Rastlinné polyfenoly ako potravinové antioxidanty v ľudskom zdraví a chorobe

(Kanti Bhooshan Pandey a Syed Ibrahim Rizvi)

Abstrakt

Polyfenoly sú sekundárnymi metabolitmi rastlín a vo všeobecnosti sa podieľajú na ochrane proti ultrafialovému žiareniu alebo agresii patogénmi. V poslednom desaťročí je veľký záujem o potenciálne zdravotné prínosy rastlinných polyfenolov ako antioxidantov. Epidemiologické štúdie a súvisiace metaanalýzy silne naznačujú, že dlhodobá konzumácia diét bohatých na rastlinné polyfenoly ponúka ochranu proti rakovine, kardiovaskulárnym ochoreniam, cukrovke, osteoporóze a neurodegeneratívnym ochoreniam. Tu uvádzame poznatky o biologických účinkoch rastlinných polyfenolov s významom pre ľudské zdravie.

Kľúčové slová: polyfenoly, antioxidanty, biologická dostupnosť, ľudské ochorenia

Úvod

Polyfenoly sú prirodzene sa vyskytujúce zlúčeniny nachádzajúce sa vo veľkej miere v ovocí, zelenine, obilninách a nápojoch. Plody ako hrozno, jablko, hruška, čerešne a bobuľovité plody obsahujú až do 200 až 300 mg polyfenolov na 100 gramov čerstvej hmotnosti. Výrobky vyrobené z týchto plodov obsahujú aj významné množstvá polyfenolov. Typicky pohár červeného vína alebo šálky čaju alebo kávy obsahuje približne 100 mg polyfenolov. Obilniny, suché strukoviny a čokoláda tiež prispievajú k polyfenolovému príjmu.

Polyfenoly sú sekundárnymi metabolitmi rastlín a vo všeobecnosti sa podieľajú na ochrane proti ultrafialovému žiareniu alebo agresii patogénmi. V potravinách môžu polyfenoly prispieť k horkosti, trpkosti, farbe, chuti, vôni/zápachu a oxidačnej stabilite. Ku koncu 20. storočia epidemiologické štúdie a súvisiace metaanalýzy silne naznačovali, že dlhodobá konzumácia diét bohatých na rastlinné polyfenoly poskytuje určitú ochranu proti rakovine, kardiovaskulárnym ochoreniam, cukrovke, osteoporóze a neurodegeneratívnym ochoreniam (obrázok 1). Polyfenoly a iné potravinové fenolové látky sú predmetom rastúceho vedeckého záujmu z dôvodu možných priaznivých účinkov na ľudské zdravie. Toto skúmanie sa zameriava na súčasné chápanie biologických účinkov potravinových polyfenolov a ich významu pre ľudské zdravie a chorobu.

Obrázok 1

Pleiotropné zdraviu prospešné účinky rastlinných polyfenolov: Polyfenoly sú prirodzene sa vyskytujúce zlúčeniny nachádzajúce sa prevažne v ovocí, zelenine, obilninách a nápojoch. Tieto molekuly sú sekundárnymi metabolitmi rastlín a vo všeobecnosti sa podieľajú na obrane proti ultrafialovému žiareniu alebo agresii patogénmi a môžu tiež prispieť k horkosti, trpkosti potravy. Výskumníci zistili, že tieto molekuly sú veľmi dobré antioxidanty a môžu neutralizovať deštruktívnu reaktivitu nežiadúcich reaktívnych druhov kyslíka/dusíka produkovaných ako vedľajší produkt počas metabolických procesov v tele. Epidemiologické štúdie ukázali, že polyfenoly poskytujú významnú ochranu proti vzniku niekoľkých chronických ochorení, ako sú kardiovaskulárne ochorenia (CVD), rakovina, cukrovka, infekcie, starnutie, astma atď.

Štruktúra a triedy polyfenolov

V rôznych rastlinných druhoch bolo identifikovaných viac ako 8 000 polyfenolových zlúčenín. Všetky rastlinné fenolové zlúčeniny vznikajú z bežného medziproduktu, fenylalanínu alebo blízkeho prekurzora, kyseliny shikimovej. Vyskytujú sa predovšetkým v konjugovaných formách s jedným alebo viacerými zvyškami cukru viazanými na hydroxylové skupiny, aj keď existujú tiež priame väzby cukru (polysacharidu alebo monosacharidu) k aromatickému uhlíku. Bežná je tiež asociácia s inými zlúčeninami ako sú karboxylové a organické kyseliny, amíny, lipidy a väzby s inými fenolmi. Polyfenoly sa môžu rozdeliť do rôznych skupín v závislosti od počtu fenolových kruhov, ktoré obsahujú a na základe štrukturálnych prvkov, ktoré navzájom viažu tieto prstence. Hlavné triedy zahŕňajú fenolové kyseliny, flavonoidy, stilbény a lignany. Na obrázku 2 sú znázornené rôzne skupiny polyfenolov a ich chemické štruktúry.

