Artykuły w Czytelni Medycznej o SARS-CoV-2/Covid-19

Chcesz wydać pracę doktorską, habilitacyjną czy monografię? Zrób to w Wydawnictwie Borgis – jednym z najbardziej uznanych w Polsce wydawców książek i czasopism medycznych. W ramach współpracy otrzymasz pełne wsparcie w przygotowaniu książki – przede wszystkim korektę, skład, projekt graficzny okładki oraz profesjonalny druk. Wydawnictwo zapewnia szybkie terminy publikacji oraz doskonałą atmosferę współpracy z wysoko wykwalifikowanymi redaktorami, korektorami i specjalistami od składu. Oferuje także tłumaczenia artykułów naukowych, skanowanie materiałów potrzebnych do wydania książki oraz kompletowanie dorobku naukowego.

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu tutaj
© Borgis - Postępy Fitoterapii 2/2009, s. 113-121
Romuald Czerpak1, 2, *Anna Pietryczuk1, 2, Agata Jabłońska-Trypuć2, Katarzyna Obrębska2
Aktywność biologiczna izoflawonoidów i ich znaczenie terapeutyczne i kosmetyczne
BIOLOGICAL ACTIVITY OF ISOFLAVONOIDS AND THEIR THERAPEUTICAL AND COSMETICAL APPLICATION
1Zakład Biochemii Roślin i Toksykologii, Instytut Biologii, Uniwersytet w Białymstoku
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Romuald Czerpak
2Zakład Nauk Biologicznych Wyższej Szkoły Kosmetologii i Ochrony Zdrowia w Białymstoku
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Romuald Czerpak
Summary
Isoflavonoids are a group of chemical compounds which is widely distributed in a vegetable world. Their biological activity has found remarkable pharmaceutical, therapeutic, dietary and nutritional applications. They have also been found as useful cosmetic ingredients. Isoflavonoids make a group of natural, chemical compounds with non-steroid structure and estrogenic, anti-estrogenic, antioxidant, anticarcinogenic, preservative, anti-inflammatory, detoxication and immunological properties. They also regulate cells proliferation. Recently an increasing interest in isoflavoinoids, especially genistein, daidzein and biochanin A was observed. Numerous scientific investigations of the activity of this compounds indicate that isoflavonoids are useful in therapy and prophylaxis of many diseases, for example: diabetes, cancer, allergy, inflammation, bacterial and viral infections, cholesterol and triglyceride excess and reproductive system disorders. They are also used in cosmetic, because they delay the onset of ageing in human skin cells, stimulate collagen biosynthesis in fibroblasts and accelerate epidermis cells regeneration. Scientific research has confirmed that isoflavonoids are used in therapy of osteoporosis, excessive angiogenesis, lipid peroxidation in blood, fertility disorders, addictions and many other diseases. Future research should focus on the molecular aspects of their action in cells and possible side effects caused by isoflavonoids.
Wprowadzenie
Izoflawonoidy stanowią jedną z ważniejszych grup flawonoidów, które są coraz częściej stosowane do celów kosmetycznych i terapeutycznych. Najbardziej rozpowszechnione są u roślin należących do rodzin: paprotkowate ( Polypodiaceae), cyprysowate ( Cupressaceae), liliowate ( Liliaceae), trawy ( Gramineae), brzozowate ( Betulaceae), rdestowate ( Polygonaceae), jaskrowate ( Ranunculaceae), bobowate ( Fabaceae), jasnowate ( Lamiaceae), różowate ( Rosaceae), selerowate ( Apiaceae) i motylkowate ( Papilionaceae) (1, 2).
