Лекции 1-3. Биофлавоноиды (стр. 4 )

Наряду с тем, что флавоноиды являются эффективными радикал-улавливающими агентами, довольно высокий редокс-потенциал флавоксильных радикалов обусловливает отдельные случаи прооксидантного поведения.

Установление антиоксидантного действия флавоноидов in vivo по сравнению с экспериментами на эту тему in vitro представляет собой сложнейшую, порой трудно разрешимую задачу. Прежде всего, перед исследователями возникают очень большие методические трудности. Резко сужается круг биологических объектов анализа (кровь, плазма крови, моча) и во много раз усложняется процедура пробоподготовки к анализу, а сам анализ требует использования современной высокочувствительной физико-химической аппаратуры.

На первых порах основные усилия были сосредоточены на оценке концентрации интактного вещества в плазме крови, полагая, что именно оно и обусловливает уровень антиоксидантного действия. Это давало возможность сравнивать между собой различные флавоноидные соединения или их пищевые источники. Например, по содержанию в плазме мономерных катехинов у испытуемых добровольцев, принимавших одинаковое количество зеленого или черного чая, делался благоприятный вывод в пользу зеленого чая, потому что в этом случае в плазме наблюдается более высокая концентрация катехинов. Однако, этот вывод стал некорректным, как только недавно появились данные о высокой АОА процианидинов черного чая, что не учитывалось в более ранних работах.

Аналогичная ситуация может возникать при сравнении уровней содержания в плазме отдельных флавоноидных компонентов из разных пищевых источников без учета их конъюгатов и метаболитов, обладающих иногда более высокой антиоксидантной активностью, чем родительское вещество.

Более информативной является оценка антиоксидантного действия in vivo путем измерения возрастания антиоксидантной активности плазмы после разового или курсового приема флавоноидсодержащей пищи, напитков, фитопрепаратов с корреляцией этого значения с продолжительностью курса приёма. В этих случаях суммируется действие и интактных флавоноидов и их конъюгатов и метаболитов. При этом нельзя не учитывать то обстоятельство, что в этот результат будут вносить свой вклад (особенно при курсовом приеме) такие специфические маркеры антиоксидантного статуса человека, как аскорбат, глутатион, a-токоферол, b-каротин и др.

Все это соответствует представлению о том, что антиоксидантная защита флавоноидами осуществляется через каскад, включающий эндогенные антиоксиданты. Отмечено, что при длительном потреблении зеленого чая в мембранах эритроцитов нормализуется и даже повышается уровень a-токоферола. Непосредственным свидетельством взаимосвязи с клеточными антиоксидантами служит незамедлительное снижение в плазме крови аскорбата и глутатиона после разового приема катехинов зеленого чая. Причина этого состоит в том, что флавоксильные радикалы могут окислять аскорбат, который в свою очередь, регенерируется глутатионом.

Установление механизма антиоксидантного действия флавоноидов in vivo является ключевой проблемой на протяжении ряда последних лет. К настоящему моменту сформировалась гипотеза о том, что флавоноиды либо улавливают образовавшиеся свободные радикалы (о чем подробно говорилось выше), либо подавляют их образование за счет непосредственного ингибирования энзимов или хелатирования переходных металлов, включенных в процесс их ферментативного продуцирования. При этом может происходить интегрирование этих путей.

Флавоноиды способны ингибировать энзимы ксантиноксидазу и протеинкиназу, ответственные за продуцирование супероксидного анион-радикала. Они могут ингибировать и многие другие ферменты, включенные в генерацию АФК: липоксигеназу, циклооксигеназу, микросомальную монооксигеназу, глутатион-S-трансферазу, митохондриальную сукциноксидазу и НАДФ-оксидазу.

Наиболее основательно изучено взаимоотношение флавоноидов с ксантиноксидазой. Субстратом для ксантиноксидазы является гипоксантин, аккумулирующийся в ишемизированных тканях. Гидроксилирование гипоксантина сопровождается продуцированием супероксидных анион-радикалов и других АФК, которые и являются основной причиной синдрома «ишемия/нарушение реперфузии», охарактеризованного в последние годы для сердца, мозга, кишечника, почек и других органов. Этот феномен заключается в парадоксальном возрастании повреждений в тканях в период реперфузии в органе, подвергшемся относительно небольшому повреждению в период ишемии. Нарушение тканевой реперфузии имеет в своей основе оксидантный механизм, связанный с генерированием кислородсодержащих радикалов, которые в свою очередь могут включаться в развитие многих патологических процессов (воспаления, атеросклероз, рак, старение и др.). В арсенале лекарственных средств очень ограничено число конкурентных ингибиторов ксантиноксидазы. Тем больший интерес представляет тот факт, что флавоноиды также оказались способными ингибировать ксантиноксидазу. Кверцетин показал такой же высокий эффект (94 %) ингибирования, как и аллопуринол - специфический ингибитор ксантиноксидазы. Сайтом специфичности является наличие в структуре флавоноида гидроксильных групп в положениях 5 и 7 кольца А, а также двойной связи в кольце С. По-видимому, 7-ОН-замещенный флавоноидный фрагмент по принципу структурного подобия занимает место С-2 или С-6 гидроксилзамещенных фрагментов ксантина в активном центре энзима (рис. 8).

