Биофотонный сканер PHARMANЕХ. Клиническое скрининговое исследование.

Pharmanex, LCC, 75 West Center Street, Provo, UT 84601. Научные статьи. Клинические исследования.

Карстен СМИДТ, PH. D. Клиническое скрининговое исследование: использование биофотонного сканера для исследования содержания каротиноидов кожи как показателя состояния системы антиоксидантной защиты.

Источник: Новые медицинские технологии / Новое медицинское оборудование 2008 № 12

В ходе исследования новый неинвазивный метод биофотонной Рамановской спектроскопии был использован для установления связи между уровнем каротиноидов кожи (на ладонной поверхности кисти) и состоянием системы антиоксидантной защиты, и другими параметрами — демографическими, а также рационом питания и образом жизни. В данное популяционное исследование было включено 1375 человек. Результаты исследования подтвердили предположение о том, что данный инструмент может быть использован для оценки состояния благополучия организма. На показатели, получаемые в результате сканирования, не влияют такие демографические факторы, как возраст, пол, расовая и национальная принадлежность, однако результаты во многом зависят от конституции организма, окислительного стресса [содержание в моче малонового диальдегида, курения) и особенностей рациона питания (потребление овощей и фруктов и употребление LifePak). Исследуемые, которые принимали LifePak постоянно, по данным биофотонного сканирования кожи имели показатели на 61% выше чем у тех, которые его не употребляли, то же самое касается и иследуемых, которые употребляли в пищу 5 и более порций овощей и фруктов в день.

Введение

Передовое использование биофотонной лазерной технологии открывает новые возможности для медицины. Совсем недавно технология биофотонного лазера для измерения уровня каротиноидов кожи стала применяться в качестве неинвазивного метода исследования особенностей рациона питания, состояния системы антиоксидантной защиты.

Рамановская спектроскопия является видом лазерной спектроскопии, которая позволяет определить уровень энергии колебания/вращения молекул. Неэластическое рассеивание света («Рамановское» рассеивание) возникает в момент, когда происходит обмен энергией между фотонами светового луча и отражающего его молекулами вещества, это приводит к характерному сдвигу отражаемого луча в другую часть спектра. В ходе проведения Рамановской спектроскопии происходит образование спектральных «отпечатков», вид которых зависит от уникальной энергии вращения молекул исследуемого вещества. Поскольку Рамановское рассеивание является линейным, то интенсивность луча света при проведении Рамановской спектроскопии прямо пропорциональна количеству интересующих нас молекул в исследуемом веществе.

Каротиноиды — семейство антиоксидантов, поступающих в организм с пищей. Они определяют красную, оранжевую и желтую окраску, как самих растений, так и их плодов. Каротиноиды играют важнейшую роль в поддержании здоровья организма человека (Gerster, Int J Vitam NutrRes 63:93, 1993). Недавно были про¬ведены подробные исследования защитного действия некоторых важнейших каротиноидов, их вклада в борьбу со свободными радикалами. Бета-каротин, альфа-каротин, ликопин, лютеин и зеаксантин играют важную роль в питании человека. Альфа- и бета-каротины являются предшественниками (провитаминами) витамина, А и функционируют как антиоксиданты (Mortensen et al., Arch Biochem Biophys 385:13, 2001; Paiva and Russell, J Am Coll Nutr 118:426, 1999). Лютеин и зеаксантин — важнейшие каротиноиды, поддерживающие здоровье глаз I (Mares-Perlman et al., J Nutr 132:518S, 2002), ликопин — наиболее мощный каротиноидный антиоксидант, защищающий клетки организма (Rao and Agarwal, J Am Coll Nutr 19:563, 2000; Heber et al., Adv Exp Med Biol 492:29,2001).

Каротиноиды присутствуют в эпидермисе и роговом слое кожи человека, считается, что, реализуя свои антиоксидантные свойства, они защищают кожу от воздействия ультрафиолетового излучения (Alaluf et al., J Nutr 132:399, 2002; Stahlet al., JNutr 131:1449, 2001).

