokyo) 32, 613e622.
- Murase, T., Haramizu, S., Ota, N., Hase, T., 2008. Tea catechin ingestion combined with habitual exercise suppresses the aging-associated decline in physical performance in senescence-accelerated mice. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 295, R281eR289.
- Murase, T., Haramizu, S., Shimotoyodome, A., Nagasawa, A., Tokimitsu, I., 2005. Green tea extract improves endurance capacity and increases muscle lipid oxidation in mice. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 288, R708eR715.
- Murase, T., Haramizu, S., Shimotoyodome, A., Tokimitsu, I., 2006a. Reduction of diet-induced obesity by a combination of tea-catechin intake and regular swimming. Int. J. Obes. 30, 561e568.
- Murase, T., Haramizu, S., Shimotoyodome, A., Tokimitsu, I., Hase, T., 2006b. Green tea extract improves running endurance in mice by stimulating lipid utilization during exercise. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 290, R1550eR1556.
- Murase, T., Misawa, K., Haramizu, S., Hase, T., 2009. Catechin-induced activation of the LKB1/AMP-activated protein kinase pathway. Biochem. Pharmacol. 78, 78e84.
- Murase, T., Nagasawa, A., Suzuki, J., Hase, T., Tokimitsu, I., 2002. Beneficial effects of tea catechins on diet-induced obesity: stimulation of lipid catabolism in the liver. Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. 26, 1459e1464.
- Nagao, T., Hase, T., Tokimitsu, I., 2007. A green tea extract high in catechins reduces body fat and cardiovascular risks in humans. Obesity (Silver Spring) 15, 1473e1483.
- Nagao, T., Komine, Y., Soga, S., Meguro, S., Hase, T., Tanaka, Y., Tokimitsu, I., 2005. Ingestion of a tea rich in catechins leads to a reduction in body fat and malondialdehyde-modified LDL in men. Am. J. Clin. Nutr. 81, 122e129.
- Nagao, T., Meguro, S., Hase, T., Otsuka, K., Komikado, M., Tokimitsu, I., Yamamoto, T., Yamamoto, K., 2009. A catechin-rich beverage improves obesity and blood glucose control in patients with type 2 diabetes. Obesity (Silver Spring) 17, 310e317.
- Nakamura, T., Tokunaga, K., Shimomura, I., Nishida, M., Yoshida, S., Kotani, K., Islam, A.H., Keno, Y., Kobatake, T., Nagai, Y., Fujioka, S., Tarui, S., Matsuzawa, Y., 1994. Contribution of visceral fat accumulation to the devel- opment of coronary artery disease in non-obese men. Atherosclerosis 107, 239e246.
- Ota, N., Soga, S., Shimotoyodome, A., Haramizu, S., Inaba, M., Murase, T., Tokimitsu, I., 2005. Effects of combi- nation of regular exercise and tea catechins intake on energy expenditure in humans. J. Health Sci. 51, 233e236.
- Rains, T.M., Agarwal, S., Maki, K.C., 2011. Antiobesity effects of green tea catechins: a mechanistic review. J. Nutr. Biochem. 22, 1e7.
- Reaven, G.M., 1988. Role of insulin resistance in human disease. Diabetes 37, 1595e1607. Shimotoyodome, A., Haramizu, S., Inaba, M., Murase, T., Tokimitsu, I., 2005. Exercise and green tea extract stim-
- ulate fat oxidation and prevent obesity in mice. Med. Sci. Sports Exerc. 37, 1884e1892.
- Steinberg, G.R., Kemp, B.E., 2009. AMPK in health and disease. Physiol. Rev. 89, 1025e1078.
- Thomas, C.D., Peters, J.C., Reed, G.W., Abumrad, N.N., Sun, M., Hill, J.O., 1992. Nutrient balance and energy expenditure during ad libitum feeding of high-fat and high-carbohydrate diets in humans. Am. J. Clin. Nutr. 55, 934e942.
- Wang, S., Soni, K.G., Semache, M., Casavant, S., Fortier, M., Pan, L., Mitchell, G.A., 2008. Lipolysis and the inte- grated physiology of lipid energy metabolism. Mol. Genet. Metab. 95, 117e126.
- Westerterp-Plantenga, M.S., 2010. Green tea catechins, caffeine and body-weight regulation. Physiol. Behav. 100, 42e46.
- Westerterp-Plantenga, M.S., Lejeune, M.P., Kovacs, E.M., 2005. Body weight loss and weight maintenance in relation to habitual caffeine intake and green tea supplementation. Obes. Res. 13, 1195e1204.
- Wolfram, S., Raederstorff, D., Wang, Y., Teixeira, S.R., Elste, V., Weber, P., 2005. TEAVIGO (epigallocatechin gallate) supplementation prevents obesity in rodents by reducing adipose tissue mass. Ann. Nutr. Metab. 49, 54e63.
- Wolfram, S., Wang, Y., Thielecke, F., 2006. Anti-obesity effects of green tea: from bedside to bench. Mol. Nutr. Food Res. 50, 176e187.