Flawonoidy

Z BioInf

Flawonoidy

Grupa związków zawierających szkielet węglowy oparty na strukturze flawanu (C6-C3-C6), utworzonej przez dwa pierścienie benzenowe (A i B) połączonych heterocyklicznym pierścieniem piranu lub pironu (C) (Rysunek 1).

Rysunek 1. Struktura 2-fenylo-benzo-γ-pironu (źródło: http://www.ptfarm.pl/pub/File/FP/5_2009/11%20%20flawonoidy.pdf).

Ze względu na różnice w budowie strukturalnej związki flawonoidowe dzielimy na:

  • flawanony (naryngina, hesperytyna, hesperydyna)
  • flawanole (epikatechina, epigallokatechina, katechina)
  • flawony (apigenina, luteolina)
  • izoflawony (daidzeina, genisteina)
  • flawonole (kwercetyna, kempferol, morina)
  • antocyjany (cyjanidyna, malwidin)
  • biflawonoidy (ginkgentyna)
  • flawonolignany (sylibina)
  • prenyloflawonoidy
  • glikozydoestry flawonoidowe
  • chalkony
  • proantocyjany

Flawonoidy różnią się między sobą podstawnikami w pierścieniach, które powstają w wyniku hydroksylacji, metylacji, acylacji i glikozylacji przy udziale mono- lub oligosacharydów. Wszystkie naturalnie występujące flawonoidy mają w swojej strukturze 3 grupy hydroksylowe: 2 umieszczone w pierścieniu A oraz jedną w pierścieniu B. Różnorodne położenie podstawników w cząsteczce flawonoidu nadaje im odmienne właściwości chemiczne i fizyczne, co przekłada się na odmienny metabolizm związków i ich właściwości biologiczne. W świecie roślinnym flawonoidy występują w dwóch formach: wolnej- jako aglikony oraz formie beta-glikozydów. Mogą także występować w formie połączonej jako biflawonoidy, w postaci oligomerów lub w postaci dużych, nieulegających hydrolizie polimerów flawanoli połączonych wiązaniami C-C.

Dotychczas opisano ponad 4000 związków z grupy flawonoidów. Wystepują one powszechnie w liściach, kwiatach i nasionach roślin. Są barwnikami oraz chronią rośliny przed promieniowaniem nadfioletowym, grzybami i owadami. Ponadto, mogą pełnić funkcje hormonów wzrostu i inhibitorów reakcji enzymatycznych.

Ze względu na powszechność związków z grupy flawonoidów w roślinach, są one powszechnym elementem diety człowieka. Ich głównym źródłem w diecie są warzywa i owoce, ale spotyka się je także w niektórych zbożach, nasionach, przyprawach oraz czerwonym winie, herbacie, kawie, kakao i ziołach. Przypuszcza się, że większość flawonoidów wchłania się w postaci niezmienionej a głównym miejscem ich metabolizmu są jelita i wątroba.

Flawonoidy to żwiązki o szerokim zakresie działania biologicznego. Struktura chemiczna i obecność zróżnicowanych podstawników nadaje im wysoką aktywność biologiczną oraz warunkują zróżnicowane oddziaływanie na metabolizm komórkowy.

Działanie biologiczne flawonoidów:

  • antyoksydacyjne:

Powszechnie uważa się, że pozytywne efekty oddziaływania flawonoidów na organizm człowieka wynikają z ich potencjału antyoksydacyjnego, który warunkuje obecność 3 grup hydroksylowych, wiązania podwójnego w pozycji C2-C3 oraz grupy karbonylowej w pozycji C4. Aktywność antyoksydacyjna flawonoidów jest możliwa dzięki różnym mechanizmom działania w tym:

  1. wychwytywaniu wolnych rodników tlenowych i ich reaktywnych form (RFT)
  2. hamowaniu aktywności enzymów komórkowych zaangażowanych w wytwarzanie RFT: oksydazy ksantynowej, błonowej oksydazy NAD(P)H, mieloperoksydazy.

Ponadto flawonoidy mogą pośrednio:

  1. chelatować jony metali przejściowych (miedzi i żelaza) zapobiegając powstawaniu rodnika hydroksylowego
  2. przerwać kaskadę reakcji wolnorodnikowych w enzymatycznej i nieenzymatycznej peroksydacji lipidów
  3. ochraniać niskocząsteczkowe antyoksydanty przed utlenianiem
  • proaksydacyjne:

Niektóre flawonoidy, w zależności od ich stężenia i ciśnienia parcjalnego tlenu w komórce, mogą wykazywać działania prooksydacyjne. Dotyczy to związków zawierających w swojej strukturze grupy pirogalolowe lub katecholowe, które w obecności tleniu i jonów miedzi ulegają autooksydacji.

  • przeciwzapalne i antyalergiczne:

Dzięki hamowaniu aktywności 5-lipooksygenazy (5-LOX) i cyklooksygenazy (COX, zwłaszcza COX-2) przez takie flawonoidy jak galangina, apigenina, naryngenina i inne, hamują syntezę prostaglandyn i leukotrienów będących mediatorami reakcji zapalnych. Flawonoidy neutralizują także RFT powstające masywnie podczas reakcji zaplanej. Niektóre flawonoidy mogą dodatkowo oddziaływać na komórki układu immunologicznego, hamując proliferację limfocytów, hamując syntezę przeciwciał klasy E, G, M i A oraz limitując uwalnianie cytokin. Mogą także hamować aktywność enzymów lizosomalnych oraz zmniejszać uwalnianie histaminy.

  • estrogenie

Ze względu na podobieństwo w budowie strukturalnej flawonoidów, zwłaszcza z grupy izoflawonów (daidzeina, genisteina) do hormonów steroidowych, wykazują one duże powinowactwo do receptorów estrogenowych alfa, obecnych głównie w gruczole sutkowym, endometrium czy jajnikach, oraz receptorów typu beta zlokalizowanych w mózgu, nerkach, naczyniach krwionośnych, płucach i kościach. Liczne badania wykazały, iż podawanie izoflawonów opóźnia menopauzę oraz ogranicza niekorzystne jej efekty, np. ograniczając osteoporozę.

  • potencjalne właściwości przeciwnowotworowe

Liczne badania wskazują, iż flawonoidy mogą mieć korzystne działanie jako czynniki chroniące przed rozwojem komórek nowotworowych, a także jako związki eliminujące komórki neoplastyczne. Badania wykazują odwrotną korelację pomiędzy ilością spożywanych flawonoidów a zapadalnością na choroby nowotworowe a badania doświadczalne potwierdzają mniejszą częstość występowania guzów u zwierząt, którym podawano flawonoidy z różnych grup. Antynowotworowe działanie flawonoidów upatrywane jest w ich możliwości eliminacji wolnych rodników, hamowaniu aktywności enzymów biotransformacji egzo- i endogennych związków, blokowaniu replikacji DNA poprzez hamowanie polimerazy II DNA i topoizomeraz, hamowaniu cyklu komórkowego, ekspresji białek pro- i antyapoptotycznych czy enzymów zaangażowanych w biotransformację mutagenów i kancerogenów. Ponadto, liczne doniesienia wskazują na możliwość hamowania różnych elementów szlaków komórkowych odpowiedzialnych za proliferację komórek, w tym czynników transkrypcyjnych NF-kB, AP1, kinaz – np.: PKC, czy białek błonowych jak Pgp/MDR1.


Piśmiennictwo:

  1. http://www.ptfarm.pl/pub/File/FP/5_2009/11%20%20flawonoidy.pdf
  2. http://www.hindawi.com/journals/tswj/2013/162750/
  3. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9928450
Osobiste