Obrázok 2

Chemické štruktúry rôznych tried polyfenolov.

Polyfenoly sa klasifikujú na základe počtu fenolových kruhov, ktoré obsahujú, a štrukturálnych prvkov, ktoré navzájom viažu tieto kruhy. Sú rozdelené do štyroch tried: fenolové kyseliny, flavonoidy, stilbény a lignany. Fenolové kyseliny sa ďalej delia na hydroxylbenzoové a hydroxyškoricové kyseliny. Fenolové kyseliny predstavujú asi tretinu polyfenolových zlúčenín v našej strave a nachádzajú sa vo všetkých rastlinných látkach, sú však obzvlášť bohaté v ovocí s kyslou chuťou. Kyselina kávová, kyselina galová, kyselina ferulová sú niektoré bežné fenolové kyseliny. Flavonoidy sú najviac sa vyskytujúce polyfenoly v ľudskej strave a zdieľajú spoločnú základnú štruktúru pozostávajúcu z dvoch aromatických kruhov, ktoré sú navzájom spojené troma atómami uhlíka, ktoré tvoria okysličený heterocyklus. Biogeneticky jeden kruh zvyčajne vychádza z molekuly resorcinolu a ďalší kruh je odvodený od shikimate dráhy. Stilbény obsahujú dve fenylové časti spojené dvojuhlíkovým metylénovým mostíkom. Väčšina stilbénov v rastlinách pôsobí ako antifungálne fytoalexíny, zlúčeniny, ktoré sa syntetizujú len v reakcii na infekciu alebo zranenie. Najskúmanejším stilbénom je resveratrol. Lignany sú difenolové zlúčeniny, ktoré obsahujú 2,3-dibenzylbutánovú štruktúru, ktorá je tvorená dimerizáciou dvoch zvyškov škoricovej kyseliny.

Fenolové kyseliny

Fenolové kyseliny sa nachádzajú hojne v potravinách a sú rozdelené do dvoch tried: deriváty kyseliny benzoovej a deriváty kyseliny škoricovej. Obsah hydroxybenzoovej kyseliny v jedlých rastlinách je všeobecne nízky, s výnimkou určitých červených plodov, čiernej reďkovky a cibule, ktoré môžu mať koncentrácie niekoľkých desiatok miligramov na kilogram čerstvej hmotnosti. Hydroxyškoricové kyseliny sú bežnejšie než kyseliny hydroxybenzoové a pozostávajú hlavne z *p*-kumarických, kávových, ferulických a sinapových kyselín.

Flavonoidy

Favonoidy tvoria najviac študovanú skupinu polyfenolov. Táto skupina má spoločnú základnú štruktúru pozostávajúcu z dvoch aromatických kruhov viazaných dohromady tromi atómami uhlíka, ktoré tvoria okysličený heterocyklus (obrázok 2). Viac ako 4 000 odrôd flavonoidov bolo identifikovaných, z ktorých mnohé sú zodpovedné za atraktívne farby kvetov, plodov a listov. Na základe rozdielu v type príslušného heterocyklu flavonoidy môžu byť rozdelené do šiestich podtried: flavonoly, flavóny, flavanóny, flavanoly, antokyány a izoflavóny (obrázok 3). Jednotlivé rozdiely v rámci každej skupiny vyplývajú z rozdielov v počte a usporiadaní hydroxylových skupín a rozsahu ich alkylácie a/alebo glykozylácie. Kvercetín, myricetín, katechíny atď. sú najčastejšími flavonoidmi.

Obrázok 3

Chemické štruktúry podtried flavonoidov.

Na základe zmien v type zahrnutého heterocyklu sú flavonoidy rozdelené do šiestich hlavných podtried: flavonoly, flavanóny, flavanoly, flavóny, antokyány a izoflavóny. Jednotlivé rozdiely v rámci každej skupiny vyplývajú z variácie počtu a usporiadania hydroxylových skupín a ich rozsahu alkylácie a/alebo glykozylácie. Flavonoly (ako je kvercetín a kaempferol) majú na kruhu C 3-hydroxypyrán-4-ónovú skupinu. Flavanóny (ako napríklad naringenín a taxifolín) majú v kruhu C nenasýtenú väzbu uhlík-uhlík. Flavanoly (ako sú katechíny) neobsahujú ako 3-hydroxylovú skupinu, tak 4-ónovú štruktúru v C-kruhu. Flavóny (ako je luteolín), postrádajú hydroxylovú skupinu v polohe 3 na kruhu C. Antokyaníny (ako je kyanidín) sú charakterizované prítomnosťou oxóniového iónu na kruhu C a ako dôsledok sú vysoko zafarbené a v izoflavónoch (ako je genisteín) je kruh B pripojený k C-kruhu v polohe 3 skôr ako v polohe 2, ako je to v prípade ostatných flavonoidov.

