Buraki i selen wsparciem dla terapii zaburzeń metabolicznych

Jest pan kierownikiem projektu dofinansowanego z programu Regionalna Inicjatywa Doskonałości (RID) pt. „Wspólne zdrowie ludzi i zwierząt: od zrównoważonej produkcji żywności po nowatorskie terapie”. Czego dotyczy projekt?

Celem mojego projektu było zbadanie wpływu interwencji żywieniowej z zastosowaniem wzbogaconego w selen buraka (Beta vulgaris L.) na parametry zespołu metabolicznego w doświadczalnym modelu szczurzym. Projekt miał charakter interdyscyplinarny i łączył elementy żywienia funkcjonalnego, fizjologii układu sercowo-naczyniowego, biochemii stresu oksydacyjnego oraz analizy pierwiastkowej i molekularnej.

Skąd pomysł na badania?

Współczesny styl życia, charakteryzujący się wysokim spożyciem żywności wysokoprzetworzonej, bogatej w cukry proste i tłuszcze nasycone, niską aktywnością fizyczną, przewlekłym stresem oraz ekspozycją na zanieczyszczenia środowiskowe, istotnie sprzyja rozwojowi zespołu metabolicznego. Jest to złożony zespół zaburzeń metabolicznych, obejmujący otyłość (szczególnie typu centralnego), nadciśnienie tętnicze, dyslipidemię oraz zaburzenia gospodarki węglowodanowej, w tym cukrzycę typu 2 lub stan przedcukrzycowy. Współwystępowanie tych czynników istotnie zwiększa ryzyko rozwoju chorób sercowo-naczyniowych o podłożu miażdżycowym. Choć zespół metaboliczny nie stanowi odrębnej jednostki chorobowej i nie jest ujęty w klasyfikacji ICD-10, jego częstość występowania systematycznie rośnie. Szacuje się, że w Polsce może on dotyczyć nawet około 20 proc. dorosłej populacji, a niepokojącym zjawiskiem jest również narastająca otyłość i zaburzenia metaboliczne wśród dzieci i młodzieży. Naturalne produkty roślinne wzbogacone w mikroelementy (biofortyfikacja) oraz produkty bogate w naturalne fitoskładniki odgrywają kluczową rolę we wspomaganiu terapii zaburzeń metabolicznych. Działają one poprzez regulację poziomu cukru, poprawę profilu lipidowego, zmniejszanie stanów zapalnych oraz walkę ze stresem oksydacyjnym. 

Dlaczego wziął pan pod lupę buraki ćwikłowe?

Buraki ćwikłowe należą do warzyw o wysokiej wartości odżywczej i prozdrowotnej. Zawierają liczne związki bioaktywne, w tym betalainy, flawonoidy, witaminy (m.in. z grupy B, witaminę C) oraz składniki mineralne, dzięki czemu wykazują działanie przeciwutleniające, przeciwzapalne i wspomagające procesy detoksykacyjne organizmu. Udowodnione jest również to, że korzystnie wpływają na regulację ciśnienia tętniczego krwi oraz poprawę wydolności fizycznej, szczególnie podczas długotrwałego wysiłku. Wysoka zawartość antyoksydantów sprawia, że buraki mogą ograniczać skutki stresu oksydacyjnego, zmniejszając uszkodzenia DNA oraz ryzyko rozwoju chorób nowotworowych i neurodegeneracyjnych. Istotną cechą buraka jest także jego zdolność do akumulacji pierwiastków z gleby – zarówno niezbędnych mikroelementów o działaniu antyoksydacyjnym, takich jak selen, jak i potencjalnie toksycznych metali ciężkich, co czyni go interesującym obiektem badań w kontekście żywności funkcjonalnej.

Jak ważny dla naszego zdrowia jest selen, którym wzbogacone były badane przez pana buraki?

Selen jest pierwiastkiem, który pomaga naszemu organizmowi działać prawidłowo, głównie dlatego, że wchodzi w skład specjalnych białek – enzymów. Jedną z najważniejszych grup takich enzymów są peroksydazy glutationowe. Ich zadaniem jest ochrona komórek przed szkodliwymi cząsteczkami powstającymi w trakcie normalnych procesów metabolicznych. W naszym organizmie stale powstają tzw. reaktywne formy tlenu i azotu. Można je porównać do chemicznych „iskier”, które w małych ilościach są naturalne, ale w nadmiarze mogą uszkadzać komórki, białka i błony komórkowe. Enzymy zawierające selen działają jak system gaśniczy – neutralizują te reaktywne cząsteczki i dzięki temu chronią tkanki, szczególnie układ sercowo-naczyniowy. Kiedy w diecie znajduje się więcej selenu (np. z pożywienia lub suplementów), aktywność tych enzymów wzrasta w krwi i różnych tkankach. Jednak tylko do pewnego momentu – po osiągnięciu odpowiedniego poziomu selenu enzymy pracują już na maksymalnych obrotach i dalsze zwiększanie ilości selenu nie powoduje większego efektu. Enzymy te wpływają także na produkcję substancji sygnałowych w organizmie, które regulują stan zapalny, krzepnięcie krwi i pracę naczyń krwionośnych. Robią to m.in. poprzez ograniczanie uwalniania pewnego kwasu tłuszczowego z błon komórkowych (kwasu arachidonowego), z którego powstają różne cząsteczki regulujące reakcje zapalne. W komórkach wyściełających naczynia krwionośne, w komórkach mięśnia sercowego oraz w płytkach krwi enzymy te neutralizują również szkodliwe nadtlenki lipidów – produkty utleniania tłuszczów. Gdy takich nadtlenków jest zbyt dużo, mogą one zaburzać funkcjonowanie naczyń krwionośnych i uruchamiać mechanizmy zapalne w organizmie. Dlatego odpowiedni poziom selenu pomaga ograniczać stres oksydacyjny i stany zapalne, co ma znaczenie dla ochrony naczyń krwionośnych i zdrowia serca.

