Spermidyna - co to jest? Działanie, właściwości

Poliaminy stanowią grupę organicznych związków chemicznych, które odgrywają rolę w biologii komórki. Występują one w organizmach żywych i uczestniczą w licznych procesach fizjologicznych. Ich struktura chemiczna pozwala na interakcje z różnorodnymi cząsteczkami, w tym z kwasami nukleinowymi i białkami. Jednym z najlepiej poznanych przedstawicieli tej grupy jest spermidyna. Jej specyficzne właściwości sprawiają, że wzbudza ona zainteresowanie naukowców na całym świecie.

1. Poziom spermidyny w komórkach
2. Nieprawidłowy metabolizm spermidyny
3. Podnoszenie poziomu spermidyny
4. Suplementy ziołowe

Działanie i właściwości spermidyny

Poliaminy, takie jak putrescyna, spermidyna i spermina, to niewielkie cząsteczki organiczne, obecne we wszystkich żywych komórkach, odgrywające kluczową rolę w procesach biologicznych. Spermidyna, będąca pośrednim produktem metabolicznym biosyntezy putrescyny i prekursorem sperminy, wyróżnia się unikalnymi właściwościami.

Zdolność do stabilizowania struktury DNA

Jej zdolność do stabilizowania struktury DNA ma szczególne znaczenie w kontekście zachowania integralności genomu oraz ochrony materiału genetycznego przed uszkodzeniami i zapewnienia jego prawidłowej replikacji.

Równie istotną funkcją spermidyny jest jej udział w regulacji procesów transkrypcji i translacji. Transkrypcja, polegająca na przepisywaniu informacji genetycznej z DNA na RNA, oraz translacja, która prowadzi do syntezy białek na podstawie matrycy RNA, są fundamentalnymi etapami ekspresji genów. Spermidyna, poprzez swoje właściwości wiążące, wpływa na aktywność enzymów oraz stabilność cząsteczek RNA, co przekłada się na precyzyjną regulację produkcji białek.

Rola w procesach autofagii

Jednym z najbardziej istotnych aspektów biologicznej aktywności spermidyny jest jej rola w procesach autofagii. Autofagia to mechanizm wewnątrzkomórkowy umożliwiający rozkład i recykling uszkodzonych organelli oraz białek. Proces ten jest kluczowy dla utrzymania homeostazy komórkowej, czyli równowagi środowiska wewnętrznego komórki.

Usuwanie uszkodzonych struktur 

Spermidyna działa tutaj jako regulator. Rola spermidyny w autofagii ma również znaczenie w kontekście reakcji organizmu na stres metaboliczny. Podczas sytuacji, takich jak niedobór składników odżywczych, uszkodzenia oksydacyjne, czy starzenie, autofagia umożliwia adaptację komórek poprzez usuwanie uszkodzonych struktur i pozyskiwanie z nich składników potrzebnych do przetrwania.

Źródła spermidyny w organizmie

Poziom spermidyny w komórkach

Najwyższe poziomy spermidyny obserwuje się w młodym wieku, co jest związane z intensywnymi procesami wzrostu i podziału komórek. U dzieci i młodzieży stężenie to jest szczególnie wysokie, co wynika z dynamicznych procesów anabolicznych. Z wiekiem jej stężenie stopniowo maleje, co często jest wiązane z ogólnym spadkiem zdolności regeneracyjnych organizmu oraz osłabieniem funkcji odpornościowych.

Stężenie spermidyny

Obniżone stężenie spermidyny występuje również w przypadku niedoborów żywieniowych, chorób metabolicznych, przewlekłych stanów zapalnych oraz zaburzeń mikrobioty jelitowej, która ma zdolność do produkcji poliamin.

Z drugiej strony, zwiększone poziomy spermidyny można zaobserwować w niektórych nowotworach, gdzie intensywnie proliferujące komórki nowotworowe korzystają z jej właściwości wspomagających syntezę białek i DNA. W szczególności w guzach szybko rosnących poziom spermidyny może być znacząco wyższy, niż w zdrowych tkankach, co wskazuje na jej potencjalną rolę w diagnostyce i terapii onkologicznej.

Nieprawidłowy metabolizm spermidyny

Odchylenia stężenia spermidyny od wartości prawidłowych mogą prowadzić do różnych konsekwencji zdrowotnych.

Niedobór spermidyny

Niedobór spermidyny wiąże się z zaburzeniami procesów autofagii, co może przyczyniać się do akumulacji uszkodzonych organelli komórkowych oraz białek, zwiększając ryzyko chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, czy Parkinsona. Omawiany związek wpływa na metabolizm argininy, która uczestniczy w rozszerzaniu naczyń krwionośnych, co ma znaczenie w nadciśnieniu i miażdżycy.

Układ odpornościowy

Obniżona aktywność autofagiczna może również prowadzić do zaburzeń w funkcjonowaniu mitochondriów, a to dodatkowo ogranicza produkcję energii w komórkach oraz zaburza pracę układu nerwowego i mięśni. Co więcej, niskie stężenie spermidyny może negatywnie wpływać na układ odpornościowy, obniżając zdolność organizmu do odpowiedzi na infekcje.

Podnoszenie poziomu spermidyny

Możliwość wspierania stężenia i aktywności spermidyny poprzez suplementację substancjami bioaktywnymi budzi duże zainteresowanie w medycynie. Wstępne wyniki badań sugerują, że suplementacja spermidyną wykazuje potencjał w profilaktyce i terapii niektórych schorzeń związanych z wiekiem, choć istnieje ograniczona liczba wysokiej jakości badań klinicznych na ten temat.