Рис. 8. Структурные ингибиторы ксантиноксидазы.

Наряду с ингибированием ксантиноксидазы исследуемые флавоноиды одновременно проявляли и радикал-улавливающую способность к супероксидным анион-радикалам. При этом порядок активности менялся в соответствии со структурой флавоноидов.

Рассмотренная ситуация является удачным примером, демонстрирующим возможность «конструирования» лекарственного средства с включением расчетного соотношения флавоноидных компонентов - ингибиторов энзима и «ловушек» супероксидных анион-радикалов.

Структура флавоноидов обеспечивает ещё одно важное свойство, заключающееся в способности к образованию хелатных (клешневидных) соединений с металлами. Сайты связывания ионов металлов - это пирокатехиновая группировка в кольце В и сочетание 4-оксо- с 3-гидрокси-, а также 4-оксо - с 5-гидроксигруппами (рис. 9).

Рис. 9. Возможные сайты хелатирования ионов металла.

Ионы железа и меди могут потенцировать образование АФК, например, высокоагрессивного гидроксильного радикала HО· (реакция Фентон):

H2O2 + Fe2+(Cu+) → HО· + HO - + Fe3+(Cu2+)

Очевидно, что связывание флавоноидами ионов железа или меди может существенно снижать скорость протекания свободнорадикальных процессов.

Вкладом в механизм антиоксидантного действия флавоноидов может служить также их способность выступать в роли структурных антиоксидантов. Недавними работами показано, что подобно холестерину и a-токоферолу, исследуемые флавоноиды встраиваются в гидрофобный кор мембран и сильно снижают текучесть мембранных липидов в области встраивания. Такая локализация в сочетании с повышеннной микровязкостью может создавать пространственные затруднения для диффузии свободных радикалов и, как следствие, приводить к замедлению процессов мембранной пероксидации. Не исключено, что именно поэтому флаванонолы (дигидрокверцетин), несмотря на отсутствие двойной связи в кольце С, проявляют в условиях in vivo более высокую АОА по сравнению с соответствующими флавонолами (кверцетин). Причиной такого «обращения» может быть более высокая степень «комплементарности» неплоской конформационной структуры, например, дигидрокверцетина, с конформацией углеродной цепи жирнокислотных фрагментов фосфолипидов.

Таким образом, вследствие рационального сочетания особенностей электронного и стереохимического строения углеродного скелета и расположения в нем кислородсодержащих заместителей, в молекулах флавоноидных соединений имеется система сайтов, обеспечивающая многофункциональность механизма их антиоксидантного действия.

Пищу следует рассматривать не только как источник

энергии и пластических веществ, но и как весьма

сложный фармакологический комплекс.

3. Флавоноиды как микронутриенты

Вездесущность флавоноидов в каждой фотосинтезирующей клетке растительного царства представляет собой неразгаданный феномен, привлекающий к себе внимание с разных точек зрения. Острый интерес вызывают проблемы взаимоотношения этих соединений с животным миром и, в первую очередь, их роль в жизнедеятельности человеческого организма. Ведь самой жизнью предопределен неотъемлемый факт потребления флавоноидов и человеком и животными с растительной пищей в качестве микронутриентов.

Микронутриенты, присутствуя в пище в минимальных концентрациях, могут оказывать выраженное биологическое действие на различные функции организма. В литературе часто встречается любопытный пример: человек в течение всей жизни съедает в среднем 25 тонн пищевых веществ, при этом на долю микронутриентов приходится только 20-30 кг, т. е. всего лишь около 1 г в день. Интересно, что это количество сопоставимо с количеством лекарственных средств, употребляемых человеком на протяжении жизни.

Главными пищевыми источниками флавоноидов для человека являются фрукты, овощи, пищевые растения, хлебные злаки, орехи, чай и красное вино. Можно отметить тенденцию в принадлежности основных групп флавоноидов к определенным видам пищевых источников (табл. 3).

Таблица 3

Растительные пищевые источники флавоноидов

Группа флавоноидов	Основные источники	Типичные представители (агликоны)
Флавонолы	Салат, лук-порей, брокколи, редис, грейпфрут, черный чай	Кемпферол
	------------------------------------------------ Лук, салат латук, брокколи, клюква, кожура яблок, ягоды, оливки, чай, красное вино	-------------------------------------- Кверцетин
Флавоны	Кожура фруктов	Хризин
	------------------------------------------------ Петрушка, сельдерей	-------------------------------------- Апигенин
Флаваноны	Кожура цитрусовых, мед	Нарингенин
	------------------------------------------------ Цитрусовые, арахис	-------------------------------------- Дигидрокверцетин
Антоцианидины	Вишня, клубника, виноград, малина	Цианидин
	------------------------------------------------ Красный виноград, красное вино	-------------------------------------- Мальвидин
Катехины	Зеленый и черный чай, красное вино, яблоки, ячмень	Катехин, эпикатехин, эпигаллокатехин, процианидины
Изофлавоноиды	Соевые бобы, зеленый горошек	Генистеин, даидзеин

Флавоны и флаваноны часто встречаются совместно в одних и тех же растениях (например, в цитрусовых), однако флавоны и флавонолы обычно не содержатся вместе, также как и флаваноны с антоцианами.