Уролитин А: препарат будущего для лечения мышечной дистрофии и замедления старения

Уролитин А – естественный метаболит, образующийся в кишечнике человека из полифенолов, содержащихся в гранате, орехах и других растительных продуктах. Исследования на людях, проведенные учеными из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Швейцарского института биоинформатики, показали, что UroA благотворно влияет на энергетические «фабрики» клеток – митохондрии, замедляя возрастную потерю силы и мышечной массы. Результаты исследований также продемонстрировали нейропротекторные эффекты уролитина А, его положительное влияние на продолжительность жизни, сердечно-сосудистую систему, кишечник и безопасность для здоровья.

Что такое уролитины — общая характеристика уролитина А

Уролитины А, В, С, D – биологически активные продукты метаболизма (усвоения) эллагитаннинов — природных полифенолов, присутствующих в орехах и многих фруктах: гранатах, малине, клубнике, ежевике и клюкве. Впервые уролитиновые метаболиты были обнаружены в 1980 г. у крыс, затем их выявили у многих видов, включая насекомых, червей и млекопитающих, а в 2005 г. у человека.

Процесс образования уролитинов довольно хорошо изучен. Эллагитаннины в толстой кишке гидролизуются до эллаговой кислоты, которая преобразуется микробиотой (совокупность микроорганизмов, бактерий, вирусов, простейших и грибов) кишечника в уролитины. Особую роль в этом процессе играет штамм Bifidobacterium pseudocatenulatum INIA P815. 

Наиболее важен для здоровья человека — уролитин А, принадлежащий к семейству уролитинов, характеризующихся химической структурой, содержащей α-бензо-кумариновый каркас (Urolithin A, UAS03, UroA, 3,8-Dihydroxyurolithin; 3,8-дигидрокси-6H-дибензо[b,d]пиран-6-он; C13H8O4; CAS 1143-70-0).

Как показали исследования, уролитин А вызывает аутофагию (естественное разрушение клеткой ненужных или их поврежденных компонентов) и митофагию — избирательное разрушение митохондрий при аутофагии и утилизацию дисфункциональных митохондрий. Роль митохондрий в организме бесценна — они обеспечивают клеточное дыхание и энергию, необходимую для всех клеточных процессов.

Митофагия нарушается с возрастом и при некоторых старческих заболеваниях, поэтому старые люди буквально дряхлеют. Восстановление этой функции — перспективная стратегия противодействия возрастному снижению работоспособности органов и улучшению митохондриальной дыхательной способности.

Результаты исследований — уролитин А вырабатывается не у всех

В клинических исследованиях (2018 г.) ученые измеряли содержание уролитина А в плазме крови человека после употребления граната, ягод и орехов. Оказалось, что трансформация пищевых предшественников в уролитин А наблюдается не у всех людей. 

Ученые выделили три различных типа метаболизма уролитина (UM): 

• UM-В (производится изоуролитин А и/или уролитин В, а также уролитин А);
• UM-А (выделяют только уролитин А);
• UM-0 (уролитины вообще не вырабатываются).

При обследовании людей с избыточным весом было обнаружено, что при типе UM-В концентрации биомаркеров сердечно-сосудистого риска (LDL-c, apoB, oxLDL-c и т.д.) выше, чем при UM-А и UM-0. Но при употреблении экстракта граната в течение трех недель у респондентов с UM-В наблюдалось улучшение показателей этих биомаркеров.

Другое исследование продемонстрировало, что основной фактор, определяющий метаботип уролитина — возраст, а не пол или индекс массы тела. Метаботип UM-A свойственен молодым, а склонность к UM-B увеличивается с течением времени. Процесс выработки уролитинов непостоянен и наблюдается только примерно у 40% пожилых людей. Для производства уролитина А необходим соответствующий микробиом кишечника, который зависит от возраста, состояния здоровья и диеты.

Можно принимать уролитин в виде добавок. Но их биодоступность при пероральном приеме умеренная, поэтому производители разрабатывают форму уролитина А с повышенной биодоступностью.

Над этим, например, работает компания Amazentis. Еще один производитель уролитинов А и B с 2021 г. — китайская фармацевтическая компания Cofttek Holding Limited. 

В России уролитин высокого качества можно купить у нас на производстве или заказать на нашем сайте.