Молекулы каротиноидов представлены характерными длинными цепочками, имеющими в своем составе двойные связи, которые генерируют уникальные Рамановские сигналы. Все употребляемые в пищу каротиноиды — альфа-каротин, бета-каротин, ликопин, лютеин и зеаксантин способны продуцировать стойкий Рамановский спектроскопический сигнал длиной волны 511 нм при попадании на них луча лазера с длиной волны 473 нм. Биофотонная активность каротиноидов высоко специфична, на нее практически не влияет наличие в коже других биомолекул (меланин, витамин Е или липиды кожи). Есть исследования, которые говорят о том, что уровень каротиноидов кожи коррелирует с уровнем каротиноидов в пище и уровнем каротиноидов в крови (Hata et. Al., Invest Dermatology 115:441, 2000). Обзоры применения Рамановской спектроскопии для измерения уровня каротиноидов кожи были опубликованы Hata и соавт. (J Invest Dermatology 115:441, 2000) и Ermakov и соавт. (Optics Letters 26:1179, 2001).

В ходе проведения настоящего исследования проводилось анкетирования обследуемых для выяснения связи их уровня каротиноидов кожи с возрастном, полом, расовой и национальной принадлежностью, индексом массы тела (ИМТ), курением, использованием витаминно-минеральных комплексов (например, LifePak), потреблением овощей и фруктов. Данная информация необходима для оценки Биофотонного сканера Pharmanex в качестве неинвазивного оптического инструмента для оценки качества питания человека in vivo.

Материалы и методы

Устройство биофотонного сканераВ исследование было включено 1375 человек, это сотрудники Nu Skin Enterprises, члены их семей и их друзья. В исследовании принимали участие все группы. Все исследуемые после вводного инструктажа заполнили анкету на компьютер для оценки различных демографических параметров, рациона питания и образа жизни. Анкета включала вопросы о частоте употребления в пищу; продуктов, содержащих в одной порции более 1 мг каротиноидов согласно расчетным таблицам. После этого в Научно-исследовательском институте Pharmanex у исследуемых был измерен уровень каротиноидов в коже на ладонной поверхности кисти с помощью Биофотонного сканера Pharmanex.

Процентное содержание жировой ткани в организме измерялось при помощи инфракрасного оборудования (Futrex-5000/XL, Futrex Inc., Gaithersburg, MD). На добровольных началах исследуемым было предложено исследовать содержание малонового диальдегида (МДА) в моче (Free Radical Test™, Vespro Life Sciences, Lenexa, KS). В соответствие с задачами исследования данные, полученные с помощью Биофотонного сканера, были сопоставлены с данными анкетирования и результатами анализа на МДА. Корреляции (положительные и отрицательные) между данными анкетирования и измерения уровней каротиноидов кожи были изучены и представлены в виде графиков. Статистическая значимость данных корреляционных связей изучалась с помощью соответствующих методик (например, корреляцияцонный анализ).

На схеме 1 схематично представлено устройство Биофотонного сканера Pharmanex.

Результаты и обсуждение

Все 1375 исследуемых принимали участие в исследовании в течение 8 недель. Гистограмма с данными сканирования всех участников исследования представлена на схеме 2.

Общий средний результат биофотонного сканирования составил 19072 единиц со стандартным отклонением 8828 единиц. Самый низкий показатель составил 1556 единиц, а наибольший — 73416, в то время как большинство результатов (68%) находились в пределах между 10244 и 27900 единиц.

Общие демографические параметры

Была обнаружена небольшая статистически незначимая разница показателей между женщинами (19244, п = 666) и мужчинами (18937, п = 704), которая может быть объяснена несколько большим потреблением овощей и фруктов женщинами (2,34 порции в день) по сравнению с мужчинами (2,03 порции в день). Каких-либо различий по данным биофотонного сканирования между различными возрастными группами отмечено не было. Что касается расовых и национальных различий, то более высокие показатели у представителей азиатской группы в сравнении с латиноамериканцами, афро-американцами и европеоидными представителями можно объяснить более высоким потреблением овощей и фруктов в азиатской группе (2,59 порций в день) в сравнении с европеоидной группой (2,15 порции в день). В общем данное исследование показало, что демографические различия не влияют на измерение показателей в ходе биофотонного сканирования, и что наблюдаемые различия могут быть объяснены различиями в рационах питания.