Do najbardziej znanych izoflawonoidów, ważnych pod względem terapeutycznym i kosmetycznym o dużej aktywności biologicznej, należą: genisteina, daidzeina, formononetyna, biochanina A, glicyteina, pueraryna, kumestrol należący do kumestanów i ekwol jako metabolit daidzeiny (ryc. 1). Ich struktura chemiczna jest bardzo zbliżona do 17-β-estradiolu i wykazują one aktywność estrogenną. Dlatego też nazwano je fitoestrogenami. Izoflawonoidy występują głównie w wakuolach komórkowych w postaci wolnej lub glikozydowej, związanej najczęściej z 1 do 5 cząsteczek cukrów prostych, bądź kwasów cukrowych. Spotykane są także połączenia estrowe izoflawonoidów przeważnie pochodne acetylowe i malonylowe.
Ryc. 1. Wzory strukturalne najbardziej znanych izoflawonoidów oraz β-estradiolu (4, 9, 11, 29).
Pod względem chemicznym są to związki aromatyczne polifenolowe, których podstawowa struktura składa się z difenylopropanu (C6–C3–C6), w którym oprócz dwóch pierścieni benzenowych A i B znajduje się trzeci pierścień C powstały z połączenia trójwęglowego łańcucha z atomem tlenu. Układ pierścieniowy A pochodzi z acetylo~CoA, zaś układ fenylopropanu tworzy się ze szlaku kwasu szikimowego (1, 3, 4).
Estrogenne działanie głównego izoflawonoidu genisteiny opisano po raz pierwszy w 1931 roku po wyizolowaniu tego związku z janowca barwierskiego ( Genista tinctoria). Obecnie znanych jest ponad 300 gatunków roślin naczyniowych zawierających izoflawonoidy. Do najbogatszych źródeł izoflawonoidów należy zaliczyć: soję, soczewicę, groch włoski, fasolę szparagową, wąkrotę azjatycką, owies, chmiel, janowiec, kudzu, śliwę tarninę, lukrecję, lucernę i różne gatunki koniczyny. Od wielu lat izoflawonoidy stosowane są w dietetyce, kosmetyce i terapii niektórych chorób. W ostatnich latach obserwuje się coraz większe zainteresowanie izoflawonoidami, głównie genisteiną, daidzeiną i biochaniną A, ze względu na ich duży zakres aktywności biologicznej i farmakologicznej, zwłaszcza estrogenopodobnej (1, 2, 4).
Aktywność biologiczna izoflawonoidów na poziomie komórkowym i organizmalnym
Ze względu na chemiczne podobieństwo izoflawonoidów do żeńskich hormonów płciowych wykazują one zdolność łączenia się z receptorami estrogenowymi w jądrze komórkowym, co w efekcie prowadzi do ekspresji wielu genów, mających istotny wpływ na procesy fizjologiczno-metaboliczne organizmu ludzkiego bądź zwierzęcego. Receptory estrogenowe α i β wiążą nie tylko specyficzne ligandy pochodzenia endogennego, ale także podobne strukturalnie syntetyczne bądź naturalne związki, które hamując aktywność enzymu aromatazy przeciwdziałają przemianie androstendionu w estron. Związki te mogą działać jako agoniści bądź antagoniści wobec receptora estrogenowego, konkurując z estradiolem o miejsce wiązania. Obecność pierścienia fenolowego w analogicznej strukturze chemicznej fitoestrogenu jest niezbędnym warunkiem wiązania go z tym receptorem. Fitoestrogeny działają również poprzez mechanizmy nie związane z receptorami estrogenowymi (3, 5-13).
Powinowactwo poszczególnych izoflawonoidów do receptorów estrogenowych jest uzależnione od wielu czynników egzo- i endogennych środowiska. W organizmie ludzkim albo zwierzęcym, a także w glebie bądź wodzie, fitoestrogeny głównie pod wpływem działania enzymów przewodu pokarmowego i bakterii ulegają różnorodnym przemianom metabolicznym. Do niedawna uważano, że związki flawonoidowe, w tym także izoflawonoidy, wędrują przez przewód pokarmowy w niezmienionej formie, ulegając tylko enzymatycznej deglikozylacji. Badania ostatnich lat wykazały, że w absorpcji związków flawonoidowych uczestniczą co najmniej dwa elementy metaboliczne funkcjonujące w jelicie cienkim poprzez mechanizm hydrolityczny i transportowy. W błonach komórkowych kosmków jelita działa hydrolityczny enzym florydzyna, oznaczony symbolem LPH, a także zależny od obecności jonów sodowych przenośnik glukozy (SGLT1). W pierwszej reakcji uwalniane aglikony w bezpośrednim sąsiedztwie błony komórkowej na zasadzie dyfuzji wnikają do cytozolu. Wewnątrz komórki aglikony izoflawonoidowe są wiązane z kwasem glukuronowym albo anionem siarczanowym, a tylko niewielka część wiąże się z receptorami estrogenowymi, kinazami białkowymi lub topoizomerazami. Nadmierna ilość izoflawonoidów ulega w organizmie działaniu enzymów oksydacyjnych, głównie cytochromów, co zapoczątkowuje kaskadę reakcji ich degradacji (1, 4, 9, 14).