Stilbény

Stilbény obsahujú dve fenylové skupiny spojené dvojuhlíkovým metylénovým mostíkom. Výskyt stilbénov v ľudskej strave je pomerne nízky. Väčšina stilbénov v rastlinách pôsobí ako antifungálne fytoalexíny, zlúčeniny, ktoré sa syntetizujú ako odpoveď na infekciu alebo zranenie. Jedným z najlepšie preskúmaných prirodzene sa vyskytujúcich polyfenolových stilbénov je resveratrol (3,4′,5-trihydroxystilbén), ktorý sa nachádza prevažne v hrozne. Produkt z hrozna, červené víno obsahuje aj významné množstvo resveratrolu.

Lignany

Lignany sú difenolové zlúčeniny, ktoré obsahujú 2,3-dibenzylbutánovú štruktúru, ktorá vzniká dimerizáciou dvoch zvyškov kyseliny škoricovej (obrázok 2). Niekoľko lignanov, ako je secoisolariciresinol, sa považuje za fytoestrogény. Najbohatším zdrojom potravy je ľanové semeno, ktoré obsahuje secoisolariciresinol (až do 3,7 g/kg suchej hmotnosti) a malé množstvá matairezinolu.

Výskyt a obsah

Distribúcia fenolov v rastlinách na úrovni tkanív, buniek a subbuniek nie je jednotná. Nerozpustné fenoly sa nachádzajú v bunkových stenách, zatiaľ čo rozpustné fenoly sú prítomné vo vakuolách rastlinných buniek. Niektoré polyfenoly ako kvercetín sa nachádzajú vo všetkých rastlinných produktoch: ovocí, zelenine, obilninách, ovocných šťavách, čaji, víne atď., zatiaľ čo flavanóny a izoflavóny sú špecifické pre určité potraviny. Vo väčšine prípadov potraviny obsahujú zložité zmesi polyfenolov. Vonkajšie vrstvy rastlín obsahujú vyššie hladiny fenolov ako tie, ktoré sa nachádzajú vo vnútri ich častí. Množstvo faktorov ovplyvňuje obsah polyfenolov v rastlinách, tieto zahŕňajú stupeň zrelosti v čase zberu, environmentálne faktory, spracovanie a skladovanie. Polyfenolový obsah potravín je značne ovplyvnený environmentálnymi faktormi, ako aj edafickými/pôdnymi faktormi, ako je typ pôdy, expozícia slnkom, zrážky atď. Stupeň zrelosti výrazne ovplyvňuje koncentrácie a pomery rôznych polyfenolov. Vo všeobecnosti sa pozorovalo, že obsah fenolových kyselín klesá počas dozrievania, zatiaľ čo koncentrácie anthokyanínu sa zvyšujú. Veľa polyfenolov, najmä fenolových kyselín, sa priamo podieľa na odpovedi rastlín na rôzne druhy stresu: prispievajú k hojeniu lignifikáciou poškodených oblastí, majú antimikrobiálne vlastnosti a ich koncentrácie sa môžu po infekcii zvyšovať.

Ďalším faktorom, ktorý priamo ovplyvňuje obsah polyfenolov v potravinách, je skladovanie. Štúdie preukázali, že polyfenolický obsah potravín sa mení pri skladovaní, dôvodom je jednoduchá oxidácia týchto polyfenolov. Oxidačné reakcie vedú k tvorbe viac alebo menej polymerizovaných látok, ktoré vedú k zmenám v kvalite potravín, najmä vo farbe a organoleptických charakteristikách. Takéto zmeny môžu byť prínosné, ako je to v prípade čierneho čaju alebo škodlivé ako hnednutie ovocia. Skladovanie pšeničnej múky vedie k výraznej strate fenolových kyselín. Po šiestich mesiacoch skladovania múka obsahovala rovnaké fenolové kyseliny z kvalitatívneho hľadiska, ale ich koncentrácie boli o 70% nižšie v porovnaní s čerstvými. Chladné skladovanie naopak má mierny vplyv na obsah polyfenolov v jablkách, hruškách alebo cibuľke. Varenie má tiež veľký vplyv na koncentráciu polyfenolov. Cibuľa a paradajky strácajú medzi 15% až 80% počiatočného obsahu kvercetínu po varení 15 minút, 65% po varení v mikrovlnnej rúre a 30% po vyprážaní.

