Лекции 1-3. Биофлавоноиды (стр. 3 )

В человеческом организме эволюционно развиты антиоксидантные системы защиты, но иногда вследствие неполной эффективности эндогенных защитных систем и воздействия физиопатологических ситуаций (УФ-радиация, загрязнения атмосферы, табачный дым и др.), когда АФК продуцируются в избытке, возникает необходимость в дополнительном введении в организм антиоксидантов для уменьшения кумулятивных эффектов от оксидантных повреждений.

Хорошо изученными эндогенными антиоксидантами являются витамин Е, аскорбиновая кислота, такие белки как супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза, церулоплазмин. Многие другие вещества также могут действовать как антиоксиданты in vivo, например, b-каротин, карнозин, фитиновая кислота, таурин, билирубин, эстрогены, ретинол, убихинол, мелатонин, флавоноиды и другие полифенольные соединения.

Новая волна интереса к флавоноидам возникла после ряда эпидемиологических исследований, показавших благотворное влияние этих соединений на поддержание здоровья и профилактику, прежде всего, сердечно-сосудистых заболеваний. Множество экспериментальных исследований индивидуальных и суммарных флавоноидов из фруктов, ягод, овощей, чая, вина, одно за другим подтверждали наличие у них антиоксидантного действия. На сегодня еще нет единого стандартизованного метода оценки антиоксидантной активности. Пока существует большое разнообразие используемых моделей окисления, выбора инициирующих реагентов, способов измерения результатов экспериментов. Все это затрудняет проведение сравнительного анализа в широком плане и ограничивает его рамками только методически однотипных исследований.

Во многих работах по измерению антиоксидантной активности (АОА) флавоноидов использовались в качестве радикалов ABTS•+, супероксидный анион-радикал О2· - и гидроксильный радикал HO•. Однако, ABTS•+ не является природным свободным радикалом и не содержится в теле человека; супероксидный анион-радикал О2· - не является сильным оксидантом; результаты, полученные с фотолитически продуцируемым гидроксильным радикалом НО• не совпадали с опытами при продуцировании его системой Fe2+ - H2O2.

На общем фоне имеющихся оценочных критериев АОА флавоноидов наиболее значимыми являются такие показатели, как ТЕАС и величина редокс-потенциала. На примере достаточного массива данных для индивидуальных флавоноидов показана корреляция этих показателей между собой.

В зависимости от строения флавоноидных соединений величины редокс-потенциалов находятся в интервале 0,23-0,75 В (заметим, что речь идет о редокс-потенциалах, отражающих ингибирование процессов ПОЛ, обычно обозначаемого k7). Отсюда можно сделать вывод, что флавоноиды могут выступать в качестве восстановителей по отношению к АФК, редокс-потенциалы которых лежат в диапазоне 2,13 - 1,0 В (табл. 1).

Таблица 1

Редокс-потенциалы некоторых окислительно-восстановительных систем, (В)

АФК	Природные антиоксиданты
О2, H+/HOО·	- 0,46	Витамины С, Е
О2 /О2· -	- 0,33	Дегидроаскорбат/ Аскорбат· -	- 0,17
H2О2, H+ /H2О, HО·	0,32	Аскорбат· -, H+ /Аскорбат -	0,28
О2· -, 2 H+/ H2О2	0,94	a-Тос·, Н+/a-ТосН	0,50
HОО·, H+/ H2О2	1,06	Флавоноиды, FlO·/FlOH
HО·, H+/ H2О	2,31	Кверцетин	0,33
ROО·, H+/ROOH	0,77-1,44	Рутин	0,60
RО·, H+/ROH	1,60	Дигидрокверцетин	0,50
		Катехин	0,57
		Эпикатехин	0,42

В последнее время разрабатывается перспективный путь оценки АОА флавоноидов методом квантово-химического расчета энергий гомолитического отрыва атомов водорода и соответственно энергий образования флавоксильных радикалов ( и др.). Величина энергии отрыва атома водорода является дифференцированным показателем, позволяющим оценивать способность отдельных гидроксильных групп к образованию радикального состояния.

Наше многоплановое исследование АОА дигидрокверцетина, проведенное на различных экспериментальных моделях с использованием хемилюминесцентного метода, показало мембранозащитное действие дигидрокверцетина от процессов ПОЛ ( и др.). Дигидрокверцетин тормозил свободнорадикальное окисление липосом из яичных фосфолипидов, индуцированное ионами Fe2+ или ситемой Fe2+-аскорбат, а также фотосенсибилизированное производными гематопорфирина. По активности дигидрокверцетин сравним с a-токоферолом. Об этом же свидетельствуют их одинаковые по величине редокс-потенциалы, а также близкие значения энергии отрыва атома водорода (у дигидрокверцетина от 4′-ОН группы) (табл. 2).

