Биологическая активность флавоноидов. Антиоксидантная активность флавоноидов
Одно из более известных свойств флавоноидов – это их превосходная антирадикальная активность, что и используется при снижении действия АФК при инфекциях, воспалении, ожогах или лучевом поражении.
Реакция флавоноидов с АФК характеризуется высокими скоростями, составляющими для OH-радикала – 5х108М-1с-1, для перокисного радикала липидов – 0,18х108 М-1с-1 (кверцетин), несколько ниже для супероксид аниона – 4х104 М-1с-1 (катехин).
Флавоноиды легко и необратимо окисляются до п-гидрохиноновой формы, которая далее обратимо может окисляться до п-хинона. Последний легко полимеризуется в не растворимое соединение. Окисление флавоноидов катализируется ионами тяжелых металлов и под действием света. Промежуточные формы окисления флавноидов могут являться токсичными для клеток, а в процессе их взаимопревращения в ряде случаев образуются АФК (рис. 4).
Рис.4 Окислительно-восстановительные превращения кверцетина (Metodiewa D, et.al., 1999; Меньшикова Е.Б., и др., 2006).
Тем не менее, флавоноиды считают одними из наиболее значимых антиоксидантов, антиоксидантная активность которых возрастает в присутствии аскорбиновой кислоты. Другой причиной высокой антиоксидантной активностифлавоноидов, может быть их ингибирующая активность ряда ферментов, включая гидролазы, например фосфолипазы, оксидоредуктазы, например избирательно ингибируют COX1 или COX2, связанные с воспалительным и репарационным ответами соответственно, ДНК-синтетазы, РНК-полимеразы, фосфатазы, фосфокиназы, оксигеназы, и оксидазы аминокислот. В некоторых случаях, тип ингибирования конкурентный, но чаще это аллостерическое ингибирование. Многие флавоноиды также способны ингибировать цАМФ и цГМФ фосфодиестеразы, в результате чего увеличивается уровень цАМФ, участвующего в различных каскадах. Многочисленные экспериментальные исследования в водных системах позволили выявить следующие наиболее важные для антирадикальной активности структурные элементы молекул флавоноидов: 1) две ОН-группы в положениях СЗ' и С4', 2) двойная связь между 2 и 3 атомами углерода, желательно совместно с карбонильной группой в положении С4 и 3) ОН-группы в положениях СЗ и С5 совместно с карбонильной группой [10].
В молекулах флавоноидов ОН-группа в положении С4' представляет собой наиболее предпочтительную мишень для радикальной атаки, при этом наличие ОН-групп у соседнего атома углерода СЗ' (катехоловая структура) или СЗ' и С5' (галловая структура) облегчает отрыв атома водорода. Между соседними гидроксилами кольца В образуются водородные связи, поэтому соединения, имеющие такие структуры, характеризуются низким окислительным потенциалом и относительно легко образуют радикалы [19, 76]. Кроме того, присутствие opтo-дигидроксильной структуры приводит к большей делокализации неспаренного электрона и повышает стабильность феноксилыюго радикала [10]. Синтезированные на структурной основе флавона соединения, не содержащие ОН-групп в В-кольце, не проявляли существенной антиоксидантной активности в отношении окисления липидных липосом при индукции ионами Fe2+, Fe3+ и 2,2'-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлоридом [5]. Катехоловые структуры также эффективно связывают ионы металлов переменной валентности, препятствуя тем самым их вовлечению в реакции разложения гидроперекисей. Прежде всего это касается катехоловых структур В-кольца, однако при Fe +- и Ре3+-индуцированном окислении, так же, как в отношении ОН-радикалов в реакции Фентона и пероксинитрита, выраженный ингибирующий эффект дают соединения, содержащие ОН-группы в положениях С7 и С8 или С5 и С6 [5, 17, 40]. Замена ОН-групп в положениях С5, С7 или СЗ на O-D-глюкозу приводила к снижению способности флавоноидов ингибировать перекисные и ОН-радикалы, а также ONOO- [40].
Важность двойной связи С2-СЗ для антиоксидантного действия флавоноидов, повидимому, определяется образованием диеновой структуры между атомом кислорода в положении С4 и электронной структурой В-кольца, что приводит к делокализации элек¬тронной плотности по всей молекуле при образовании радикала. Действительно, экспе¬риментальное исследование показало несколько большее смещение в область С-кольца спиновой плотности неспаренного электрона в радикале кверцетина, имеющем ненасыщенную связь С2-СЗ, по сравнению с аналогичным по структуре радикалом таксифолина, у которого эта связь одинарна. Кроме того, наличие двойной С2-СЗ-связи ограничивает подвижность В-кольца и способствует формированию планарной структуры молекулы, что важно для ингибирования ферментативной продукции АКМ, в частности, в ксантин-ксантиноксидазной реакции [9].
Несмотря на большое количество исследований in vitro и несомненный факт наличия флавоноидов в рационе питания человека и животных, убедительных доказательств доминирующего антиоксидантного действия флавоноидов в каких-либо процессах в организме in vivo нет.
Популярные статьи:
Температура растений
Наряду с тепловыми характеристиками окружающей среды необходимо знать температуру самих растений и ее изменения, поскольку именно она представляет истинный температурный фон для физиологических процессов. Температуру растений измеряют с п ...
Гибель от охлаждения и от мороза
При повреждении протоплазмы холодом следует различать, вызвано ли оно самой по себе низкой температурой или же замерзанием. Некоторые растения тропического происхождения повреждаются уже при снижении температуры до нескольких градусов выш ...
Электрофорез белков (общие положения)
Теперь предположим, что с помощью пипетки с отогнутым концом мы ввели в начало трубочки, заполненной Трис-НСl буфером смесь различных молекул белка. Мы знаем, что каждая молекула белка может быть положительно или отрицательно заряжена. Эт ...