Środowisko, w którym żyją organizmy, zwłaszcza woda i gleba, mogą zawierać znaczne ilości związków estrogenowych, głównie fitoestrogenów pochodzących z rozkładu roślin i produktów wytworzonych przez człowieka. Poza tym niektóre grzyby, zwłaszcza pasożytnicze, wytwarzają tzw. mykoestrogeny, np. zearalenon, zearalenol oraz anteridiol i oogoniole – hormony płciowe grzybów z rodzaju Achlya i wiele innych. Znaczną grupę estrogenów środowiskowych stanowią ksenoestrogeny wytwarzane syntetycznie przez człowieka do celów terapeutycznych, kosmetycznych bądź dietetycznych. Większość estrogenów środowiskowych wykazuje znaczną aktywność biologiczną w stosunku do organizmów w nim żyjących zwłaszcza w hydrosferze, co ma istotny wpływ na kształtowanie stosunków ekologicznych i interakcji między organizmami. Na przykład doświadczalnie stwierdzono w hodowli glonu jednokomórkowej zielenicy Chlorella vulgaris stymulujący wpływ biochaniny A na wzrost i zawartość barwników chlorofilowych i karotenoidowych oraz metabolizm, głównie aktywację fotosyntezy (1, 9, 14, 15).
Oprócz działania poprzez system receptorowy komórek, izoflawonoidy są skutecznymi inhibitorami aktywności topoizomeraz I i II DNA oraz helikazy rozplatającej podwójną nić DNA, aby udostępnić miejsce dla enzymów replikacyjnych, bądź transkrypcyjnych. W ten sposób następuje zahamowanie procesów replikacji albo transkrypcji, a w efekcie zahamowanie procesu podziału komórek, ich proliferacji i wzrostu. Izoflawonoidy, podobnie jak pozostałe flawonoidy, wykazują silne właściwości antyoksydacyjne i dlatego jako naturalne antyoksydanty hamują reakcje utleniania i neutralizują wolne rodniki, przeważnie nadtlenkowe i wodoronadtlenkowe, które tworzą się najczęściej przy nadmiernej oksydacji nienasyconych kwasów tłuszczowych. Łatwo oddając wodór ze swoich grup hydroksylowych, redukują nadtlenki i wodoronadtlenki. Poza tym działają stymulująco na aktywność różnych enzymów antyoksydacyjnych, np. katalazy, peroksydazy glutationowej, dysmutazy nadtlenkowej i reduktazy glutationowej. Wszystkie flawonoidy ze względu na swoją strukturę chemiczną wykazują łatwość wiązania kompleksowego kationów metali, zwłaszcza dwuwartościowych, które katalizują reakcje utleniania. W ten sposób eliminowane są czynniki katalityczne reakcji utleniania zapoczątkowujące wolnorodnikowe reakcje łańcuchowe, które powodują uszkodzenie komórek i zakłócenia w funkcjonowaniu procesów fizjologiczno-metabolicznych (3, 5, 7, 8, 11, 12, 16, 17).
Fitoestrogeny mogą oddziaływać także na układ nerwowy, hormonalny, krwionośny, kostny i immunologiczny. W badaniach doświadczalnych wykonanych na myszach i szczurach stwierdzono między innymi zmiany w zachowaniu seksualnym oraz osłabienie agresji i spotęgowanie zachowania obronnego. Prócz tego w korze mózgu wykazano zwiększoną ekspresję genu odpowiedzialnego za biosyntezę enzymu acetylotransferazy cholinowej. Stwierdzono, że niektóre izoflawonoidy, np. daidzeina, działają hipoglikemicznie, gdyż wzmagają syntezę i wydzielanie hormonu insuliny, a także osłabiają jej wchłanianie poprzez hamowanie aktywności α-amylazy i α-glukozydazy – enzymów rozkładających skrobię w przewodzie pokarmowym. Stwierdzono również hamujące działanie