Действие уролитина А — доклинические исследования

UroA — единственное известное соединение, которое «оживляет» способность клеток перерабатывать дефектные митохондрии. В молодом организме этот процесс происходит естественным путем. С возрастом организм теряет способность очищать дисфункциональные митохондрии, что способствует саркопении (потере мышечной массы) и ослаблению других тканей. Но это не единственный положительный результат приема препарата. Рассмотрим результаты исследований по урлитину А подробнее.

Нейропротекторное действие экстракта граната и уролитина

В ходе лабораторных и клинических исследований были выявлены некоторые механизмы нейропротекторного действия уролитинов. Ученые вычислили in silico потенциал различных компонентов экстракта граната и уролитинов преодолевать гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Соединения, содержащиеся в гранате, не пересекают ГЭБ, а уролитины A и B (и их метилированное производное) — проникают. Уролитин А также уменьшал фибриллизацию Aβ in vitro и улучшал выживаемость в модели болезни Альцгеймера на червях. 

Краткосрочное лечение экстрактом граната в течение трех недель старых мышей с болезнью Альцгеймера снижало уровень Aβ42, но не изменяло их познавательные способности]. Более длительное применение экстракта на молодых или старых мышах с болезнью Альцгеймера уменьшило количество амилоидных бляшек, окислительный стресс, воспаление (TNFα и другие цитокины, микроглиоз, но не астроглиоз) и увеличило плотность синапсов, BDNF, аутофагию и улучшило когнитивные показатели. 

Также были интересными результаты исследования по влиянию уролитина на симптомы нейропатии, вызванной перерезанием большеберцового и икроножного нервов, у грызунов. 24-дневное лечение стандартизированным экстрактом плодов граната (Punica granatum L.), содержащим 41,6% эллаговой кислоты, 10% пуникалагинов и 5,1% гранатина, ослабило невропатическую боль, снизило уровень TNFα, повысило концентрации глутатиона и нитрита.

Влияние уролитина на продолжительность жизни и старение

По результатам опытов, уролитин А увеличил продолжительность жизни круглых червей Caenorhabditis elegans на 45%, хотя при использовании эллаговой кислоты такого действия не наблюдалось. Препарат повышал активность червей (например, работу фарингеального насоса) и улучшал организацию мышечных волокон. 

Продление жизни зависело от функции митохондрий и митофагии. Уролитин А понижал содержание митохондрий у молодых червей, сохраняя при этом максимальную дыхательную способность, и увеличивал количество митохондрий у старых особей. В двух линиях клеток млекопитающих (мышцы и кишечник) уролитин А также индуцировал аутофагию. 

Добавка граната в корм для плодовых мушек увеличила продолжительность жизни самцов и самок на 18% и 8%, соответственно.

Лечение старых мышей уролитином А 50 мг/кг в день в течение восьми месяцев увеличило их беговую выносливость на 42%, у молодых мышей препарат повышал выносливость на 65%. Длительное введение уролитина А не повлияло на увеличение и эволюцию жировой и безжировой массы тела. Несмотря на отсутствие изменений в мышечной массе, сила хвата увеличилась на 9% и на 57% – уровень спонтанной физической нагрузки, измеренной с помощью бегового колеса. Это позволяет предположить, что выявленные преимущества после применения препарата были, в первую очередь, связаны с эффективностью работы мышц.

Уролитин и дистрофия мышц

Мышечная дистрофия Дюшенна (МДД) — наиболее распространенная мышечная дистрофия, и, несмотря на достижения в области генетики и фармакологии, терапия этой болезни остается серьезной проблемой. Развитию МДД способствует митохондриальная дисфункция, однако механизмы, с помощью которых это происходит, не установлены. 

Данные на экспериментальных моделях и на образцах тканей пациентов с МДД ex vivo показывают, что снижение экспрессии генов, участвующих в митохондриальной аутофагии или митофагии, способствует митохондриальной дисфункции. Маркеры митофагии снижены в скелетных мышцах и в мышечных стволовых клетках (MuSCs) мышиной модели МДД. Введение активатора митофагии – уролитина А в дозе 50 пг/день в течение 10 недель – восстановило митофагию у червей и мышей с МДД и в первичных миобластах пациентов с МДД ex vivo, повысив ее в ~3,5 раза от результатов контрольного группы.