Таблица 2

Показатели АОА природных антиоксидантов

Соединение	ТЕАС,	Редокс-	Энергия отрыва атома водорода, ккал/моль*
	мМ	потенцал, В	3¢-ОН	4¢-ОН	5-ОН	7-ОН	3-ОН
Кверцетин	4,7	0,3	28,5	32,3	39,1	40,9	26,3
Дигидрокверцетин	1,9	0,5	35,7	32,0	45,8	42,3	52,0
Аскорбат·-,Н+/аскорбат- a-Тос·, Н+/a-ТосН	- -	0,282 0,480	10,3 - 13,8 29,2

* Данные и др.

По показателям ТЕАС и редокс-потенциалу дигидрокверцетин имеет меньшую АОА, чем кверцетин соответственно в 2,5 и 1,6 раза. Однако, по энергии отрыва атома водорода от разных ОН-групп существенной разницы (за некоторым исключением) не наблюдается.

С годами становится очевидным, что ввиду сложности и многообразия связей биофлавоноидов с клеточной средой организма, некоторые устоявшиеся одномерные представления об оценке их АОА уже не могут служить единственной теоретической базой. В настоящее время развиваются более комплексные подходы к оценке АОА биофлавоноидов.

В приближении к условиям организма, где биофлавоноиды проявляют свое действие при совместном присутствии эндогенных антиоксидантов, было проведено экспериментальное изучение взаимодействия флавоноидов с аскорбиновой кислотой. Эта проблема имеет давнюю историю. Сент-Дьёрдьи (1937) наблюдал тесную взаимосвязь этих компонентов и назвал флавоноиды «витамином Р» за их аскорбат-защитную (protective) роль (одна из двух версий происхождения названия). Такой вывод был основан на том, что при лечении цинги у морских свинок аскорбиновой кислотой, её действие значительно усиливалось при добавлении в пищу биофлавоноидов. Однако, из сравнения величин редокс-потенциалов аскорбиновой кислоты и биофлавоноидов (табл. 1), можно сделать обратный вывод. Именно сама аскорбиновая кислота может служить эффективным восстановителем по отношению к флавоноидам и a-токоферолу вследствие того, что она имеет более низкий редокс-потенциал.

Интересные результаты были получены при изучении взаимодействия биофлавоноидов с аскорбиновой кислотой и определении редокс-потенциалов так называемым методом «кинетического моделирования». С помощью радиолиза одновременно генерируются радикалы в смеси биофлавоноидов и аскорбиновой кислоты, вызывающие каскад конкурирующих и параллельных реакций. Константы скоростей равновесных реакций послужили кинетическими данными для расчета редокс-потенциалов ряда биофлавоноидов (мВ, при рН 8,5): кверцетина (398), рутина (275), физетина (214), дигидрокверцетина (83).

Для реакции взаимодействия флавоноидов FlOH с аскорбильным анион-радикалом (АН•) было выявлено различие в скоростях прямой (а) и обратной (б) реакций у разных групп флавоноидов.

FlO - + AH· FlO· + AH-

У флавонов (лютеолин) и флавонолов (кверцетин, рутин) с пирокатехиновой группировкой в кольце В, имеющих более высокий редокс-потенциал по сравнению с аскорбатом (205 мВ при рН 8.3), прямая реакция протекает медленнее, чем обратная. В этом случае флавоноидные соединения способны окислять аскорбат в аскорбильный радикал, т. е. аскорбат выступает в роли восстановителя по отношению к флавоксильному радикалу. У двух флавоноидов - кемпферола и физетина - при почти одинаковых по величине редокс-потенциалах близки скорости прямой и обратной реакций соответственно. Неожиданный случай наблюдался для флаванонола дигидрокверцетина, имеющего более низкий редокс-потенциал по сравнению с аскорбатом. У этого соединения прямая реакция, наоборот, протекает быстрее, чем обратная. Это означает, что дигидрокверцетин способен восстанавливать аскорбильный радикал, таким образом полностью соответствуя исходному предположению А. Сент-Дьёрдьи о так называемой «аскорбат-защитной» функции биофлавоноидов. На примере кверцетина и рутина установлен факт регенерирования флавоноида из флавоксильного радикала FlO· с помощью аскорбильного радикала АН·, переходящего в окисленную форму - дегидроаскорбат А:

FlO· + AH· → FlOН + A

или окисления флавоноидного семихинона FlO• до хинона Fl=O с регенерированием аскорбиновой кислоты АН2:

FlO· + AH· → Fl=O + AН2

Эти виды взаимодействий представляют собой молекулярную суть эффекта синергизма, приводящего к постоянному пополнению флавоноидов, действующих в качестве ловушек радикалов, и ограничению количества флавоксильных радикалов, снижая тем самым развитие вторичных цепных реакций, т. е. снижая прооксидантное действие флавоноидов.

Нельзя не учитывать альтернативную сторону этого процесса, которая заключается в наличии прооксидантного действия аскорбата. Это обстоятельство может иметь негативное значение в тех случаях, когда аскорбат является более важным кофактором, как например, в опытах с цинготными морскими свинками.