Что такое флавоноиды в травах
Медицинские интернет-конференции
Языки
Лекарственные растения, содержащие флавоноиды
Григорян Н. А., Барышникова К.Ю.
Лекарственные растения, содержащие флавоноиды
Григорян Н. А., Барышникова К.Ю.
Научный руководитель: к.ф.н., доцент Романтеева Ю.В.
ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава РФ
Кафедра общей биологии, фармакогнозии и ботаники
Лекарственные растения, содержащие флавоноиды
Григорян Н. А., Барышникова К.Ю.
Научный руководитель: к.ф.н., доцент Романтеева Ю.В.
ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава РФ
Кафедра общей биологии, фармакогнозии и ботаники
Актуальность: интерес к данной теме связан с тем обстоятельством, что флавоноиды, будучи эволюционно адекватными организму человека, обуславливают антиоксидантные, ангиопротекторные, гепатопротекторные, желчегонные, диуретические, нейротропные и другие важнейшие фармакологические свойства. Вышеперечисленные фармакологические эффекты в наибольшей степени привлекают ученых в области создания новых растительных лекарственных препаратов.
Цель исследования: провести фармакогностический анализ лекарственного растительного сырья, содержащего флавоноиды (Leonurus L., Polygonumaviculare L.)
Материалом для работы послужило сырье, приобретенное в аптеке следующих фирм ЗАО «Иван чай», ЗАО АПФ «Фито-ЭМ», ОАО «КрасногорскЛекСредства», ПКФ ООО «Фитофарм».
Методы: в исследовании использовались методы макроскопического, микроскопического и фитохимического анализа (качественные реакции на аскорбиновую кислоту, флавоноиды, дубильные вещества).
На основании макроскопического анализа было установлено, что продукция фирм ЗАО «Иван чай», ЗАО АПФ «Фито-ЭМ», ОАО «КрасногорскЛекСредства», ПКФ ООО «Фитофарм» соответствует заявленному. В анализируемой продукции примеси не обнаружены.
Микроскопический анализ подтвердил подлинность исследуемых образцов сырья фирм ЗАО «Иван чай», ЗАО АПФ «Фито-ЭМ», ОАО «КрасногорскЛекСредства», ПКФ ООО «Фитофарм» по всем характерным для нех диагностическим признакам.
На основе проведенного фитохимического анализа в сырье пустырника пятилопастного и горца птичьего были обнаружены аскорбиновая кислота, дубильные вещества, флавоноиды.
По показателям «Упаковка», «Маркировка» продукции заявленных фирм соответствуют требованиям ГФ XI (вып. 1,с 296; вып 2, с 381), ГОСТ 6077-80, ОСТ 64-803-01.
ГК «Униконс»
Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.
«Антисептики Септоцил»
Септоцил. Бытовая химия, антисептики.
«Петритест»
Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.
«АльтерСтарт»
Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.
Статья: Флавоноиды
Флавоноиды — это крупнейший класс растительных полифенолов. С химической точки зрения, флавоноиды представляют собой гидроксипроизводные флавона (собственно флавоноиды), 2,3-дигидрофлавона (флаваноны) изофлавона (изофлавоноиды), 4-фенилкумарина (неофлавоноиды), а также флавоны с восстановленной карбонильной группой (флаванолы). Зачастую к флавоноидам относят и другие соединения С6-С3-С6 ряда, в которых имеются два бензольных ядра, соединенных друг с другом трехуглеродным фрагментом — халконы, дигидрохалконы и ауроны
Среди флавоноидов есть как водорастворимые, так и липофильные соединения, окрашенные преимущественно в жёлтый, оранжевый и красный цвета. Некоторые классы флавоноидов — антоцианины и ауроны — являются растительными пигментами, обуславливающими окраску цветов и плодов растений.
История
Фл авоноид ы известны как растительные пигменты более столетия. Однако первая работа, посвящённая возможной биологической роли флавоноидов для человека, была опубликована лауреатом Нобелевской премии по физиологии или медицине Альбертом де Сент-Дьёрди в 1936 году. Он сообщил, что флавоноид, выделенный из венгерского красного перца, вероятно способствует укреплению ломких стенок кровеносных сосудов. Он предположил, что это соединение относится к витаминам, и предложил для него название «витамин P», которое в дальнейшем не прижилось.
Новая волна интереса к флавоноидам началась в 1990-х годах. Она связана с открытием антиоксидантных свойств флавоноидов и их способности нейтрализовать свободные радикалы.
Классификация флавоноидов
Известно более 6500 флавоноидов. Общепринятая классификация флавоноидов предусматривает их деление на 10 основных классов, исходя из степени окисленности трехуглеродного фрагмента:
Флавоноиды в природе
Флавоноиды играют важную роль в растительном метаболизме и очень широко распространены в высших растениях. Многие флавоноиды — пигменты, придающие разнообразную окраску растительным тканям. Так, антоцианы определяют красную, синюю, фиолетовую окраску цветов, а флавоны, флавонолы, ауроны, халконы — жёлтую и оранжевую.