Также улучшились дыхательная способность скелетных мышц и регенеративная функция MuSCs, что привело к восстановлению работоспособности мышц и повышению выживаемости в мышиных моделях МДД. Эти данные показывают, что восстановление митофагии облегчает симптомы МДД, и предполагают, что уролитин А может найти потенциальное терапевтическое применение при мышечных дистрофиях.

Мы производим препараты, влияющие на мышечную массу, энергию и силу

Эффекты уролитина при сердечно-сосудистых заболеваниях

У крыс с повреждениями аорты и находящихся на диете с высоким содержанием холестерина, 12-недельное лечение уролитином А по 3 мг/кг в день показало следующие эффекты:

• снижение уровня ЛПНП;
• снижение уровня ангиотензина II;
• повышение активности Nrf2;
• улучшение морфологии стенок аорты. 

У крыс со стрептозотоцин-индуцированным диабетом 1 типа, трехнедельное лечение уролитином A и B по 2,5 мг/кг в день в течение трех недель улучшило сердечную функцию (максимальная скорость давления в желудочках, уменьшенное время сокращения, сократимость кардиомиоцитов и т.д.). Применение уролитинов in vivo снижало примерно на 30% экспрессию провоспалительного цитокина фракталкина в миокарде, предотвращая ранний воспалительный ответ сердечных клеток на гипергликемию. 

Улучшение микроокружения миокарда напрямую сказывалось на функциональности органа, о чем свидетельствует увеличение максимальной скорости повышения давления в желудочках по сравнению с диабетической группой (+18% и +31% у крыс, леченных уролитином А и Б, соответственно), а также параллельное уменьшение времени изоволюмического сокращения (-12%). 

В соответствии с гемодинамическими данными, оба уролитина вызывали восстановление сократимости кардиомиоцитов и динамики кальция, что привело:

• к увеличению скорости повторного растяжения — в среднем +21%;
• уменьшению времени повторного растяжения — на 56%;
• более эффективному удалению цитозольного кальция — снижение на 32%. 

В модели ишемии/реперфузии уролитин А снижал гибель клеток и размер инфаркта, улучшал сердечную функцию и уменьшал концентрацию активных форм кислорода. Эти эффекты были опосредованы через путь PI3K/Akt.

Экстракт граната в многочисленных мышиных моделях атеросклероза:

• уменьшал размер атеросклеротических бляшек до 44% и долю окклюзионных бляшек коронарных артерий;
• снижал уровни окислительного стресса, окси-ЛПНП (окисленные липопротеины низкой плотности), MCP-1 (который рекрутирует макрофаги в бляшки), накопления липидов, макрофагальной инфильтрации и фиброза в миокарде;
• увеличивал эффлюкс холестерина макрофагами. 

Исследования in vitro показывают, что комбинация уролитинов А и В повышает уровень нитритов/нитратов и эндотелиальной NO-синтазы, но не оказывает никакого эффекта по отдельности. 

В эндотелиальных клетках артерий человека, подвергшихся воздействию окси-ЛПНП, уролитин А повышал выживаемость клеток, увеличивал экспрессию NO и эндотелиальной NO-синтазы, а также снижал экспрессию воспалительных белков.

Влияние уролитина на целостность кишечного барьера

Важность микробиоты кишечника для здоровья и патофизиологии человека неоспорима. Несмотря на обилие данных метагеномики, функциональная динамика микробиоты кишечника у здорового и больного человека остается малоизученной. Уролитин А, основной микробный метаболит, образующийся из полифенольных веществ ягод и плодов граната, обладает противовоспалительной, антиокислительной и антивозрастной активностью. 

Исследования мышей с колитом, вызванным 2,4,6-тринитробензолсульфоновой кислотой или декстрансульфатом, показали, что уролитин А и его синтетический аналог UAS03 с восстановленной до CH2 карбонильной группой в дозе по 20 мг/кг каждые 12 часов в течение 60 часов значительно улучшают барьерную функцию кишечника и подавляют воспаление. 

Концентрации маркеров воспаления у пролеченных уролитином А мышей снижались на ~30–50%, а длина кишечника сохранялась на уровне до 70% от таковой у интактных животных. Уролитин А и UAS03 выполняют барьерные функции через активацию арил-углеводородных рецепторов (AhR) и Nrf2-зависимых путей, повышая уровни эпителиальных белков плотного соединения. 