Biologická dostupnosť polyfenolov

Biologická dostupnosť je pomer živiny, ktorá je trávená, absorbovaná a metabolizovaná prostredníctvom bežných ciest. Biologická dostupnosť každého polyfenolu sa však líši, avšak neexistuje žiadny vzťah medzi množstvom polyfenolov v potravinách a ich biologickou dostupnosťou v ľudskom tele. Vo všeobecnosti sa aglykóny môžu absorbovať z tenkého čreva, avšak väčšina polyfenolov je prítomná v potravinách vo forme esterov, glykozidov alebo polymérov, ktoré nemožno absorbovať v natívnej forme. Pred absorpciou musia byť tieto zlúčeniny hydrolyzované črevnými enzýmami alebo mikroflórou. V priebehu absorpcie prechádzajú polyfenoly rozsiahlou úpravou: v skutočnosti sú konjugované v črevných bunkách a neskôr v pečeni metylované, sulfonované a/alebo glukuronidované. V dôsledku toho sú formy, ktoré sa dostávajú do krvi a tkanív, odlišné od tých, ktoré sú prítomné v potravinách a je veľmi ťažké identifikovať všetky metabolity a zhodnotiť ich biologickú aktivitu. Dôležitá je chemická štruktúra polyfenolov a nie ich koncentrácia, čo určuje rýchlosť a rozsah absorpcie a charakter metabolitov cirkulujúcich v plazme. Najbežnejšie polyfenoly v našej strave nie sú nevyhnutne tie, ktoré vykazujú najvyššiu koncentráciu aktívnych metabolitov v cieľových tkanivách, následne sa biologické vlastnosti polyfenolov značne líšia od jedného polyfenolu k druhému. Dôkazy, aj keď nepriame, o ich absorpcii cez črevnú bariéru sú dané zvýšením antioxidačnej kapacity plazmy po konzumácii potravín bohatých na polyfenoly. Polyfenoly sa u ľudí tiež líšia v mieste ich absorpcie. Niektoré polyfenoly sa dobre vstrebávajú v gastrointestinálnom trakte, zatiaľ čo iné v čreve alebo v inej časti tráviaceho traktu. V potravinách existujú všetky flavonoidy okrem flavanolov v glykozylovaných formách. Osud glykozidov v žalúdku ešte nie je jasný. Väčšina glykozidov pravdepodobne odoláva kyselinovej hydrolýze v žalúdku a tak sa dostávajú neporušené do čreva, kde sa môžu absorbovať len aglykóny a málo glukozidov. Experimentálne štúdie vykonané u potkanov ukázali, že absorpcia na žalúdočnej úrovni je možná pre niektoré flavonoidy, ako je kvercetín, ale nie pre ich glykozidy. Navyše bolo nedávno preukázané, že u potkanov a myší sa antokyaníny absorbujú zo žalúdka.

Bolo navrhnuté, že glukozidy by mohli byť transportované do enterocytov prostredníctvom glukózového transportéra závislého od sodíka SGLT1 a potom sa hydrolyzovali pomocou cytozolovej β-glukozidázy. Účinok glukozylácie na absorpciu je však menej jasný pre izoflavóny ako pre kvercetín. Proantokyanidíny sa líšia od väčšiny ostatných rastlinných polyfenolov vzhľadom na ich polymérny charakter a vysokú molekulovú hmotnosť. Táto zvláštna vlastnosť by mala obmedziť ich absorpciu cez črevnú bariéru a oligoméry väčšie ako triméry pravdepodobne nebudú absorbované v tenkom čreve v ich prirodzených formách.

Bolo pozorované, že hydroxyškoricové kyseliny pri požití vo voľnej forme sú rýchlo absorbované tenkým črevom a sú konjugované ako flavonoidy. Tieto zlúčeniny sú však prirodzene esterifikované v rastlinných produktoch a esterifikácia zhoršuje ich absorpciu, pretože intestinálna sliznica, pečeň a plazma nemajú esterázy schopné hydrolyzovať kyselinu chlorogénnu pre uvoľnenie kyseliny kávovej a hydrolýza môže byť vykonaná iba mikroflórou prítomnou v hrubom čreve. Aj keď väčšina poyfenolov sa absorbuje v gastrointestinálnom trakte a čreve, existujú však niektoré poyfenoly, ktoré nie sú absorbované v týchto miestach. Tieto polyfenoly sa dostávajú do hrubého čreva, kde mikroflóra hydrolyzuje glykozidy do aglykónov a extenzívne metabolizuje tieto aglykóny na rozličné aromatické kyseliny.