Они принимают участие в фотосинтезе, образовании лигнина и суберина, в качестве защитных агентов в патогенезе растений, вовлечены в регуляцию процессов прорастания семян, а также пролиферации и отмирания (путем апоптоза) клеток удлиняющихся растущих частей растений. Их многообразие объясняется тем, что в растениях большинство из них присутствует в виде соединений с сахарами — гликозидов. Сахарные остатки могут быть представлены моносахаридами — глюкозой, галактозой, ксилозой и др., а также различными ди-, три- и тетрасахаридами. К сахарным остаткам нередко присоединены молекулы оксикоричных и оксибензойных кислот.
Катехины и лейкоантоцианы бесцветны. Они являются родоначальниками конденсированных дубильных веществ.
Пищевые источники растительных флавоноидов
Флавоноиды широко распространены в еде и напитках растительного происхождения, их много в цедре цитрусовых, луке, зелёном чае, красных винах, пиве тёмных сортов, облепихе, тунбергии и чёрном шоколаде (70 % какао и выше). Из флавонов и флавонолов чаще всего в пищевых продуктах встречается кверцетин, также распространены кемпферол, мирицетин, апигенин и лютеолин.
Содержание флавоноидов в растениях зависит от многих факторов, включая генетические особенности, условия произрастания, степень зрелости и способ хранения, что затрудняет определение норм пищевого потребления флавоноидов. Кроме того, среди учёных нет согласия относительно правильного способа измерения концентрации флавоноидов в пищевых продуктах. Согласно двум исследованиям, проведённым в Дании и Голландии, дневное потребление флавонов и флавонолов в этих странах составляет около 23—28 миллиграмм.
Из отходов производства вин и соков (виноградные выжимки) получают дешёвые и эффективные биоконцентраты флавоноидов.
Зелёный чай
Полифенолы зелёного чая — мощный антиоксидант — один из лучших, наряду с витамином C и Е. По мере нарастания степени ферментации чая (жёлтый — красный — чёрный чай) растёт его аромат, но снижается антиоксидантная активность. Зелёный чай богат кверцетином и кемпферолом.
Биодоступность
Ранее господствовало убеждение, что биодоступность флавоноидов из растительной пищи крайне мала: считалось, что в кишечнике всасываются только флавоноиды в свободной форме (без остатка сахара), которые в природе встречаются относительно редко. Однако последующие исследования на примере отдельных флавоноидов показали, что их биодоступность зависит от источника и намного выше, чем предполагали ранее. Так, глюкозиды (из лука) и рутинозид (из чая) кверцетина абсорбируются в кишечнике намного лучше, чем чистый кверцетин (агликон). При сравнении красного вина, чёрного чая и лука или яблок и лука было показано, что лук является наилучшим пищевым источником кверцетина.
Применение флавоноидов
Флавоноиды — природные красители, пищевые антиоксиданты, дубильные вещества. Ряд флавоноидов обладает антибактериальным (противомикробным) действием.
В качестве лекарственных средств применяются флавоноиды рутин и кверцетин, называемые P-витаминами. Они обладают способностью, особенно выраженной в сочетании с аскорбиновой кислотой, уменьшать проницаемость и ломкость капилляров, тормозят свёртывание крови, и повышают эластичность эритроцитов.
Витамин С и биофлавоноиды: мощные антиоксиданты для глаз
Одним из наиболее важных для нашего организма компонентов является витамин С, также известный как аскорбиновая кислота. Его регулярное употребление необходимо нам для общего поддержания иммунитета, стабилизации функций нервной системы, а также нормального функционирования кровеносных сосудов, в том числе и расположенных в сетчатой оболочке глаза. Но что же такое биофлавоноиды и что их объединяет с витамином С?
В этой статье
Что такое биофлавоноиды?
Биофлавоноиды — это безвредные химические соединения растительного происхождения. Они отвечают за окрас фруктов, овощей и растений и способствуют нормализации проницаемости капилляров. Проще говоря, биофлавоноиды как своеобразные «спутники» сопровождают витамин С, повышая его усвоение организмом и эффективность. Учеными давно было доказано, что совместное попадание в организм витамина С и биофлавоноидов оказывает гораздо более выраженный эффект, чем по отдельности.
Уникальность данных веществ заключается в том, что при попадании на слизистую оболочку или стенки кишечника они приобретают активную форму и способны оказывать огромное влияние на процесс регуляции в клеточных тканях. На сегодняшний день исследователи выделяют более пяти тысяч их разновидностей, которые имеют одинаковую структуру и аналогичные свойства. Все они отличаются друг от друга по цвету и относятся к различным категориям. Так, например, антоцианы придают красную, синюю и фиолетовую окраски, а флавоны, халконы и ауроны — оранжевую и желтую.
Где содержатся биофлавоноиды?