W jaki sposób były prowadzone badania?

Metodyka zastosowana w projekcie została opracowana przez mój zespół badawczy, który tworzą Joanna Majkowska-Gadomska oraz Anna Francke z Wydziału Rolnictwa i Leśnictwa, w oparciu o nowoczesną aparaturę i zaawansowane techniki analityczne. Badania obejmowały m.in. ocenę funkcji izolowanego serca, analizę reaktywności izolowanych naczyń tętniczych, oznaczenie zawartości metali z wykorzystaniem atomowej spektrometrii mas, analizę metabolitów szlaku kinureninowego metodą MS/MS oraz oznaczenia parametrów biochemicznych i zapalnych z zastosowaniem testów ELISA. Połączenie tych metod umożliwiło kompleksową ocenę wpływu suplementacji burakiem wzbogaconym w selen na rozwój zespołu metabolicznego oraz funkcjonowanie układu sercowo-naczyniowego. Tego typu wielopoziomowe analizy należą do metodologii rzadko stosowanych na świecie i realizowane są jedynie w wyspecjalizowanych ośrodkach badawczych. Integralnym elementem badań ex vivo był przeprowadzony eksperyment żywieniowy oraz uzyskanie surowca roślinnego wzbogaconego w selen. 

Badania były prowadzone na szczurach. Dlaczego?

Szczury laboratoryjne stanowią powszechnie akceptowany model doświadczalny w badaniach żywieniowych i metabolicznych, a uzyskane wyniki mogą być porównywane z danymi literaturowymi oraz wcześniejszymi badaniami własnymi zespołu. Dostępne testy in vitro nie pozwalają na pełną ocenę wpływu składników diety na złożony metabolizm organizmów wyższych, natomiast przeprowadzenie tego typu badań na ludziach nie jest możliwe ze względów etycznych, tj. z uwagi na konieczność pobrania narządów wewnętrznych do dalszych analiz. W doświadczeniu wykorzystano szczury szczepu WKY/NCrl, których przydatność w badaniach żywieniowych została wielokrotnie potwierdzona.

Jakie wyniki udało się uzyskać?

Realizacja projektu przyczyniła się do pogłębienia wiedzy na temat możliwości wykorzystania naturalnych produktów roślinnych wzbogaconych w mikroelementy jako potencjalnego narzędzia wspomagającego terapię zaburzeń metabolicznych. Uzyskane wyniki pozwoliły na szczegółową charakterystykę zawartości mikro- i makroskładników w burakach wzbogaconych w selen oraz na ocenę ich biodostępności, biodystrybucji i wpływu na parametry metaboliczne organizmu. Istotnym elementem badań była także analiza markerów stanu zapalnego we krwi i narządach wewnętrznych. Identyfikacja nowych mediatorów prozapalnych oraz lepsze zrozumienie mechanizmów ich regulacji może mieć istotne znaczenie dla rozwoju nowoczesnych, alternatywnych strategii profilaktyki i leczenia chorób metabolicznych oraz sercowo-naczyniowych. Wstępne wyniki uzyskane w ramach realizacji niniejszego projektu zostały zaprezentowane podczas XIX Międzynarodowej Konferencji PTMag, Poznań, w 2025. Prezentacja wyników umożliwiła ich konfrontację z aktualnym stanem wiedzy oraz dyskusję w gronie specjalistów z zakresu nauk biomedycznych i żywienia, co stanowiło istotny element upowszechniania rezultatów badań oraz potwierdzenia ich wartości naukowej.

Rozmawiała Sylwia Zalewska

Dr hab. n. med. Michał S. Majewski, prof. UWM jest kierownikiem Katedry Farmakologii i Toksykologii Wydziału Lekarskiego, Jego zainteresowania badawcze to zależność między związkami biologicznie aktywnymi a stanem zdrowia; interwencje żywieniowe w ograniczaniu zaburzeń naczyniowych; metody analizy parametrów zapalnych i antyoksydacyjnych w organizmie; poszukiwanie nowych substancji o potencjale terapeutycznym; przygotowywanie i prowadzenie doświadczeń żywieniowych na szczurach (modele nadciśnienia, otyłości oraz starzenia). 

Tekst ukazał się w marcowym wydaniu „Wiadomości Uniwersyteckich", którego tematem przewodnim jest błąd. Zachęcamy w nim, by nie zamiatać błędów po dywan, ale przyjrzeć im się z różnych perspektyw. Swoją wiedzą dzielą się z nami przedstawiciele różnych dyscyplin naukowych: językoznawstwa, prawa, politologii, ekonomii czy medycyny. Jak zwykle piszemy też o najważniejszych wydarzeniach z życia Uniwersytetu oraz sukcesów naszej społeczności akademickiej. Wszystkie wydania naszego uniwersyteckiego pisma dostępne są na stronie internetowej.