Aglykóny sú rozdelené otvorením heterocyklu v rôznych bodoch v závislosti od ich chemickej štruktúry a tak vytvárajú rôzne kyseliny, ktoré sa ďalej metabolizujú na deriváty kyseliny benzoovej. Po absorpcii prechádzajú polyfenoly do niekoľkých procesov zrážania. Tieto procesy zahŕňajú hlavne metyláciu, sulfáciu a glukuronidáciu, ktoré predstavujú proces metabolickej detoxikácie, ktorý je spoločný mnohým xenobiotikám, čo uľahčuje ich biliárnu a močovú elimináciu zvýšením ich hydrofilnosti. Metylácia poyfenolov je tiež celkom špecifická, všeobecne sa vyskytuje v polohe C3 polyfenolu, ale môže sa vyskytovať v polohe C4′: v ľudskej plazme sa po požití čaju zistilo pozoruhodné množstvo 4′-metylepigallocatechínu. Enzýmy ako sú sulfo-transferázy katalyzujú prenos síranovej časti počas procesu sulfonácie. Sulfácia sa vyskytuje hlavne v pečeni, ale poloha sulfácie pre polyfenoly ešte nebola jasne identifikovaná. Glukuronidácia sa vyskytuje v čreve a v pečeni a najvyššia miera konjugácie sa pozoruje v polohe C3. Konjugačné mechanizmy sú vysoko účinné a voľné aglykóny všeobecne buď chýbajú alebo sú prítomné v nízkych koncentráciách v plazme po konzumácii výživových dávok; výnimkou sú katechíny zeleného čaju, ktorých aglykóny môžu tvoriť významnú časť celkového množstva plazmy. Je dôležité identifikovať cirkulujúce metabolity vrátane povahy a polohy konjugujúcich skupín na polyfenolovej štruktúre, pretože tieto pozície môžu ovplyvniť biologické vlastnosti konjugátov. Polyfenolové metabolity cirkulujú v krvi viazané na proteíny, najmä albumín predstavuje primárny proteín zodpovedný za väzbu. Albumín hrá dôležitú úlohu pri biologickej dostupnosti polyfenolov. Afinita polyfenolov k albumínu sa mení podľa ich chemickej štruktúry. Väzba na albumín môže mať dôsledky na rýchlosť klírensu metabolitov a ich dodávanie do buniek a tkanív. Je možné, že bunková absorpcia metabolitov je úmerná ich neviazanej koncentrácii. Napokon je stále nejasné, či polyfenoly musia byť vo voľnej forme na vykonávanie ich biologickej aktivity, alebo polyfenoly viazané na albumín môžu mať určitú biologickú aktivitu.

Akumulácia polyfenolov v tkanivách je najdôležitejšou fázou metabolizmu polyfenolov pretože sa jedná o koncentráciu, ktorá je biologicky aktívna na vyvolanie účinkov polyfenolov. Štúdie ukázali, že polyfenoly sú schopné preniknúť do tkanív, najmä tých, v ktorých sú metabolizované, ako sú črevo a pečeň. Vylučovanie polyfenolov s ich derivátmi sa deje močom a žlčou. Bolo pozorované, že extenzívne konjugované metabolity sú pravdepodobne eliminované žlčou, zatiaľ čo malé konjugáty, ako sú monosulfáty, sa prednostne vylučujú močom. Množstvo metabolitov vylúčených v moči zhruba koreluje s maximálnymi plazmatickými koncentráciami. Percento vylučovania močom je pomerne vysoké pre flavanóny z citrusových plodov a znižuje sa z izoflavónov na flavonoly. Zdravie prospešné účinky polyfenolov závisia tak od príjmu, ako aj od biologickej dostupnosti.

Polyfenoly a ľudské choroby

Epidemiologické štúdie opakovane poukazujú na inverznú súvislosť medzi rizikom chronických ľudských ochorení a konzumáciou stravy bohatej na polyfenoly. Fenolové skupiny v polyfenoloch môžu prijať elektrón na vytvorenie relatívne stabilných fenoxylových radikálov, čím narušia reťazové oxidačné reakcie v bunkových zložkách. Je dobre známe, že potraviny a nápoje bohaté na polyfenoly môžu zvýšiť antioxidačnú kapacitu plazmy. Toto zvýšenie antioxidačnej kapacity plazmy po konzumácii potravy bohatej na polyfenoly možno vysvetliť buď prítomnosťou redukujúcich polyfenolov a ich metabolitov v plazme, ich účinkom na koncentrácie iných redukčných činidiel (šetriace účinky polyfenolov na iné endogénne antioxidanty), alebo ich účinkom na absorpciu prooxidujúcich potravinových zložiek ako je železo. Konzumácia antioxidantov bola spojená so zníženými hladinami oxidačného poškodenia lymfocytovej DNA. Podobné pozorovania boli urobené s potravinami a nápojmi bohatými na polyfenol, ktoré poukazujú na ochranné účinky polyfenolov. Zvyšujú sa dôkazy, že ako antioxidanty môžu polyfenoly chrániť zložky buniek pred oxidačným poškodením a tým obmedziť riziko rôznych degeneratívnych ochorení spojených s oxidačným stresom.