Биофлавоноиды содержатся абсолютно во всех продуктах растительного происхождения: фруктах и овощах, цитрусовых и натуральном соке, ягодах и зелени. Для сравнения, в таких продуктах, как хлеб, яйца, молоко, мясо и рыба биофлавоноиды не могут содержаться ни при каких условиях. Именно поэтому мы рекомендуем Вам как можно чаще употреблять в пищу различные растительные салаты, так как это не только полезно для поддержания тонуса организма, но и для улучшения зрительных функций.
Если же есть их ежедневно не представляется возможным, то врачи могут выписать Вам специальные препараты со свойствами биофлавоноидов. В современных аптеках они представлены в широком ассортименте. Особенно в этом есть смысл в холодное время года, когда фрукты и овощи существенно повышаются в цене, их полезные свойства уменьшаются, а люди все чаще задаются вопросом «Как я могу улучшить свое самочувствие и поднять иммунитет?»
Преимущества цитрусовых биофлавоноидов
Как известно, цитрусовые особенно богаты содержанием витамина С и биофлавоноидов соответственно. Наибольшее их количество содержится в цедре лимона, апельсина, мандарина или грейпфрута. Цитрусовые биофлавоноиды прекрасно справляются с укреплением стенок сосудов, вен и артерий, а также являются очень сильными антиоксидантами. Употребление цитрусовых биофлавоноидов благотворно сказывается на повышении прочности глазных капилляров, стабилизации сердечного ритма, а также снижении уровня холестерина.
Кроме того, цитрусовые биофлавоноиды противостоят развитию сахарного диабета, который в свою очередь может приводить к опасному заболеванию — ретинопатии — поражению глазных сосудов, провоцирующему дистрофию сетчатки, атрофию зрительного нерва и слепоту.
Какие из цитрусовых биофлавоноидов наиболее известны?
Выше мы уже сказали о том, что цитрусовые фрукты и биофлавоноиды неразрывно связаны между собой. Самыми популярными среди них являются такие, как рутин, гесперидин и кверцетин. Рутин — это витамин Р, который просто незаменим для сосудов и вен. Он способствует укреплению стенок капилляров, делая их более прочными, предотвращает наружные кровотечения и может использоваться для лечения глаукомы — повышенного внутриглазного давления. Он содержится не только в цитрусовых, но и в ягодах, например, малине, ежевике, рябине или чернике, а также в красном перце, помидорах, капусте и щавеле.
Гесперидин представляет собой активное вещество, для которого характерны сосудозащищающие и венотонизирующие свойства. В большом количестве он содержится в кожуре апельсина, мандарина и помело. Активное вещество кверцетин также относится к группе витамина Р. Он незаменим при профилактике распространенных офтальмологических нарушений и прекрасно справляется со предотвращением отложений сорбита в хрусталике, тем самым снижая риск его помутнения. Источники — это темные сорта яблок, красный лук, брусника, клюква, а также черная смородина.
Продукты с наибольшим содержанием биофлавоноидов
Помимо цитрусов, наибольшее содержание данных веществ отмечено в черноплодной рябине (400 мг на порцию), винограде (350 мг), сладком красном (примерно 280 мг на порцию) и зеленом перце (около 130 мг). Большое количество содержится в клубнике и брокколи (более 80 мг). Обращаем Ваше внимание, что приведенные значения свойственны сырым продуктам.
Фаршированный или запеченный перец, клубничное варенье или брокколи на пару уже не будут иметь своих первоначальных характеристик. Кроме того, витамин С теряет свои свойства под воздействием света, потому советуем приобретать цитрусовый сок в непрозрачных емкостях. По заявлению врачей, ежедневная детская доза витамина С должна составлять не менее 30 мг для детей, не менее 50 мг для подростков и мужчин, и не менее 40 мг для женщин. По приблизительных подсчетам, такого объема достаточно для покрытия потребностей организма.
Применение и суточные нормы
Мы уже сказали, что биофлавоноиды содержатся во фруктах и овощах. Кроме того, их большое количество присутствует и во фруктовых фрешах. Специалисты рекомендуют обогащать свой ежедневный рацион этими полезными веществами в количестве не менее 2000 мг. Однако, необходимо уточнить, что касается это только цитрусов, так как они отличаются наиболее низкой токсичностью. Если же рассмотреть биофлавоноиды, полученные на основе зеленого чая или кверцетина, то суточная доза не должна превышать 400 мг. Если же речь идет о проантоцианидах — еще одной группе данных веществ — то их ежедневная норма составляет не более 200 мг. Биофлавоноиды, как и лекарственные препараты, не должны употребляться в больших количествах, именно поэтому есть специальные нормы потребления.