Важно отметить, что лечение этими соединениями в доклинических моделях ослабляло колит путем устранения барьерной дисфункции и благодаря противовоспалительной активности.

Клинические исследования

Исследования на животных показывают пользу граната, но результаты на людях неоднозначны. 

Уролитин А изучался в двух типах клинических исследований: 

1. Ассоциативные. Испытуемые получали пищевой источник с предшественниками уролитина (например, гранатовый сок или экстракт) и впоследствии оценивали профиль производства уролитина;
2. Интервенционные. Люди непосредственно получали уролитин А путем перорального приема. 

Весь потенциал уролитина А в организме человека еще предстоит выяснить.

Дистрофия мышц

В презентации и научных статьях компании Amazentis, представленной на конференции, говорится, что в исследовании фазы 1, проведенном на 60 добровольцах, у пожилых людей 28-дневный прием уролитина А по 250–2000 мг/день стимулировал аутофагию, улучшал функцию митохондрий и окисление жирных кислот в скелетных мышцах человека. 

Уролитин А являлся биологически доступным в плазме крови во всех испытанных дозах. Мешающего эффекта приема пищи, когда препарат вводился в пищевой матрице с высокобелковым йогуртом не наблюдалось. Период полураспада составил 17–22 часа, скорее всего, из-за активной энтерогепатической рециркуляции. 

Уролитин А присутствовал в плазме, как в виде исходного соединения, так и в виде глюкуронида и конъюгированных сульфонированных форм. В тканях скелетных мышц препарат в основном присутствовал в своей неизмененной форме. 

Концентрации маркеров окисления жирных кислот на фоне приема 1000 мг уролитина А увеличились в 2,5 (CPT1B) раза и в примерно в 10 раз (FABP3), как и маркеров митохондриального биогенеза и аутофагии – до трехкратного от исходного уровня. 

Уролитин А повысил экспрессию набора генов GO_MITOCHONDRION в скелетной мышце латерального валика испытуемых после приема в дозе 500 или 1000 мг в течение 28 дней по сравнению с плацебо и в той же мышце сидячих или активных здоровых пожилых людей. Таким образом, препарат может быть полезен при лечении возрастной дистрофии мышц.

Сердечно-сосудистые заболевания

По данным метаанализа восьми рандомизированных контролируемых исследований (РКИ) было обнаружено, что потребление гранатового сока в дозах от 50 до 300 мл/день снижает систолическое артериальное давление (-5 мм рт. ст.) и диастолическое артериальное давление (-2 мм рт. ст.).

Независимо от продолжительности исследования (больше или меньше 12 недель) или дозы, снижение систолического давления было значительным, а диастолического – незначительным при высоких и низких дозах.

В другом метаанализе двенадцати РКИ сообщили, что гранатовый сок не изменил уровень ЛПНП или ЛПВП, но снизил содержание триглицеридов. 

Два замечания к вышеупомянутым исследованиям заключаются в том, что гранатовый сок содержит много других соединений, а люди, как отмечено выше, по-разному метаболизируют эллаговую кислоту. Таким образом, эти исследования могут не иметь отношения к уролитину А, а их результаты находятся под влиянием других биологически активных компонентов граната. Неоднозначные результаты также отражены в двух метаанализах, показавших отсутствие пользы гранатового сока для контроля уровня глюкозы или С-реактивного белка.

Черепно-мозговая травма у младенцев

Исследования на животных продемонстрировали терапевтический потенциал гранатового сока, богатого полифенолами. Сообщалось об изменении микроструктуры белого вещества и функциональных связей в головном мозге младенцев после внутриутробного воздействия гранатового сока при беременности с внутриутробным ограничением роста (ВУОР). 

В двойном слепом рандомизированном контролируемом исследовании проведено изучение влияния употребления гранатового сока матерью на структуру мозга и повреждения во второй когорте беременных с ВУОР, диагностированным на сроке 24–34 недели беременности (NCT04394910). Девяносто девять матерей и их соответствующие требованиям плоды (n=103) были рандомизированы на прием 8 унций (~237 мл) гранатового сока (n=56) или плацебо (n=47), которые должны были употребляться ежедневно с момента поступления и до родов. 