Kardioprotektívny účinok

Počet štúdií preukázal, že spotreba polyfenolov obmedzuje výskyt koronárnych ochorení srdca. Ateroskleróza je chronické zápalové ochorenie, ktoré sa rozvíja v oblastiach stredne veľkých artérií, ktoré sú náchylné na lézie. Aterosklerotické lézie môžu byť prítomné a klinicky tiché po niekoľko desaťročí predtým, ako sa stanú aktívnymi a produkujú patologické stavy ako je akútny infarkt myokardu, nestabilná angína alebo náhla srdcová smrť. Polyfenoly sú silnými inhibítormi oxidácie LDL a tento typ oxidácie sa považuje za kľúčový mechanizmus vo vývoji aterosklerózy. Ďalšími mechanizmami ktorými polyfenoly chránia proti kardiovaskulárnym ochoreniam, sú antioxidačné, protidoštičkové, protizápalové účinky, ako aj zvyšovanie HDL a zlepšenie endoteliálnej funkcie. Polyfenoly môžu tiež prispieť k stabilizácii plaku aterómu.

Kvercetín, v cibuli bohatý polyfenol je nepriamo spojený s úmrtnosťou na koronárnu srdcovú chorobu inhibíciou expresie metaloproteinázy 1 (MMP1) a narušením aterosklerotických plakov. Ukázalo sa, že čajové katechíny inhibujú inváziu a proliferáciu buniek hladkého svalstva arteriálnej steny, mechanizmus ktorý môže prispieť k spomaleniu tvorby atero- matóznej lézie. Polyfenoly môžu tiež vyvolať antitrombotické účinky prostredníctvom inhibície agregácie doštičiek. Spotreba červeného alebo nealkoholického vína znižuje čas krvácania a agregácie krvných doštičiek. Trombóza vyvolaná stenózou koronárnej artérie je inhibovaná pri podávaní červeného vína alebo hroznovej šťavy. Polyfenoly môžu zlepšiť endoteliálnu dysfunkciu spojenú s rôznymi rizikovými faktormi aterosklerózy pred tvorbou plaku; jeho použitie ako prognostického nástroja koronárnych srdcových ochorení bolo tiež navrhnuté. Bolo pozorované, že konzumácia čierneho čaju okolo 450 ml zvyšuje dilatáciu artérie 2 hodiny po príjme a konzumácia 240 ml červeného vína po dobu 30 dní pôsobila proti endotelovej dysfunkcii vyvolanej vysokou tukovou diétou. Bolo zistené, ze dlhodobý pravidelný príjem čierneho čaju znižuje krvný tlak v prierezovej štúdii s 218 ženami staršími ako 70 rokov. Bola monitorovaná exkrécia kyseliny 4-O-metylgalovej (4MGA, biomarker pre čajové polyfenoly v tele). Vyššia spotreba čaju a tým aj vyššia exkrécia 4MGA boli spojené s nižším krvným tlakom (TK). Čajové polyfenoly môžu byť zložkami zodpovednými za zníženie TK. Účinok môže byť spôsobený antioxidačnou aktivitou, ako aj zlepšením endoteliálnej funkcie alebo aktivity podobnej estrogénu.

Resveratrol, vínový polyfenol zabraňuje agregácii krvných doštičiek prostredníctvom preferenčnej inhibície aktivity cyklooxygenázy 1 (COX 1), ktorá syntetizuje tromboxán A2, induktor doštičkovej agregácie a vazokonstriktor. Okrem toho je resveratrol schopný uvoľniť izolované tepny a oblúky aorty u potkanov. Schopnosť stimulovať Ca++ aktivované K+ kanály a zlepšiť signalizáciu oxidu dusnatého v endoteli sú ďalšími cestami, ktorými resveratrol vyvíja vazorelaxatívnu aktivitu. Priamy vzťah medzi kardiovaskulárnymi ochoreniami (CVD) a oxidáciou LDL je teraz dobre stanovený. Oxidácia častíc LDL je silne spojená s rizikom koronárnych srdcových ochorení a infarktu myokardu. Štúdie ukázali, že resveratrol potenciálne inhibuje oxidáciu častíc LDL prostredníctvom chelatujúcej medi alebo priamym čistením voľných radikálov. Resveratrol je aktívna zlúčenina v červenom víne, ktorá sa pripisuje „Francúzskemu paradoxu“, nízkemu výskytu CVD napriek príjmu stravy s vysokým obsahom tukov a fajčeniu medzi francúzmi. Vzťah medzi príjmom polyfenolov alebo konzumáciou potravín bohatých na polyfenoly a incidencia kardiovaskulárnych ochorení bola tiež preskúmaná v niekoľkých epidemiologických štúdiách a zistilo sa, že konzumácia diéty bohatej na polyfenoly sa spájala s nižším rizikom infarktu myokardu pri kardiovaskulárnych a kohortálnych štúdiách.

Účinok proti rakovine

Účinok polyfenolov na rakovinové bunky človeka je najčastejšie ochranný a indukuje zníženie počtu nádorov alebo ich rastu. Tieto účinky sa pozorovali na rôznych miestach, vrátane úst, žalúdka, dvanástnika, hrubého čreva, pečene, pľúc, mliečnej žľazy alebo kože. Mnohé polyfenoly ako kvercetín, katechíny, izoflavóny, lignany, flavanóny, kyselina ellagová, polyfenoly z červeného vína, resveratrol a kurkumín boli testované, všetky z nich ukázali ochranné účinky v niektorých modeloch, hoci sa zistilo, že ich mechanizmy účinku sú odlišné.