Важно знать
Необходимо помнить и о том, что даже применение данных веществ может оказывать воздействие на активность некоторых медицинских препаратов. Так, например, грейпфрутовый сок крайне не рекомендуется использовать для усвоения медикаментов. Им ни в коем случае не стоит запивать никакие лекарства. Помимо прочего, специалисты не советуют употреблять биофлавоноиды в больших количествах беременным женщинам, так как это может стать причиной лейкемии у новорожденного малыша. Не стоит забывать и о том, что передозировка представленных веществ способна вызвать аллергические реакции, например, крапивницу, сенную лихорадку или же стать причиной затрудненного дыхания. Однако, если строго соблюдать рекомендации лечащего врача, то никаких проблем не возникнет.
Биофлавоноиды, как и большинство питательных веществ, очень полезны для здоровья. Они позволяют сохранить здоровыми ногти и волосы, придать свежесть коже, а также предотвратить многие заболевания. Кроме того, их благотворное воздействие на работу зрительных органов уже давно было доказано специалистами. Совсем необязательно приобретать дорогостоящие лекарственные препараты, если можно поддерживать организм в тонусе благодаря биофлавоноидам, которые не только доступны по цене, но и весьма полезны.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ФЛАВОНОИДОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
В группу флавоноидов входит большое количество соединений, важными из которых является витамин Р. Это не индивидуальное вещество, оно представлено смесью веществ близких по химической структуре. Это кверцетин, рутин, эскулин, антоциан и другие (всего около 120 веществ). Благодаря высокой биологической активности, обусловленной наличием в молекуле активных фенольных гидроксильных и карбонильных групп, они подвергаются различным биохимическим изменениях и принимают участие в ряде физиологических процессов.
В 1936 году венгерский ученый Сент-Дьери открыл капилляроукрепляющую активность флавоноидов. С этого момента учеными сырье, содержащее флавоноиды, стало рассматриваться как перспективное для создания на его основе лекарственных препаратов. В настоящее время учеными открыта и другая фармакологическая активность этой группы веществ.
1. Капилляроукрепляющая активность, проявляющаяся в понижении проницаемости капилляров. Согласно исследованиям механизм действия подобен аскорбиновой кислоте – флавоноиды тормозят окисление адреналина, который повышает прочность кровеносных сосудов. Так же флавоноиды способны связывать ионы железа и меди, которые катализируют в крови окисление адреналина.
2. Антиоксидантные свойства. Флавоноиды тормозят свободно-радикальные реакции в организме, тем самым предотвращая процессы старения, а так же патологические процессы при злокачественных новообразованиях и облучении. Установлен синергизм действия аскорбиновой кислоты с полифенолами, поэтому были созданы препараты, содержащие сумму этих веществ – аскорутин, галаскорбин и другие.
3. Желчегонные свойства. Флавоноиды оказывают выраженное действие на секреторную и дезинтоксикационную функцию печени, а так же стимулируют секрецию желчи.
4. Гепатопротекторные свойства. Данный эффект проявляется в ослаблении действия поражающих факторов на гепатоциты. Существенную роль в механизме гепатозащитного действия флавоноидов играет предупреждение ПОЛ в клетках печени. Свойство связывать ионы тяжелых металлов дает возможность использовать флавоноиды в качестве антидотов при отравлениях.
5. Диуретические свойства. Обнаружены для многих флавоноидов, но наиболее ярко выражены у березы бородавчатой, хвоща полевого, василька синего.
6. Гипоазотемическое действие. Данный эффект харатерен для флавоноидов леспедецы головчатой и двухцветной.
7. Противовоспалительные свойства. Оказывают вяжущее действие на слизистые оболочки подобно дубильным веществам, что способствует уменьшению раздражения и ликвидации поверхностных эрозий и изъязвлений.
8. Спазмолитические свойства. Флавоноидные соединения уплотняют мембраны, вследствие чего замедляется всасывание веществ из пищевода. Спазмолитическое действие носит миотропный характер и сходно с действием папаверина.
9. Противоязвенные свойства.
10. Противоопухолевые свойства. Данные соединения оказывают непосредственное влияние на опухоли, повышают чувствительность неопластических тканей к лучевому поражению и потенцируют действие алкилирующих препаратов.
11. Противовирусные свойства.
12. Антимикробные свойства.
Широкий спектр фармакологической активности флавоноидов дает возможность использовать растительное сырье в качестве дополнительного источника витамина Р.
Многие врачи и специалисты по питанию рекомендуют употреблять рутин в количестве от 25 до 50 мг. Есть и такая рекомендация – на каждые 500 мг витамина С 100 мг рутина.
При недостатке витамина Р отмечается повышенная ломкость и проницаемость капилляров, что приводит к точечным кровоизлияниям в коже, слизистых оболочках и в подкожной клетчатке, кровоточивости десен, носа. Такие кровоизлияния чаще возникают в местах, испытывающих давление и иные физические воздействия, а также в сетчатке глаза.
Наблюдаются также боли в мышцах, особенно в плечах и в ногах при ходьбе, быстрая утомляемость. Кожа приобретает синюшный оттенок, часто развивается угревая сыпь, усиливается выпадение волос.