Подгруппа участников прошла эхокардиограмму плода после двух недель приема сока и 57 младенцев (n=26 из группы приема гранатового сока, n=31 – плацебо) прошли МРТ для оценки повреждения мозга, объемов и диффузии белого вещества. Значительных различий между группами в объемах мозга или микроструктуре белого вещества обнаружено не было. Однако младенцы, матери которых употребляли гранатовый сок, продемонстрировали пониженный, по сравнению с плацебо, риск повреждения мозга, включая любое повреждение белого или серого вещества коры головного мозга. 

Эти предварительные результаты свидетельствуют о том, что гранатовый сок может служить безопасным внутриутробным нейропротектором при беременности, осложненной ВУОР, что требует дальнейшего изучения.

Дозировка, побочные эффекты и безопасность

Чистый уролитин А находится в стадии разработки и пока не одобрен для продаж в качестве лекарства. Но в целях пополнения этого ценного вещества можно использовать экстракт граната, гранаты и гранатовый сок.

Долгосрочная безопасность добавок с уролитином А и гранатом неизвестна, но исследования компании Amazentis показали, что уролитин А безопасен при приеме в дозировке 250–2000 мг в течение 28 дней. Высокие дозы (3000 мг/день в течение 28 дней) усиливали диарею.

Учитывая эту информацию, уролитин А, вероятно, безопасен, однако это следует подтвердить в будущих исследованиях. 

Информации о лекарственном взаимодействии с уролитином А не известно. Однако гранатовый сок взаимодействует с цитохромом Р450, который отвечает за разрушение ксенобиотиков в организме, и, таким образом, может вызывать побочные эффекты, обусловленные приемом других препаратов [32]. Стоит учитывать, что уролитин А присутствует в моче до 48 часов после употребления гранатового сока.

Что касается дозировки, уролитин А в различных исследованиях тестируют в дозах 250–2000 мг/день. В большинстве экспериментов с гранатовым соком использовалось 250–500 мл/день (или 500–1000 мг/день экстракта граната).

Заключение

В этом обзоре на широком спектре in vivo моделей рассмотрены полезные свойства пищевого естественного метаболита – уролитина А. Результаты показывают, что препарат может способствовать улучшению здоровья при старении и некоторых хронических заболеваниях. Например, уролитин А защищает от физиологического упадка, что подтверждается восстановлением мышечной функции у молодых животных и предотвращением возрастной дистрофии мышц у старых мышей.

Повышенный интерес к использованию пищевых добавок с уролитином А или экстрактом граната для содействия здоровому старению поддерживается двумя ключевыми факторами. 

• Во-первых, возраст снижает естественную способность производить уролитин А из его пищевых предшественников. 
• Во-вторых, людям необходим определенный состав микробиома кишечника для такого преобразования, он соответствует норме только у 40% пожилых людей.

Действие уролитина А при старении и возрастных заболеваниях опосредовано активацией митофагии, улучшением функции митохондрий и уменьшением воспаления, что, скорее всего, также связано с его влиянием на функцию митохондрий. Также возможны и другие механизмы действия, связанные с антиокислительным ответом и ингибированием регуляторов пролиферации раковых клеток. 

Вклад этих механизмов в положительное влияние уролитина А на старение требует дальнейшего изучения. Вполне вероятно, что уролитин А влияет на различные пути в зависимости от конкретного органа и условий. Кроме того, в экспериментах, описанных в данном обзоре, часто используются различные режимы дозирования и пути введения. При планировании будущих исследований уролитина А необходимо учитывать эту вариабельность. 

С медицинской точки зрения, действие уролитина А на человека изучено слабо. Клиническое исследование фазы 1 подтвердило активацию митохондриальных биомаркеров в мышцах и плазме крови, как это было показано ранее в клетках и in vivo в модельных организмах. Исходя из этих данных, есть веские основания для изучения влияния уролитина А на состояния, связанные с митохондриальной и мышечной дисфункцией. К ним относятся возрастные патологии с сильным митохондриальным компонентом, такие как мышечное истощение и снижение когнитивных функций, а также заболевания, включая митохондриальные болезни и мышечные дистрофии.

Растущее число литературных данных свидетельствует о благотворном влиянии уролитина А, природного соединения с доказанной биологической безопасностью, при старении. Эти данные поддерживают использование уролитина А, гранатового сока или экстракта в качестве пищевых добавок для улучшения функции митохондрий и здоровья организма в процессе старения.