Vývoj rakoviny alebo karcinogenézy je viacstupňový a mikroevolučný proces. Tri hlavné etapy karcinogenézy: iniciácia, propagácia a progresia. Iniciácia je dedičnou aberáciou bunky. Takto iniciované bunky môžu prejsť transformáciou na malignitu, ak nasleduje propagácia a progresia. Propagácia je na druhej strane ovplyvnená faktormi, ktoré nemenia DNA sekvencie a zahŕňajú selekciu a klonálnu expanziu iniciovaných buniek.

Na chemoprevenčný účinok polyfenolov boli identifikované viaceré mechanizmy účinku, medzi ktoré patrí estrogénna/antiestrogénna aktivita, antiproliferácia, indukcia zastavenia bunkového cyklu alebo apoptózy, oxidácia, indukcia detoxifikačných enzýmov, regulácia hostiteľského imunitného systému, protizápalová aktivita a zmeny v bunkovej signalizácii.

Polyfenoly ovplyvňujú metabolizmus prokarcinogénov moduláciou expresie enzýmov cytochrómu P450, ktoré sa podieľajú na ich aktivácii karcinogénom. Môžu tiež uľahčiť ich vylučovanie zvýšením expresie enzýmov konjugujúcich fázu II. Táto indukcia enzýmov fázy II môže mať svoj pôvod v toxicite polyfenolov. Polyfenoly môžu tvoriť potenciálne toxické chinóny v tele, ktoré sú samy o sebe substrátmi týchto enzýmov. Príjem polyfenolov by potom mohol tieto enzýmy aktivovať na vlastnú detoxikáciu a tak vyvolávať všeobecné zvýšenie obrany proti toxickým xenobiotikám. Bolo preukázané, že čajové katechíny vo forme kapsúl, keď sú podávané mužom s intraepiteliálnou neopláziou prostaty vysokého stupňa (PIN) preukázala preventívnu aktivitu pri prevencii rakoviny tým, že inhibuje premenu PIN lézií vysokého stupňa na rakovinu.

Tiež sa ukázalo, že theaflavíny a thearubígíny, v čiernom čaji bohaté polyfenoly, majú silné protinádorové vlastnosti. Zistilo sa, že polyfenoly čierneho čaju inhibujú proliferáciu a zvyšujú apoptózu buniek karcinómu prostaty Du 145. Zistilo sa, že vyššia hladina inzulínového rastového faktora-1 (IGF-1) je spojená s vyšším rizikom vzniku rakoviny prostaty. IGF-1 viažuca sa na jeho receptor je súčasťou signálnej transdukčnej dráhy, ktorá spôsobuje proliferáciu buniek. Zistilo sa, že pridávanie polyfenolov z čierneho čaju blokuje progresiu buniek indukovanú IGF-1 na S fázu bunkového cyklu v dávke 40 mg/ml u buniek karcinómu prostaty.

Ukázalo sa tiež, že kvercetín má protirakovinové účinky pri karcinogenéze pľúc indukovanej benzo(a)pyrénom u myší, čo je účinok, ktorý sa pripisuje aktivite na zachytávanie voľných radikálov. Resveratrol zabraňuje všetkým fázam vývoja rakoviny a bolo zistené, že je účinný pri väčšine typov rakoviny vrátane rakoviny pľúc, kože, prsníka, prostaty, žalúdka a hrubého čreva. Ukázalo sa tiež, že potláča angiogenézu a metastázovanie. Rozsiahle údaje v ľudských bunkových kultúrach naznačujú, že resveratrol môže modulovať viaceré dráhy spojené s bunkovým rastom, apoptózou a zápalom. Zdá sa, že antikarcinogénne účinky resveratrolu sú úzko spojené s jeho antioxidačnou aktivitou a ukázalo sa, že inhibuje cyklooxygenázu, hydroperoxidázu, proteínovú kinázu C, Bcl-2 fosforyláciu, Akt, kinázu fokálnej adhézie, NFkB, matricovú metaloproteázu 9 a regulátory bunkového cyklu. Tieto a ďalšie štúdie in vitro a in vivo poskytujú zdôvodnenie na podporu používania polyfenolov v potravinách pri chemoprevencii rakoviny u ľudí v kombinačnom prístupe buď s chemoterapeutickými liekmi alebo cytotoxickými faktormi na účinné liečenie nádorových buniek refrakterných na liek.

