Flavonoide - Biologie

Flavonoide sunt un grup de fitochimicale de care aparțin o mare parte a pigmenților florilor. Acestea sunt derivate chimic din structura de bază a lui Flavan (2-fenilchroman) și constau din două inele aromatice legate de un inel tetrahidropiran. Există în jur de 8000 de compuși în natură, a căror diversitate este creată de diferite stări de oxidare în inelul care conține oxigen, diferite substituții pe inelele aromatice și adăugarea de zaharuri (formarea glicozidelor). Biosinteza are loc pe calea acidului shikimic.

biologie

Flavonoidele sunt prezente universal în plante, deci și în alimentația umană. Se spune că au proprietăți deosebit de antioxidante. Mai multe plante care conțin flavonoid sunt utilizate medicamentos.

Flavonoidele au fost descoperite în anii 1930 de către laureatul Nobel Albert von Szent-Györgyi Nagyrapolt și menționate inițial ca vitamina P. „P” din vitamina P înseamnă „factor de permeabilitate”.

Unele plante precum stejarul vopsitorului (Quercus tinctoria), peretele vopsitorului (Reseda lutea) sau dudul vopsitorului (Maclura tinctoria) au fost folosite pentru îngălbenirea în trecut. După identificarea ingredientelor lor, acest grup de coloranți a fost numit flavone, după cuvântul latin flavus pentru galben. Când s-a recunoscut că o mulțime de ingrediente aveau aceeași structură, dintre care multe sunt colorate diferit sau incolore, grupul de substanțe a fost numit flavonoizi. [1]

Apariție

Flavonoidele sunt universale în regnul plantelor și apar la plantele de semințe, precum și la mușchi și ferigi. Formarea flavonoidelor este cunoscută doar din câteva microorganisme, cum ar fi udarea mucegaiului Aspergillus candidus. Animalele nu pot produce flavonoide. Apariția la unele specii de animale, de exemplu în aripile unor fluturi, se datorează ingestiei de flavonoide vegetale cu alimente și depozitării lor în organism. [2] Conform altor informații, flavonoidele sunt limitate la plante. [1]

Structura, diversitatea și subgrupurile

Structura de bază a flavonoizilor constă din două inele aromatice care sunt conectate printr-o punte C3. Inelul A prezintă în principal modelul de substituție a floroglucinei, care indică originea acetogeninei. Inelul B și puntea C3 provin din calea acidului shikimic, inelul B este în mare parte hidroxilat la 4 ', adesea și la 3' sau 3 'și 5'. În marea majoritate a flavonoidelor (cu excepția șabloanelor), puntea C3 este închisă pentru a forma un inel O-heterociclic (inelul C). Structura de bază a flavonoizilor este deci flavanul (2-fenilchroman). Inelul B este rar mutat în poziția 3 (izoflavan, derivat din izoflavone) sau 4 (neoflavan). [1]

Un total de peste 8000 de flavonoizi diferiți au fost deja descriși (începând cu 2006). Proiectarea, în special gradul de oxidare la puntea C3, servește la subdivizarea flavonoidelor în diferite subgrupuri. [1]

Flavonoidele sunt împărțite în diferite grupuri în funcție de gradul de oxidare al punții C3. Șase subgrupuri majore se găsesc în majoritatea plantelor superioare: calconi, flavoni, flavonoli, flavandioli, antocianidine și tanini condensați. Auronii sunt foarte obișnuiți, dar nu omniprezenți. Izoflavonele (în special la Fabaceae) și 3-deoxi-antocianidinele, care sunt utilizate ca precursori ai flobafenelor, de exemplu, sunt limitate la câteva grupuri Vitis vinifera, Arachis hypogaea și Pinus sylvestris sunt formate. [3]

Diversitatea structurală a flavonoizilor se datorează numărului mare de modele de substituție pe inelele A și B, precum și faptului că flavonoidele nu sunt de obicei libere, ci mai degrabă ca glicozide. Au fost identificate peste 80 de zaharuri diferite. 179 glicozide diferite au fost descrise pentru quercetin. [4]

Exemple de structură de bază
Șalconii Isoliquiritigenin, xanthohumol
Flavone Luteolină, apigenină
Flavonoli Morin, quercetin, rutin, kaempferol, myricetin, isorhamnetin, fisetin
Flavanols Catehină, galocatechină, epicatechină, epigalocatechină galat
Flavanones Hesperetin, naringenin, eriodictyol
Flavanols Taxifolin
Izoflavone Genistein, Daidzein, Licoricidin
Antocianidine (antocianine) Cianidină, delfinidină, malvidină, pelargonidină, peonidină, petunidină
Aurone Aureusidin

biosinteza

Punctul de plecare pentru biosinteza flavonoidelor este aminoacidul aromatic fenilalanină, care se formează pe calea acidului shikimic. Fenilalanina este transformată în fenilalanină amoniac liasă (PAL) trans-Transformat în acid cinamic. La rândul său, acesta este hidroxilat în acid p-cumaric de 4-hidroxilaza acidului cinamic. Această cale este comună tuturor fenilpropanoizilor. Acidul p-cumaric este activat în cinamoil coenzima A. [5]