Co warto jeść?

Regularne spożywanie produktów bogatych w spermidynę, takich jak kiełki pszenicy, czy ser dojrzewający, może mieć pewne znaczenie, jednak dowody te pochodzą głównie z badań obserwacyjnych, w dodatku nie zawsze dają jednakowo pozytywne efekty. Większą uwagę przykuwa się do roli aktywności fizycznej oraz snu. Ważnymi obserwacjami dotyczącymi spermidyny były badania pokazujące, że większe stężenia poliamin obserwuje się podczas postu, a czynnikiem pośrednio wpływającym na dostępność spermidyny może być karnozyna obecna w mięsach i suplementach.

Zadbaj o jelita

Warto podkreślić, że produkcja spermidyny w organizmie jest w dużej mierze uzależniona od mikrobioty jelitowej, która stanowi istotne źródło tych związków. Bakterie jelitowe, takie jak gatunki z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium, mają bowiem zdolność do metabolizmu putrescyny. Zaburzenia równowagi mikrobioty, wynikające z nieodpowiedniej diety, stosowania antybiotyków, czy chorób przewlekłych, mogą prowadzić do obniżenia jej stężenia, a tym samym wpływać na funkcje komórkowe. Dodatkowo spermidyna wpływa na integralność bariery jelitowej, przez co jest czynnikiem potrzebnym bakteriom do prawidłowego rozwoju oraz przetrwania.

Suplementy ziołowe

W kontekście poprawy metabolizmu poliamin szczególną uwagę zwracają związki spoza tej grupy, takie jak resweratrol (z rdestowca japońskiego), kurkumina (z kurkumy), czy inne polifenole pochodzenia roślinnego, jak te obecne w zielonej herbacie oraz w cynamonie. Antyoksydanty roślinne mogą wspierać działanie spermidyny poprzez ochronę komórek przed stresem oksydacyjnym i wspomaganie procesów autofagicznych.

Działają one synergistycznie, wzmacniając efektywność szlaków sygnałowych regulowanych przez spermidynę, które odpowiadają za utrzymanie homeostazy komórkowej. Mogą zwiększać skuteczność procesów autofagii i chronić komórki przed uszkodzeniami związanymi z wiekiem, czy stresem metabolicznym.

Źródła:

• Benamouzig, R., Mahé, S., Luengo, C., Rautureau, J., & Tomé, D. (1997). Fasting and postprandial polyamine concentrations in the human digestive lumen. The American journal of clinical nutrition, 65(3), 766–770. https://doi.org/10.1093/ajcn/65.3.766
• Vargas, A. J., Wertheim, B. C., Gerner, E. W., Thomson, C. A., Rock, C. L., & Thompson, P. A. (2012). Dietary polyamine intake and risk of colorectal adenomatous polyps. The American journal of clinical nutrition, 96(1), 133–141. https://doi.org/10.3945/ajcn.111.030353
• Ouwehand, A. C., Tiihonen, K., Saarinen, M., Putaala, H., & Rautonen, N. (2009). Influence of a combination of Lactobacillus acidophilus NCFM and lactitol on healthy elderly: intestinal and immune parameters. The British journal of nutrition, 101(3), 367–375. https://doi.org/10.1017/S0007114508003097
• Wirth, M., Benson, G., Schwarz, C., Köbe, T., Grittner, U., Schmitz, D., Sigrist, S. J., Bohlken, J., Stekovic, S., Madeo, F., & Flöel, A. (2018). The effect of spermidine on memory performance in older adults at risk for dementia: A randomized controlled trial. Cortex; a journal devoted to the study of the nervous system and behavior, 109, 181–188. https://doi.org/10.1016/j.cortex.2018.09.014
• Park, S. Y., Kim, Y. D., Kim, M. S., Kim, K. T., & Kim, J. Y. (2023). Cinnamon (Cinnamomum cassia) water extract improves diarrhea symptoms by changing the gut environment: a randomized controlled trial. Food & function, 14(3), 1520–1529. https://doi.org/10.1039/d2fo01835g
• Makletsova, M. G., Fedorova, T. N., Maksimova, M. Y., & Boldyrev, A. A. (2012). Effects of carnosine on polyamine levels in red blood cells of patients with hypertonic discirculatory encephalopathy. Bulletin of experimental biology and medicine, 154(2), 210–212. https://doi.org/10.1007/s10517-012-1914-2
• Matsumoto, M., Kitada, Y., & Naito, Y. (2019). Endothelial Function is improved by Inducing Microbial Polyamine Production in the Gut: A Randomized Placebo-Controlled Trial. Nutrients, 11(5), 1188. https://doi.org/10.3390/nu11051188
• Park, S. Y., Kim, Y. D., Kim, M. S., Kim, K. T., & Kim, J. Y. (2023). Cinnamon (Cinnamomum cassia) water extract improves diarrhea symptoms by changing the gut environment: a randomized controlled trial. Food & function, 14(3), 1520–1529. https://doi.org/10.1039/d2fo01835g
• Pekar, T., Bruckner, K., Pauschenwein-Frantsich, S., Gschaider, A., Oppliger, M., Willesberger, J., Ungersbäck, P., Wendzel, A., Kremer, A., Flak, W., Wantke, F., & Jarisch, R. (2021). The positive effect of spermidine in older adults suffering from dementia : First results of a 3-month trial. Wiener klinische Wochenschrift, 133(9-10), 484–491. https://doi.org/10.1007/s00508-020-01758-y