Дефицит витамина P возникает, как правило, в зимне-весенний период при отсутствии в рационе свежих ягод, фруктов, овощей и часто сопровождается нехваткой витамина C. Кроме того, флавоноиды разрушаются при курении и употреблении алкоголя, а также под воздействием аспирина и некоторых других обезболивающих препаратов, кортизона и почти всех антибиотиков, что, разумеется, тоже может привести к нехватке этого витамина в организме.
Передозировка рутина не представляет особой опасности для человеческого организма, так как данный элемент водорастворим и не токсичен. Выводится витамин P из организма естественным путём через почки.
Витамин P в большом количестве содержится в свежих фруктах и ягодах, особенно богаты флавоноидами черноплодная рябина, черная смородина, яблоки, виноград, лимоны и другие цитрусовые, плоды шиповника, чайные листья.
Флавоноиды глазами фармаколога. Антиоксидантная и противовоспалительная активность
Полный текст
Аннотация
Обзор литературы посвящен рассмотрению механизмов антиоксидантного и противовоспалительного действия флавоноидов. При обсуждении антиоксидантного эффекта подробно рассмотрены механизмы скавенирования реактивных форм кислорода, хелатирования переходных металлов, активации антиоксидантных ферментов. В рассмотрении противовоспалительного действия акцент сделан на воздействии флавоноидов на активность факторов и путей транскрипции, участвующих в формировании воспалительной реакции.
Ключевые слова
Полный текст
Интерес к флавоноидам как к антиоксидантным средствам возник в середине 90-х гг. и в значительной степени был обусловлен появлением такого пищевого феномена, как «французский парадокс», который позднее был распространен и на народы других средиземноморских стран [22]. Целый ряд эпидемиологических исследований показал, что у жителей этих стран, несмотря на потребление жирной пищи, зачастую невысокую физическую активность и распространенность курения, особенности питания прямо коррелируют с относительно невысоким процентом сердечно-сосудистых заболеваний и высокой продолжительностью жизни. Изучение диеты людей, населяющих эти страны, показало наличие в их рационе значительного количества разнообразных флавоноидных соединений, главным образом в овощах, фруктах, винограде и красном вине [29, 34, 50, 51, 70, 74]. В последние годы появились основания говорить об аналогичном «азиатском парадоксе», характерном для народов, населяющих Японию и другие страны Юго-Восточной Азии, который обусловлен потреблением рыбы и морепродуктов, а также ряда пищевых продуктов растительного происхождения, в первую очередь сои [66, 87]. При этом принято считать, что наибольшую роль в многообразном влиянии флавоноидов на организм человека играют их антиоксидантные свойства.
Многочисленные исследования, проведенные в основном in vitro, показывают, что флавоноиды могут быть отнесены к неферментным антиоксидантам, способным прямо или косвенно ослаблять или предупреждать клеточные повреждения, вызываемые свободными радикалами [70]. По предложению авторов цитированной работы, флавоноиды могут осуществлять свой антиоксидантный эффект с помощью следующих механизмов:
Не отвергая всех перечисленных выше возможностей, остановимся, по нашему мнению, на основных.
Способность ряда флавоноидов «гасить» РФК связана с особенностями их химического строения и обусловлена необходимостью либо отдавать атом водорода, либо выступать в качестве доноров электрона. В результате этих реакций происходит нейтрализация биологической активности свободных радикалов. Сами же антиоксиданты, отдав атом водорода или электрон, приобретают радикальные свойства. Правда, образовавшиеся при этом радикальные молекулы значительно более стабильны в сравнении с нейтрализуемыми радикалами, что делает их взаимодействие с субстратом маловероятным [8, 56, 57]. Высказывается и иная точка зрения, согласно которой образующийся промежуточный феноксильный радикал не стабилен, и одной из особенностей этого соединения является способность к делокализации неспаренного электрона, то есть к его перемещению в ароматическое кольцо с образованием ряда резонансных структур. Так что образовавшийся радикал может реагировать с другими свободными радикалами [1]. Не исключено, что это обусловливает возникновение у ряда флавоноидов прооксидантных свойств. Существует мнение, согласно которому большое значение имеет механизм отдачи водорода, поскольку процесс переноса электрона требует привлечения более высокой энергии [59]. При этом способность скавенировать свободные радикалы во многом определяется количеством гидроксильных групп и их расположением в молекуле флавоноида. Учитывая изложенное, отметим, что принятый сегодня консенсус относительно связывания флавоноидами свободных радикалов впервые в виде гипотезы был предложен W. Bors et al. еще в 1990 г. [17] и впоследствии поддержан многими исследователями [20, 52, 54, 69, 70]. Выдвинутая гипотеза включает три основных момента, представленных на рис. 1.
Рис. 1. Основные мишени в молекуле флавоноидов, обеспечивающие связывание свободных радикалов, на примере химической структуры кверцетина (модификация J.B. Bubols et al., 2013)
Из рис. 1 следует следующее.