În etapa următoare, se formează al doilea inel aromatic: enzima calcona sintază (CHS) formează calcona din cinamoil-CoA și trei molecule de malonil-coenzimă A, care provin din calea de sinteză a acizilor grași. Calcona este în echilibru cu flavanona prin acțiunea calconei izomerazei (CHI). Aceasta închide al treilea inel. [5]

Cele trei enzime cheie (PAL, CHS și CHI), precum și parțial enzimele etapelor ulterioare de sinteză sunt prezente ca complexe enzimatice. Complexul se află probabil pe latura citosolică a reticulului endoplasmatic. [3]

Diferitele căi duc de la flavanonă la flavone, flavonoli, izoflavone și antocianidine. [5]

Biosinteza flavonoidelor este indusă de lumină; depozitarea are loc în principal în vacuol. [6]

Majoritatea enzimelor implicate în biosinteza flavonoidelor provin din trei clase de enzime care se găsesc în toate organismele: dioxigenazele dependente de oxoglutarat, reductazele dependente de NADPH și hidroxilazele citocromului P450. Cele două enzime cheie CHS și CHI aparțin unor familii diferite. CHI este probabil să fie unic pentru plante atât în ​​ceea ce privește secvența, cât și structura tridimensională. CHS, la rândul său, aparține superfamiliei sintetazelor polichidice vegetale. [3]

importanţă

Diferitele flavonoide îndeplinesc o multitudine de funcții în plante.

Flavonoidele formează cel mai important grup dintre pigmenții florilor și servesc la atragerea polenizatorilor. Antocianidinele oferă o varietate de culori, de la portocaliu la roșu până la albastru. Toate florile care conțin antocianidină conțin, de asemenea, flavone și/sau flavonoli, care servesc la stabilizarea antocianidinelor, dar, în concentrații mai mari, provoacă schimbarea culorii florilor în zona albastră. Culoarea florii galbene este mai puțin cauzată de flavonoide. Flavonolii precum gossypetin și quercetagetin sunt pentru culoarea florii galbene Gossypium hirsutum, Primula vulgaris și unele compozite ca Crizantema segetum responsabil. Chalcone și Aurone provoacă culoarea galbenă a florilor în alte asterite, cum ar fi Coreopsis și Dalie și în alte nouă familii de plante. Flavonoidele galbene se găsesc adesea în familia margaretelor împreună cu carotenoizii galbeni. 95% din culoarea florii albe este cauzată de flavonoide: flavone precum luteolina și apigenina și flavonoli precum kaempferol și quercetină, flavonolii absorbindu-se oarecum mai departe în intervalul de unde lungi. [7]

Taninurile condensate interacționează cu glicoproteinele din saliva erbivorelor și au un efect astringent. Acestea reduc digestibilitatea plantelor și astfel descurajează mulți potențiali erbivori. [2]

Alte flavonoide acționează ca protecție împotriva erbivorelor (repelenți). Pentru insectele specializate, astfel de flavonoide sunt la rândul lor stimulente pentru hrănire. [2] În special, glicozidele flavonei și flavonolului, de exemplu pe bază de rutină, quercitrin și izoquercitrin, sunt toxice pentru insecte, în timp ce nu sunt toxice pentru animalele superioare. Creșterea diferitelor omizi este redusă dramatic în prezența, de exemplu, a izoquercitrinei în dietă, la 10% din grupurile martor. Acești flavonoizi se găsesc în principal în plantele erbacee și ar trebui să înlocuiască taninurile condensate ale plantelor lemnoase. [A 8-a]

Flavonele și flavonolii acționează în special ca protecție împotriva radiațiilor UV și a luminii cu unde scurte. [2] Sunt depuse pe suprafața frunzelor sub formă liberă de plante în locații extreme, cum ar fi zonele aride sau alpine, adesea sub formă de acoperiri asemănătoare făinii. În acest fel, previn distrugerea fotooxidativă a membranelor și a pigmenților fotosintetici. Datorită lipofilicității lor, ele reduc și colonizarea suprafeței frunzelor cu microorganisme. Flavonoidele au, de asemenea, efecte directe antivirale, antibacteriene și antifungice. [9]

Anumiți flavonoizi din plante joacă un rol în reglarea expresiei genelor în bacteria nodulului Rhizobium. [2]

Flavonoidele puternic metoxilate se găsesc adesea în exsudații de muguri și în alte secreții lipofile. Au un efect fungicid, la fel ca nobiletina din Citrice-Sul. [2]

Flavonoidele servesc ca laitmotiv structural pentru dezvoltarea liganzilor selectivi ai receptorilor GABAA. [10]

Flavonoizi în alimente și medicamente

alimente

Oamenii iau în hrană cantități mai mari de flavonoizi. Aproximativ două treimi din cele aproximativ un gram de substanțe fenolice pe care le consumă oamenii sunt flavonoide. „Se crede că, datorită efectelor lor antioxidante, care in vitro de ex. T. este mai puternic decât cel al antioxidanților cunoscuți, cum ar fi vitamina E, au o influență semnificativă asupra sănătății umane. "[1]