fitoestrogenów na biosyntezę glukozy, czyli na glukoneogenezę w hepatocytach wątroby. Fitoestrogeny jako chemiczne analogi estrogenów wykazują duży wpływ na rozwój i funkcjonowanie żeńskiego układu rozrodczego człowieka i zwierząt, co ma istotny wpływ na rozrodczość i zachowanie seksualne. Stwierdzono także oddziaływanie fitoestrogenów na strukturę chemiczną krwi i naczyń krwionośnych. Na przykład genisteina jest inhibitorem mikrosomalnej peroksydacji lipidów oraz angiogenezy. Wykazują też wpływ na procesy metaboliczne i mineralizację, głównie odkładanie fosforanów wapnia w kościach, a także aktywują procesy odpornościowe. Niektóre izoflawonoidy, zwłaszcza genisteina i daidzeina, hamują proliferację niektórych komórek nowotworowych oraz indukują w nich proces apoptozy. Wykazują także działanie przeciwzapalne, antyalergiczne i hamujące rozwój niektórych wirusów. Na przykład genisteina hamuje tworzenie się tlenku azotu (NO) stymulowanego przez cytokiny, co ma istotne znaczenie w osłabianiu procesów zapalnych. Dlatego też w ostatnich latach izoflawonoidy, zwane potocznie fitoestrogenami, mają coraz większe znaczenie w terapii, kosmetyce i profilaktyce niektórych chorób człowieka (1, 9, 18-39).
Znaczenie terapeutyczne i kosmetyczne izoflawonoidów
Izoflawonoidy pochodzenia roślinnego, głównie genisteina, daidzeina, biochanina A, formononetyna, glicyteina, pueraryna i kumestrol, charakteryzują się szerokim zakresem aktywności biologicznej i farmakologicznej o dużej skuteczności działania leczniczego, kosmetycznego, bądź profilaktycznego. Poza ich działaniem jako fitoestrogenów, charakterystycznym dla hormonów płciowych, zwłaszcza 17-β-estradiolu, niektóre z nich wykazują właściwości antymutagenne, przeciwnowotworowe, przeciwutleniające, przeciwbakteryjne, przeciwgorączkowe, hipotensyjne, spazmolityczne, przeciwzapalne, antyalergiczne, immunostymulujące, przeciwmiażdżycowe i wiele innych. Dlatego coraz więcej ośrodków naukowych i medycznych w Europie, USA, Kanadzie, Chinach i Japonii zajmuje się szczegółowym poznaniem molekularnych mechanizmów działania izoflawonoidów pod kątem wykorzystania ich w terapii, bądź profilaktyce różnych chorób, a także w kosmetyce w celu poprawienia jakości i wyglądu zewnętrznego skóry i jej wytworów. Medyczne badania dietetyczno-statystyczne wykazały, że u ludzi mieszkających w Japonii i innych krajach Dalekiego Wschodu, których dieta jest bogata w składniki pokarmowe o dużej zawartości izoflawonoidów, zachorowalność na raka piersi i prostaty jest o wiele mniejsza w stosunku do ludności zamieszkałej w Europie i Ameryce Północnej (1, 3, 4, 14, 18, 37, 40-45).
Podobieństwo strukturalne izoflawonoidów, szczególnie daidzeiny i genisteiny, do płciowych hormonów steroidowych powoduje, że łatwo wiążą się one z receptorami estrogenów, a także androgenów, najprawdopodobniej na zasadzie mechanizmu kompetycyjnego. Fitoestrogeny te w stężeniach fizjologicznych, w zakresie od 10 nM do 1 μM, stymulują proliferację komórek normalnych oraz rakowych. Natomiast w stężeniach większych, przekraczających 10 μM, działają hamująco na podziały komórek nowotworowych, nawet w 50% na wzrost guza nowotworowego spowodowanego chemicznymi związkami rakotwórczymi środowiska.
