Spermidiin: autofaagiat indutseeriv polüamiin silmade tervise heaks

Spermidiin on looduslikult esinev polüamiin, mida leidub kõigis rakkudes ja paljudes vananemist soodustavates toitudes. See on hiljuti pälvinud tähelepanu kui autofaagia indutseerija ja „pikaealisuse“ toitaine. Autofaagia on rakuline „puhastusprotsess“, mis lagundab kahjustatud valke ja organelle (sealhulgas mitokondreid), et säilitada rakkude tervist. Mudelorganismidel pikendab spermidiin tugevalt eluiga, tõenäoliselt autofaagia taaselustamise kaudu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Kultiveeritud rakkudes ja loomadel pärsib spermidiin histoonatsetüültransferaasi EP300, vähendades valkude atsetüülimist ja kiirendades seeläbi autofaagilist voogu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Samal ajal on spermidiinil suur ohutusvaru; seni „ei ole teatatud eksogeense spermidiini manustamise ebasoodsatest mõjudest“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), ja inimestel (~1–3 mg/päevas) tehtud annustamise uuringud on suurendanud tarbimist vaid ~10–20% võrra võrreldes toiduga, ilma toksilisuseta (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Autofaagia ja mitokondrite kvaliteedikontroll

Autofaagiat indutseerides aitab spermidiin rakkudel eemaldada kahjustatud komponente ja säilitada mitokondrite tervist. Näiteks parandas krooniline spermidiini manustamine vanadele hiirtele südamelihase autofaagiat ja mitofaagiat, parandas mitokondrite hingamist ja vähendas rakulise vananemise markereid (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Need südame kaitsvad toimed nõudsid terviklikku autofaagia mehhanismi: hiired, kellel puudus südamerakkudes autofaagia geen Atg5, spermidiinist ei saanud kasu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Paranemist mitokondrite kvaliteedis on näha ka neuronites: spermidiin taastas bioenergeetika vananenud inimese neuronites ja loomamudelites, võimendades mitokondrite hingamist ja ATP tootmist (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Sellised mitofaagiat soodustavad toimed on olulised pikaealistele neuronitele (nagu võrkkesta ganglionrakud), mis sõltuvad mitokondrite heaoluast.

Võrkkesta ganglionrakkude ellujäämine ja neuroprotektsioon

Tõendid viitavad, et spermidiin võib kaitsta võrkkesta neuroneid. Hiirte nägemisnärvi kahjustuse mudelis (mis simuleerib neurodegeneratsiooni) vähendas igapäevane suukaudne spermidiin drastiliselt võrkkesta ganglionrakkude (VGR) surma ja säilitas võrkkesta struktuuri (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Uuring leidis, et spermidiin toimib selles kontekstis vabade radikaalide püüdjana: see pärssis võrkkesta oksüdatiivse stressi signaalimist (ASK1–p38 kinaasi rada) ja vähendas põletikueelsete vahendajate, nagu iNOS, ekspressiooni mikrogliias (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Spermidiiniga ravitud hiirtel täheldati ka vähem mikrogliia kogunemist võrkkestas ja paranemist nägemisnärvi taastumises (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Teisisõnu, spermidiin mitte ainult ei ennetanud VGR-i apoptoosi, vaid isegi parandas närvide taaskasvu pärast vigastust. Need leiud panid autorid järeldama, et „spermidiin stimuleerib nii neuroprotektsiooni kui ka neuroregeneratsiooni“ (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), vihjates potentsiaalsele kasule selliste haiguste puhul nagu glaukoom.

Normaalrõhuga glaukoomi geneetilises hiiremudelis (EAAC1 väljalülitamine) kaitses spermidiin joogivees samuti nägemist, kuigi silmasisese rõhu osas muutusi ei olnud. Hiirtel, kes said 30 mM spermidiini, esines vähem võrkkesta õhenemist ja parem nägemisfunktsioon kui ravimata kontrollrühmal (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). See kaitse oli seotud antioksüdantsete toimetega: spermidiin vähendas lipiidide peroksüdatsiooni (4-HNE) taset võrkkestas, mis näitab, et see võitleb oksüdatiivse stressiga (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Seega, kuigi spermidiin ei alanda otseselt silmasisest rõhku, näib see suurendavat nägemisnärvi vastupanuvõimet, summutades reaktiivseid hapnikuühendeid ja põletikku. Kokkuvõttes on spermidiin mitmetes võrkkesta mudelites toiminud endogeense antioksüdandi/autofaagia võimendajana, et säilitada VGR-e ja nägemisfunktsiooni (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Spermidiin, pikaealisus ja südame-veresoonkonna tervis

Populatsiooniuuringud toetavad spermidiini rolli pikaealisuses ja südame-veresoonkonna heaolus. Austria Brunecki kohordis seostati suuremat toiduga saadavat spermidiini tarbimist oluliselt madalama suremusega: iga standardhälbe suurenemine tarbimises vastas umbes 25% suremusriski vähenemisele (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Sarnaselt leidis USA NHANESI andmete analüüs (2003–2014), et kõrgeima spermidiini tarbimise kvartiilis osalejatel oli umbes 30% madalam üldise ja südame-veresoonkonna suremuse määr (HR≈0,70) võrreldes madalaima kvartiiliga (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Märkimisväärne on, et need seosed püsisid ka pärast toitumise ja elustiili arvesse võtmist. Suures Ühendkuningriigi biopanga uuringus, mis hõlmas umbes 180 000 täiskasvanut, seostati mõõdukat polüamiinide tarbimist (peamiselt spermidiin) 18% madalama üldise suremuse riskiga ja 14% vähenemisega südamehaiguste/insuldi juhtumites umbes 11-aastase jälgimisperioodi jooksul (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Need epidemioloogilised leiud kajastavad spermidiini südant kaitsvaid toimeid loomadel: täiendava spermidiiniga toidetud hiirtel täheldati madalamat vererõhku, vähem arterite jäikust ja paranenud südametegevust (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Mendeli randomiseerimisanalüüsid viitavad samuti põhjuslikule seosele: geneetiliselt kõrgemad spermidiini tasemed on seotud madalama vererõhu ja vähenenud insuldiriskiga (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Kokkuvõttes viitavad inimandmed, et spermidiinirikas dieet – mida leidub sellistes toitudes nagu täisteratooted, kaunviljad ja laagerdunud juust – korreleerub pikema eluea ja parema südame-veresoonkonna tervisega (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Silma mehhanismid: SVR ja neuroprotektsioon