В экспериментах in vitro установлено, что именно те флавоноиды, которые обладают всеми отмеченными особенностями химической структуры, отличаются наибольшей способностью гасить свободные радикалы. К таким полифенолам относятся флавонолы кверцетин и мирицетин, а также флаван-3-олы эпикатехина галлат, эпигаллокатехин и особенно эпигаллокатехина галлат. При этом значительное участие в усилении антирадикальной активности принимает гидроксильная группа в положении 3, которая придает дополнительную активность флавонолам и флаван-3-олам [8].
В то же время можно считать установленным, что антиоксидантная активность присуща агликонам, но не гликозилированным или конъюгированным дериватам флавоноидов. По-видимому, такое различие обусловлено тем, что в процессе гликозилирования, глюкуронизации, сульфатирования и метилирования происходит замещение гидроксильных групп у ароматических колец, ответственных за взаимодействие со свободными радикалами, что, вероятно, снижает антиоксидантную активность [75].
Большое значение в механизме антиоксидантного действия флавоноидов имеет хелатирование металлов переменной валентности. Флавоноиды легко связывают ионы таких переходных металлов, как железо и медь, которые, инициируя перекисное окисление, способствуют образованию свободных радикалов. По мнению многих исследователей, хелатирование металлов является наиболее эффективным путем подавления процессов перекисного окисления флавоноидами [8].
Хорошо известно, что генерация супероксидного радикала происходит под влиянием металлсодержащих NАD(P)Н-зависимых оксидаз и цитоплазматической ксантиноксидазы, локализованных во многих клетках. При этом кислород может превращаться в супероксидный радикал по уравнению:
О2 + Fe2+ или Cu+ → + Fe3+ или Cu2+
Образовавшийся супероксидный радикал быстро дисмутирует с образованием перекиси водорода H2O2, которая, не будучи свободным радикалом, быстро превращается в самый реактивный из оксирадикалов — гидроксильный радикал HO· в соответствии с известной реакцией Фентона:
Fe2+ или Cu+ + H2O2 → Fe3+ или Cu2+ + OH‾ + HO·
Исходным материалом для этой же реакции служит избыток железа, превышающий количество Fe3+, находящееся в связанном состоянии с трансферрином, протеином, транспортирующим железо [39]. Кроме того, супероксидный радикал обеспечивает высвобождение Fe2+из ферритина и содержащих кластеры железо-сера дегидратаз путем редуцирования Fe3+, а также способен редуцировать железо или медь в реакции:
+ Fe3+ или Cu2+ → O2 + Fe2+ или Cu+,
поставляя редуцированные ионы переходных металлов для реагирования с H2O2 [20, 67].
Индуцируемый ионами переменной валентности оксидативный стресс ведет к массивному повреждению белков, липидов и особенно ядер клеток, где молекулы ДНК координатно связаны с различными переходными металлами. Это вызывает разделение нитей ДНК, повреждение нуклеотидов с последующей злокачественной трансформацией, генные мутации либо апоптоз. При этом наибольшее неблагоприятное воздействие производит инициируемое металлами образование гидроксильного радикала HO· [38, 40, 42, 64, 67, 68, 74].
Исходя из вышеизложенного, связывание переходных металлов, главным образом железа и меди, катализирующих образование свободных радикалов и за счет этого инициирующих оксидативный стресс, представляет собой важную антиоксидантную стратегию. Поэтому способность флавоноидов хелатировать металлы переменной валентности оказывается весьма важной.
Сегодня хорошо известно, что многие флавоноиды способны хелатировать переходные металлы, хотя этот механизм менее изучен, чем прямое скавенирование свободных радикалов. Несмотря на существенные различия в хелатирующей металлы активности, выявлен ряд общих молекулярных аспектов рассматриваемого эффекта [35, 67]. Интересно, что в этих реакциях задействованы те же компоненты химической структуры (главным образом катехольная структура кольца B), что и при скавенировании свободных радикалов (рис. 2).
Рис. 2. Предположительные мишени в молекуле флавоноидов для взаимодействия с металлами переменной валентности (по Procházková D. et al., 2011). М — переходный металл
В качестве доказательства приведенных закономерностей отметим, что при использовании циклической вольтметрии флавоноиды лютеолин и кверцетин, содержащие в молекуле катехольный фрагмент, оказались более мощными ингибиторами реакции Фентона, чем байцилеин и нарингенин, в структуре которых этот фрагмент отсутствует [26]. Ведущая роль в связывании железа катехольной группы у кольца B в сравнении с кольцом А была подтверждена и другими исследователями [14, 19, 43]. Роль гидроксилов в 3-м и 5-м положениях в комплексе с 4-оксогруппой в процессе хелатирования железа также была продемонстрирована в эксперименте [47]. Из изученных флавоноидов наибольшей способностью хелатировать металлы, по-видимому, обладает кверцетин. Это полифенольное соединение, как и его сульфоновые водорастворимые дериваты, оказалось способным образовывать комплексы не только с железом и медью, но и с другими металлами, в том числе с кадмием и хромом, что позволяет считать кверцетин не только антиоксидантом, но и потенциальным антидотом при интоксикации солями соответствующих металлов [27, 49, 70, 80]. Достаточно высокая антиоксидантная активность была обнаружена также при образовании металлокомплексов у рутина, катехина, нарингенина, морина и ряда других флавоноидов [8].