Doświadczalnie wykazano, że w dużych stężeniach genisteina wiąże się z receptorami androgenów i hamuje aktywność biologiczną hormonów męskich, głównie testosteronu i dihydrotestosteronu, obniżając w granicach 50-80% stymulujący wpływ tychże hormonów na rozwój raka prostaty, a także raka gruczołu mlekowego. Stwierdzono też, że genisteina i daidzeina stosowane w dużych stężeniach hamują aktywność kinaz białkowych tyrozyno-swoistych, które odgrywają ważną rolę w stymulacji procesów proliferacji różnego typu komórek, w tym także nowotworowych. Jest to jeden z dodatkowych mechanizmów działania przeciwnowotworowego izoflawonoidów. Poza tym fitoestrogeny, a głównie genisteina, dotychczas najlepiej przebadana pod względem aktywności molekularnej działa hamująco na aktywność helikazy i topoizomeraz I i II DNA. To powoduje zahamowanie procesu replikacji DNA, a w dalszej konsekwencji dochodzi do osłabienia podziału komórek i ich wzrostu. W procesie rozrostu tkanki nowotworowej istnieje zjawisko angiogenezy, tj. rozwoju sieci naczyń krwionośnych, w celu zapewnienia komórkom nowotworowym dostatecznej ilości tlenu i składników odżywczych. Stwierdzono, że genisteina intensywnie hamuje angiogenezę, czyli rozwój naczyń krwionośnych wokół guza nowotworowego, poprzez kilkakrotne zmniejszenie tempa rozwoju komórek śródbłonka wyścielającego ściany tworzonych naczyń oraz stymulację degradacji białek macierzy pozakomórkowej wokół nowopowstającego naczynia (3, 4, 9, 16, 17, 21, 26, 30, 32, 36, 37, 43-47).
W niektórych badaniach wykazano, że genisteina, daidzeina i biochanina A stosowane w dużych stężeniach, rzędu 50-60 μM, działają inhibicyjnie na przebieg cyklu komórkowego, a także indukują proces apoptozy komórek w niektórych nowotworach, np. w leukemii, raku piersi, prostaty i żołądka. Ich działanie hamujące przebieg cyklu komórkowego zachodzi w punktach przejścia fazy G1 w S i G2 w M. Izoflawonoidy hamują aktywność cyklin – białek regulujących przebieg cyklu komórkowego oraz kinaz zależnych od cyklin (CDK). Mogą one również inaktywować CDK poprzez stymulację transkrypcji białka p21, które jest inhibitorem kinaz CDK-2 i CDK-4. Stymulacja transkrypcji białka p21 może odbywać się przy udziale białka p53, które jest aktywatorem transkrypcji genu odpowiedzialnego za biosyntezę białka p21. Niektóre flawonoidy, w tym także izoflawonoidy, powodując zwiększenie stężenia białka p53 i wydłużając okres jego żywotności, osłabiają rozwój komórek nowotworowych. Również fitoestrogeny, dzięki swym właściwościom przeciwutleniającym, ochraniają kinazę białkową A (PKA), która poprzez katalityczne działanie powoduje fosforylację czynnika transkrypcyjnego C/EBP β i działa stymulująco na transkrypcję białka p21, niezależnie od udziału białka p53 (ryc. 2) (3, 4, 9, 16, 21, 23, 25-27, 47-50).
Ryc. 2. Wpływ izoflawonoidów na aktywność kinaz białkowych zależnych od cyklin (PKA – kinaza białkowa A; CDK – kinaza zależna od cyklin; C/EBP β – czynnik transkrypcyjny; p21 – białko inhibitor CDK-2 i CDK-4; p53 – białko aktywator transkrypcji genu białka p21; flawopirydol – inhibitor CDK) (3, 4, 49).

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.

Płatny dostęp tylko do jednego, POWYŻSZEGO artykułu w Czytelni Medycznej
(uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony)

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem , należy wprowadzić kod:

Kod (cena 19 zł za 7 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

 

 

Płatny dostęp do wszystkich zasobów Czytelni Medycznej

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem oraz WSZYSTKICH około 7000 artykułów Czytelni, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 49 zł za 30 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

otrzymano: 2009-05-11
zaakceptowano do druku: 2009-06-05

Adres do korespondencji:
*Anna Pietryczuk
Zakład Biochemii Roślin i Toksykologii
Instytut Biologii, Uniwersytet w Białymstoku
ul. Świerkowa 20B, 15-950 Białystok
tel.: (0-85)745-72-92
e-mail: annapiet@uwb.edu.pl

Postępy Fitoterapii 2/2009
Strona internetowa czasopisma Postępy Fitoterapii