Studiile epidemiologice au arătat un risc mai scăzut de apariție a diferitelor boli cu aport mai mare de flavonoide, inclusiv a mortalității prin boli cardiovasculare. Flavonoidele acționează asupra metabolismului acidului arahidonic și, astfel, asupra coagulării sângelui. Studiile epidemiologice nu au arătat nicio legătură cu cancerul, cu excepția cancerului pulmonar, al cărui risc este redus în principal prin aportul de flavonoid din mere. [4]

Un efect mutagen sau genotoxic a fost demonstrat pentru unii compuși în testele in vitro. Cu toate acestea, nu există dovezi de toxicitate la om; experimentele pe animale nu au arătat niciun efect cancerigen al flavonoidelor. [4]

Anumiți flavonoizi duc la o inhibare puternică a monooxigenazelor dependente de citocromul P450 (enzime de fază I), în timp ce altele duc la activare. De asemenea, poate apărea o activare dependentă de doză a enzimelor de faza II. Toate acestea pot duce la interacțiuni medicamentoase, cum ar fi grapefruitul. [4]

Utilizare medicală

Mai multe medicamente care conțin flavonoide sunt utilizate terapeutic, precum și unele substanțe pure. Sunt utilizați ca agenți venosi datorită efectului lor protector vascular, edem-protector, ca agenți cardiovasculari datorită efectului lor inotropic pozitiv, antihipertensiv, ca diuretice, ca spasmolitice pentru afecțiunile gastro-intestinale și ca terapeutice hepatice. Efectul său este atribuit în principal proprietăților sale antioxidante și inhibării enzimelor. [1]

Epidemiologic, precum și majoritatea studiilor in vivo, indică faptul că flavonoidele au o influență pozitivă asupra diferitelor boli cardiovasculare. În mod tradițional, aceste efecte au fost atribuite doar activităților lor antioxidante. Cu toate acestea, pe lângă legarea directă a speciilor reactive de oxigen (ROS), există o serie de alte efecte care, în concentrații realizabile farmacologic, au și un efect pozitiv asupra influenței cardiovasculare a flavonoizilor, cum ar fi de ex. Taxifolina poate fi responsabilă. Acestea includ, în special, inhibarea enzimelor care formează ROS, inhibarea funcției plachetare, inhibarea activării leucocitelor și proprietăți vasodilatatoare. [11]

Printre numeroasele efecte ale flavonoidelor care au fost demonstrate în testele in vitro și in vivo, cele mai importante sunt: ​​[1]

  • efect antialergic și antiinflamator
  • efecte antivirale și antimicrobiene
  • efect antioxidant
  • efecte anti-proliferative și anticancerigene

Flavonoidele funcționează prin mai multe mecanisme de acțiune. Accentul se pune pe interacțiunea cu ADN-ul și enzimele, activarea celulelor, proprietatea lor de eliminare a radicalilor liberi și influențarea diferitelor căi de transducție a semnalului în celule (NF-κB, MAPK). Flavonoidele inhibă peste treizeci de enzime din corpul uman. Acestea activează diferite tipuri de celule din sistemul imunitar. Ultimele două proprietăți sunt responsabile de efectele antiinflamatorii ale flavonoidelor. [1]

Următorii flavonoizi sunt folosiți ca substanțe pure ca agenți venosi: [1]

  • Bioflavonoide citrice, hesperidină
  • Diosmin
  • Rutina și hidroximetil rutinosida

Printre medicamentele predominante sunt cele care conțin glicozide flavonol și glicozil flavone. Medicamentele importante care conțin cantități mari de flavonoide sunt: ​​[1]

  • Flori de arnica (arnica)
  • Frunze de mesteacan (mesteacan argintiu, mesteacan)
  • Iarbă de hrișcă (Fagopyrum esculentum)
  • Frunze de Ginkgo (Ginkgo)
  • Ierbă Goldenrod (din Solidago virgaurea, Solidago gigantea și Solidago canadensis)
  • Floarea de bătrân (soc negru)
  • Conuri de hamei (hamei adevărați)
  • Flori de mușețel (mușețel)
  • Flori laba pisicii (laba pisicii comune)
  • Extract de zada (Taxifolin)
  • Ierburi și flori Meadowsweet (Meadowsweet)
  • Fructe de ciulin de lapte (ciulin de lapte)
  • Pasiunea (din Passiflora incarnata)
  • Coaja de portocala amara (portocala amara)
  • Flori de gălbenele (gălbenele)
  • Mușețel roman
  • Frunze de viță roșie (Vitis vinifera)
  • Flori de șofrănel (șofrănel)
  • Iarbă de panselă (Viola arvensis și Viola tricolor)
  • Rădăcină de lemn dulce (lemn dulce)
  • Frunze de păducel cu flori (mai multe specii de păducel)