Другим механизмом, обеспечивающим благоприятное воздействие флавоноидов на течение оксидативного стресса, является повышение активности антиоксидантных ферментов, которые, как известно, представляют собой основной фактор защиты от электрофильных токсикантов. В многочисленных экспериментах in vitro показана способность этих растительных полифенолов активировать NАD(P)Н: хинон оксиредуктазу (NQO1), супероксиддисмутазу (SOD), каталазу (KAT), гемоксигеназу-1 (HO-1), а также три связанных с глутатионом фермента: глутатионпероксидазу (GPx), глутатионредуктазу (GR), глутатион-S-трансферазу (GST). Это обеспечивает наличие у флавоноидов непрямого антиоксидантного эффекта [41]. Такое действие было выявлено у представителей всех подклассов флавоноидов [35, 64, 135, 186]. Четкий антиоксидантный эффект в разнообразных клеточных культурах, экспрессирующих такие антиоксидантные ферменты, как GPx, GR, GST, SOD, KAT, был зафиксирован при использовании кверцетина, катехина, мирицетина, лютеолина, нарингенина, апигенина, тангеретина, генистеина, флавоноидов какао [18, 44, 46, 58, 63, 65].
Сегодня доминирует мнение, согласно которому стимуляция флавоноидами активности антиоксидантных ферментов обусловлена главным образом взаимодействием с таким транскрипционным фактором, как Nrf2. Редокс-чувствительная сигнальная система Keap1/Nrf2/ARE контролирует внутриклеточный гомеостаз через экспрессию генов иммунного ответа, апоптоза и клеточного цикла, обеспечивая участие в процессах воспаления, канцерогенеза и защиты от различных стрессовых воздействий, в том числе активных форм кислорода [2–6, 10, 12, 28, 33, 79, 84].
Через вовлечение этого сигнального пути происходит активация экспрессии генов антиоксидантных ферментов за счет взаимодействия транскрипционного фактора Nrf2 с цис-регуляторным антиоксидант-респонсивным элементом (ARE). Цистеиновые остатки, присутствующие в структуре Keap1, по-видимому, функционируют как редокс-сенсоры, а некоторые флавоноиды, возможно, могут химически модифицировать цистеиновые тиолы. Это облегчает диссоциацию Nrf2 от Keap1 и последующую его ядерную транслокацию [31, 41]. Попав в ядро, фактор Nrf2, как установлено, связывается с ARE в промоторном регионе многих генов, в том числе и кодирующих экспрессию антиоксидантных ферментов в некоторых типах клеток и тканей [5, 11, 15, 40, 62, 89]. В экспериментах на нокаутных по Nrf2 мышах была зафиксирована нарушенная индукция детоксицирующих ферментов и редокс-регулирующих протеинов [73].
В то же время нельзя не отметить, что одновременно многие флавоноиды обладают определенной прооксидантной активностью. Не исключено, что эта активность пропорциональна количеству гидроксильных групп в молекулах флавоноидов [23]. Именно наличие гидроксильных групп у ароматических колец, по-видимому, способствует повышенному образованию гидроксильного радикала из перекиси водорода через реакцию Фентона [70]. Кроме того, показано, что ряд флавоноидов способен редуцировать переходные металлы: Fe3+в Fe2+ и Cu2+ в Cu+, что, как известно, обеспечивает поставку редуцированных металлов для последующего взаимодействия с H2O2 [33, 68, 76]. Прооксидантные свойства были выявлены у байкалеина, эпигаллокатехина (EGC), эпигаллокатехина галлата (EGCG), кверцетина, морина, мирицетина, катехина и других флавоноидов [67, 71, 77, 88]. Интересно, что одни и те же флавоноиды могут проявлять как антиоксидантные, так и прооксидантные свойства, что, по-видимому, определяется используемой концентрацией и различными условиями окружающей среды [55, 67, 68, 70, 86, 88].
Как относиться к выявленным прооксидантным свойствам флавоноидов? Этот вопрос остается недостаточно изученным и весьма дискуссионным. При этом высказываемые мнения колеблются от необходимости относиться с осторожностью к использованию больших доз флавоноидов до довольно спокойного отношения к их прооксидантной активности [32, 53, 70]. Нельзя не отметить, что существует точка зрения, согласно которой небольшая степень оксидативного стресса, индуцируемая некоторыми флавоноидами, активирует антиоксидантную защиту организма путем стимулирования экспрессии антиоксидантных ферментов и таким образом усиливает процессы клеточной трансдукции и общей цитопротекции [7, 37, 70].