Потребление овощей и фруктов

Как и ожидалось, была обнаружена положительная связь между количеством потребляемых овощей и фруктов (пищевые источники антиоксидантов и каротиноидов) и результатами биофотонного сканирования. Эти данные следующие см. схему 3): одна и менее порций в день — 16827± 5725,2–3 порции в день — 19669±8557, 4–5 порций вдень — 23997+12648, 6 и более порций в день — 25377+12953. Эти данные позволяют использовать биофотонное измерение уровня каротиноидов кожи в качестве удобного показателя потребления овощей и фруктов (схема 3).

Потребление каротиноидов

Анализ потребления каротиноидов проводился на основе анкетирования, и выявил связь аналогичную потреблению овощей и фруктов, хотя общее потребление каротиноидов, скорее всего, было переоценено. Исследуемые, употребляющие 15 и менее мг. каротиноидов в день имели более низкие показатели (16440+6876 единиц, n=541) чем у тех, кто потребляет 15–30 мг в день (20079±8879 единиц, n=516, р<0,05), в свою очередь те, кто потребляет более 30 мг. каротиноидов в день имеют следующие показатели 21889±10376, n=318, р<0,05.

Определение активности процессов свободно радикального окисления по анализу мочи

Из 1375 исследуемых 562 был сделан анализ мочи на МДА, и большинства из них (490 человек) обнаружились высокие уровни МДА (градация была следующей: «оптимальный», «низкий», «средний» и «высокий» уровень активности процессов свободно радикального окисления). Тем не менее, была выявлена выраженная обратная связь между активностью процессов свободно радикального окисления в организме (по данным анализа содержания МДА в моче) и результатами измерения Биофотонным сканером уровня каротиноидов кожи (схема 4).

Эти результаты были ожидаемыми, поскольку каротиноиды, являясь важнейшими компонентами системы антиоксидантной защиты, нейтрализуют синглетные формы кислорода. Дальнейшие исследования с использованием более сложных методик обнаружения активности свободно радикальных окислительных процессов и исследования системы антиоксидантной защиты подтверждают это связь.

Курение

Курение является мощным фактором, запускающим реакции свободнорадикального окисления, и напрямую связано с возникновением оксидативного стресса и снижением уровней компонентов системы антиоксидантной защиты (Lesgards JF et al., Environ Health Perspect 110:479–86, 2002).

Схема 5 демонстрирует связь меду курением и результатами, полученными в ходе биофотонного сканирования. Уровень каротиноидов кожи у курящих на 34,5% ниже чем у некурящих, наиболее низкий уровень наблюдался у тех, кто выкуривает максимальное количество сигарет, т. е. более 5 в день. Эти результаты позволяют использовать методику биофотонного сканирования в качестве маркера состояния системы антиоксидантной защиты организма (Walmsley CM et al., Public Health Nutr 2:199–208, 1999).

Конституция тела

Предшествующие исследования показали наличие связи между индексом массы тела (ИМТ) или содержанием жира и концентрациями каротиноидов в сыворотке и плазме крови (Reitman, А et al., Isr Med Assoc J 4:590–3, 2002; Neuhouser ML et al., J Nutr 131:2184–91, 2001). Считается, что данную связь можно объяснить за счет «эффекта растворения» каротиноидов, поскольку местом хранения и накопления последних является именно жировая ткань. Такая же связь был прослежена и в ходе настоящего исследования. Уровни каротиноидов в коже ладони, измеренные методом биофотонного сканирования, снижались при повышении ИМТ следующим образом: ИМТ < 25 = 21374 ± 9661 (n=564); ИМТ 25 — 29,9 = 18549 ± 7319 (n=378, р <0,05) и ИМТ > 30 = 15432 ± 6621 (n = 184, р < 0.05). Те же самые результаты были получены, когда процентное содержание жира оценивалось с помощью инфракрасного оборудования: содержание жира < 15% = 21320 ±9394 (п = 165); содержание жира 15 — 24,9 = 19985 ±8665 (n=442, р=0,08); содержание жира 25–34% = 18998 ± 8762 (n=460, р=0,09) и содержание жира >35% = 15925 ± 7496 (n=90, р<0,01). Эти данные позволяют сделать вывод, что Биофотонный сканер является инструментом для оценки насыщенности организма каротиноидами.