Silmas ei ole ilmnenud otseseid tõendeid, et spermidiin alandaks silmasisest rõhku (SVR). Tegelikult, eelmainitud normaalrõhuga glaukoomi mudelis ilmnesid spermidiini eelised ilma SVR-i muutumiseta, mis näitab, et selle mõjud on SVR-ist sõltumatud. Selle asemel viitavad kõik kättesaadavad andmed neuroprotektiivsetele ja põletikuvastastele mehhanismidele. Spermidiini teadaolevad toimed – autofaagia ülesreguleerimine, ROS-i püüdmine ja põletikuvastane signaalimine – kõik kaitsevad usutavalt nägemisnärvi. Näiteks, eemaldades kahjustatud mitokondreid mitofaagia kaudu, võib spermidiin takistada neurotoksilise stressi kuhjumist VGR-ides. Samal ajal kaitsevad selle antioksüdantsed omadused (CR liikide püüdmine ja indutseeritava NOS-i allareguleerimine) nitratiivse kahjustuse eest (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Spermidiin vähendab ka põletikueelsete kemokiinide ja mikrogliia aktivatsiooni (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), mis on seotud glaukomatoosse VGR-i kaotusega. Need kombineeritud efektid – vähenenud oksüdatiivne stress, summutatud neuropõletik ja tõhustatud rakupuhastus – on tõenäoliselt aluseks täheldatud nägemisnärvi vastupanuvõimele. Lühidalt öeldes näivad spermidiini eelised silmadele tulenevat neuronite tervise toetamisest, mitte SVR-i või silma vedelike muutmisest.

Toitaineallikad, toidulisandid ja ohutus

Toiduga saadav spermidiin pärineb paljudest taimsetest ja fermenteeritud toitudest. Seda on eriti rikkalikult nisuidudes, fermenteeritud sojaubades (natto) ning teatud laagerdunud juustudes või puuviljades, nagu durian (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tüüpilised Lääne dieedid annavad päevas umbes paar milligrammi spermidiini. Kontekstiks: ühes ohutusuuringus anti eakatele isikutele päevas 1,2 mg spermidiini (750 mg nisuiduekstrakti kaudu), mis suurendas nende tarbimist umbes 10–20% võrra baastasemest (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). See mõõdukas toidulisandite tarbimine oli hästi talutav (3 kapslit päevas) ja ei põhjustanud märkimisväärseid kõrvaltoimeid ega muutusi vere biomarkerites (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Tegelikult peetakse isegi palju kõrgemaid ekstrapoleeritud annuseid (kuni 3,4 mg/päevas 70 kg kaaluva inimese kohta, mis vastab 41 mg/kg hiireannusele) ohutuks (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Spermidiini ohutusprofiil on julgustav: prekliinilised ja varajased inimandmed ei teata tõsistest kõrvaltoimetest, mis oleksid tingitud toidulisandite tarbimisest (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Muidugi tuleb tegelik tarbimine toidust ja spermidiinirikaste toitude (täisteratooted, kaunviljad, seened, pähklid ja juustud) söömine on kõige lihtsam lähenemine. Samuti eksisteerivad spermidiinirikkaid ekstrakte (nt nisuidudest) sisaldavad toidulisandid, kuid annused on väikesed ja pikaajalised mõjud silmade tervisele on veel tõestamata. Oluline on, et spermidiini potentsiaalne kasu nõuab tõenäoliselt järjepidevat tarbimist paljude kuude või aastate jooksul, jäljendades pikaealisuse kohortides täheldatud toitumisharjumusi. Arvestades selle looduslikku esinemist ja madalat toksilisust, tundub mõõdukas spermidiini lisamine enamikule täiskasvanutele ohutu, kuid nagu iga toidulisandi puhul, tuleks seda käsitleda ettevaatlikult ja meditsiinilise juhendamisega.

Järeldus

Kokkuvõttes viitavad tõendid, et spermidiin – autofaagia indutseerimise ja mitokondrite kvaliteedikontrolli kaudu – parandab võrkkesta neuronite ellujäämist ja toetab veresoonkonna tervist. Rakkude „majapidamise“ edendamisega võib spermidiin aidata võidelda vanusega seotud stressiga võrkkesta ganglionrakkudes. Inimeste uuringud seostavad suuremat spermidiini tarbimist pikema eluea ja vähemate südamehaigustega, vihjates ulatuslikele süsteemsetele eelistele (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Vananevas silmas tunduvad spermidiini antioksüdantsed ja põletikuvastased toimed (mitte SVR-i mõjud) olevat nägemisnärvi kaitsmiseks kõige asjakohasemad. Kuigi kliinilisi uuringuid on vaja veel, võiks spermidiinirikaste toitude (või ohutute madaladoosiliste toidulisandite) lisamine toitumisse olla paljutõotav strateegia silma vastupanuvõime ja terve vananemise tugevdamiseks.