Противовоспалительное действие флавоноидов
Наряду с антиоксидантным действием противовоспалительная активность многих флавоноидов хорошо известна на протяжении многих лет. Более того, не вызывает сомнений, что отмеченные эффекты зачастую тесно связаны, поскольку имеют ряд общих патофизиологических механизмов [7]. В последние годы опубликован ряд серьезных монографий и статей обзорного характера, посвященных противовоспалительному действию флавоноидов [1, 8]. Поэтому, не углубляясь в детали, отметим лишь ряд существенных моментов, имеющих, на наш взгляд, большое значение, в контексте рассматриваемой проблемы.
NF-κB представляет собой гетеродимерный комплекс белков, которые находятся в цитоплазме и неактивны, будучи связанными со специфическим ингибиторным белком IκB. В условиях активации комплекса происходит фосфорилирование белка IκB с помощью специфических киназ IKK и последующей протеасомной деградации. Высвободившийся активный NF-κB поступает в ядро клетки, где связывается со специфической таргетной последовательностью ДНК, определяя процесс транскрипции контролируемых генов [2, 45, 86]. Сегодня ясно, что фактор NF-κB играет ключевую и многогранную роль в развитии воспалительной реакции. С одной стороны, будучи стимулированным рядом провоспалительных цитокинов, таких как TNF-α, ИЛ-6 и др., NF-κB активирует образование арахидоновой кислоты с последующим увеличением синтеза простагландинов, тромбоксанов, простациклинов и лейкотриенов — активных индукторов воспалительного процесса [8]. Следует подчеркнуть, что эффективность данного каскада обеспечивается активностью таких ферментов, как фосфолипаза А2, циклооксигеназа (ЦОГ) и липоксигеназа (ЛОГ), которые наряду с NF-κB служат многообещающими мишенями для действия флавоноидов. И действительно, показано, что целый ряд флавоноидов ингибирует указанные ферменты, нарушая образование эйкозаноидов и ослабляя тем самым развитие воспалительной реакции [1, 8, 25, 36, 52]. С другой стороны, установлено, что фактор транскрипции NF-κB таргетирует гены химокинов, цитокинов, иммунных рецепторов, молекул клеточной адгезии, инициирующие мощный провоспалительный эффект [81]. Поэтому способность флавоноидов ингибировать транскрипционный фактор NF-κB является одним из многообещающих подходов к объяснению механизма противовоспалительного действия этих растительных полифенолов.
Очевидно, нельзя не отметить и возможную роль в развитии воспаления уже упоминавшейся сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE, контролирующей состояние внутреннего гомеостаза посредством регулирования различных этапов клеточной пролиферации, дифференцировки и апоптоза [3, 9, 61]. Регуляторная роль указанной системы в отношении развития воспалительного процесса четко прослеживается в экспериментах на нокаутных по Nrf2 животных [6]. Не исключено, что противовоспалительное действие различных флавоноидов, в том числе флаванолов, флавонолов, изофлавонов, обусловлено активацией системы Keap/Nrf2/ARE [3, 79].
Подводя итоги обзора, отметим, что сегодня не вызывает сомнений благоприятное влияние пищевых флавоноидов на организм человека, обусловленное их высокой биологической активностью. В последние десятилетия установлено, что рассмотренными выше видами действия биологическая активность флавоноидов отнюдь не исчерпывается. Кроме антиоксидантного и противовоспалительного эффектов известны такие виды активности, как противоопухолевая, противоишемическая, антигипертензивная, противодиабетическая, противомикробная, противовирусная, антитромбогенная, эстрогенная, нейротропная и др. Это косвенно подтверждается огромным количеством эпидемиологических исследований, проведенных в последние годы. В то же время существует много проблем, препятствующих как целенаправленному клиническому применению флавоноидов, так и созданию на их основе индивидуальных высокоэффективных лекарственных препаратов. Первая из них определяется особенностями фармакокинетики флавоноидов. Подавляющее большинство выявленных видов фармакологической активности подтверждено в экспериментах in vitro, а достигнуть их адекватной концентрации в организме ввиду особенностей метаболизма удается далеко не всегда. К существенному же повышению дозировки большинство клиницистов относится с оправданной настороженностью по причине возможных и пока не установленных побочных эффектов. Кроме того, механизмы их фармакологического действия, учитывая современные подходы к требованиям доказательной медицины, нуждаются в дальнейшем углубленном комплексном изучении. И все же нам близок оптимистический взгляд на перспективу клинического применения флавоноидов, что, кроме выявленного многообразия биологической активности, обусловлено относительной дешевизной получения лекарственных препаратов и большой распространенностью этих пищевых полифенолов в окружающей нас, то есть близкой нам, природе.