Воздействие солнечного света

Связь уровней каротиноидов кожи измеренных методом биофотонного сканирования с воздействием солнечного света (по данным анкетирования) выглядит следующим образом: низкое воздействие = 20085 ± 9776 (п = 550); умеренное воздействие = 18660 ± 8069 (п = 716, р<0,01) и высокое воздействие = 16466 ± 7508 (п = 96, р<0,05). Согласно этим данным, несмотря на значительные уровни потребления исследуемыми овощей и фруктов с высоким уровнем воздействия солнечного излучения (2,46 ± 1,33 порций в день, р<0,05), их уровень каротиноидов был ниже в сравнении с теми, кто подвергался низкому им умеренному воздействию солнечного излучения (2,14± 1,22 и 2,17± 1,18 порций в день, соответ-ственно). Эти данные позволяют сделать вывод, что каротиноидные антиоксиданты помогают защитить кожу от воздействия ультрафиолетового излучения, которое индуцирует повреждение кле-точных структур свободными радикалами, и что выполняя свою защитную функцию, запасы каро-тиноидов истощаются.

Употребление витаминно-минерального комплекса LifePack

Витаминно-минеральные комплексы, содержащие антиоксиданты, могут улучшить состояние системы антиоксидантной защиты. Это было продемонстрировано на примере LifePak (Pharmanex LLC, Прово, Юта, США) во время предшествующих исследований, в ходе которых увеличивалась концентрация антиоксидантов в сыворотке крови и увеличивалась устойчивость ЛПНП к окислению ex vivo (Smidt et al., FASEB J 13:A546, 1999). Настоящее исследование показывает существующую положительную связь между употреблением LifePak и уровнями каротиноидов кожи, измеренными методом бифотонного сканирования (схема 6).

Исследуемые, которые употребляли LifePak в рекомендованной дозе (два пакетика в день) имели уровень каротиноидов кожи на 61% выше тех кто вообще не принимал LifePak (р<0,001). Те, кто принимал LifePak, по данным биофотонного сканирования имели практически такие же результаты, что и люди, потребляющие в пищу 5 и более порций овощей и фруктов в день. Эти данные говорят о том, что содержащиеся в LifePak антиоксиданты и каротиноиды обладают высокой биодоступностью и поддерживают систему антиоксидантной защиты организма. LifePak содержит в своем составе более 40 компонентов, обладающих антиоксидантными свойствами, в том числе в его дневной дозе содержится 10,9 мг каротиноидов (5 мг ликопина, 3,9 мг бета-каротина и 2 мг лютеина).

Заключение

Это первое большое скрининговое исследование, посвященное Биофотонному сканеру Pharmanex. Исследование подтвердило предположение о том, данный инструмент может быть использован для оценки состояния благополучия организма. На показатели, получаемые в результате сканирования, не влияют такие демографические факторы, как возраст, пол, расовая и национальная принадлежность, однако результаты во многом зависят от конституции организма, окислительного стресса (содержание в моче малонового диальдегида, курение) и особенностей рациона питания (потребление овощей и фруктов и употребление LifePak). В дальнейшем планируется проведение новых исследований как в рамках научно-исследовательского института Pharmanex, так и в других научных центрах для подтверждения результатов данного исследования, так и для выявления новых аспектов применения Биофотонного сканера Pharmanex.