Antidiabetický účinok

Spomalenie metabolizmu glukózy vedie k fyziologickej nerovnováhe s nástupom hyperglykémie a následným diabetes mellitus. Existujú dve hlavné kategórie cukrovky; typu-1 a typu-2. Štúdie ukázali, že niekoľko fyziologických parametrov tela sa mení za podmienok diabetu. Dlhodobé účinky diabetu zahŕňajú progresívny vývoj špecifických komplementov, ako je retinopatia, ktorá ovplyvňuje oči a vedie k slepote, nefropatia, pri ktorej sú obličkové funkcie zmenené alebo narušené, a neuropatia, ktorá je spojená s rizikom amputácií, vredov v nohách a znakov autonómnej poruchy vrátane sexuálnych dysfunkcií. Mnohé štúdie uvádzajú antidiabetické účinky polyfenolov. Čajové katechíny boli skúmané pre ich antidiabetický potenciál. Polyfenoly môžu ovplyvňovať glykémiu rôznymi mechanizmami vrátane inhibície absorpcie glukózy v čreve alebo jej vychytávania periférnymi tkanivami. Hypoglykemické účinky diacetylovaných antokyánov v dávke 10 mg/kg diéty boli pozorované s maltózou ako zdrojom glukózy, ale nie so sacharózou alebo glukózou. To naznačuje, že tieto účinky sú spôsobené inhibíciou a-glukozidázy v sliznici čreva. Bola tiež pozorovaná inhibícia α-amylázy a sacharázy u potkanov katechínom v dávke približne 50 mg/kg diéty alebo vyššej.

Bola študovaná inhibícia intestinálnych glykozidáz a glukózového transportéra polyfenolmi. Jednotlivé polyfenoly, ako je (+)katechín , (-)epikatechín, (-)epigalokatechín, epikatechín galát, izoflavóny zo sójových bôbov, kyselina tanínová, glycylrhizín z koreňa sladkého drievka, kyselina chlorogénová a saponíny znižujú intestinálny transport glukózy sprostredkovaný S-Glut-1. Saponíny dodatočne spomaľujú prenos glukózy zo žalúdka do tenkého čreva. Ukázalo sa tiež, že resveratrol pôsobí ako antidiabetický prostriedok. Na vysvetlenie antidiabetického účinku tohto stilbénu bolo navrhnuté množstvo mechanizmov, modulácia SIRT1 je jedným z nich, zlepšuje homeostázu glukózy v celom tele a citlivosť na inzulín u diabetických potkanov. Uvádza sa, že u kultivovaných buniek LLC-PK1, cytotoxicita indukovaná vysokou glukózou a oxidačný stres boli inhibované polyfenolmi z hroznových semien. Resveratrol inhibuje zmeny cukrovky v obličkách (diabetická nefropatia) a významne zmierňuje renálnu dysfunkciu a oxidačný stres u diabetických potkanov. Liečba resveratrolom tiež znížila sekréciu inzulínu a oneskorila nástup rezistencie na inzulín. Predpokladá sa, že možný mechanizmus súvisí s inhibíciou kanálikov K+ATP a K+V kanálov v beta bunkách.

Cibuľové polyfenoly, najmä kvercetín, majú silnú antidiabetickú aktivitu. Nedávna štúdia ukazuje, že kvercetín má schopnosť chrániť zmeny u diabetických pacientov počas oxidačného stresu. Kvercetín významne chráni lipidovú peroxidáciu a inhibičný antioxidačný systém u diabetikov. Extrakt z hibiscus sabdariffa obsahuje polyfenolové kyseliny, flavonoidy, kyselinu protocatechovú a antokyány. Štúdia, ktorú vykonali Lee et al. ukázala, že polyfenoly prítomné vo výťažkoch z Hibiscus sabdariffa atenuujú diabetickú nefropatiu vrátane patológie, sérového lipidového profilu a oxidačných markerov v obličkách. Kyselina ferulová(FA) je ďalší polyfenol veľmi bohatý v zelenine a kukuričných ​​otrubách. Niekoľko dôkazov ukázalo, že FA pôsobí ako silný antidiabetický prostriedok tým, že pôsobí na mnohých úrovniach. Bolo preukázané, že FA znížila hladinu glukózy v krvi a následne významne zvýšila hladinu inzulínu v plazme a negatívnu koreláciu medzi hladinou glukózy v krvi a plazmovým inzulínom.

Účinok proti starnutiu

Starnutie je proces akumulácie rôznych škodlivých zmien v bunkách a tkanivách s postupujúcim vekom, ústiaci do zvyšovania rizika ochorení a smrti. Spomedzi mnohých teórií určených na objasnenie mechanizmu starnutia je teória voľných radikálov/oxidačného stresu jednou z najpoužívanejších. Určité množstvo oxidačného poškodenia prebieha aj za normálnych podmienok, avšak rýchlosť tohto poškodenia sa zvyšuje počas procesu starnutia, pretože účinnosť antioxidačných a opravných mechanizmov klesá. Antioxidačná kapacita plazmy súvisí s diétnym príjmom antioxidantov; bolo zistené, že príjem antioxidantov bohatej stravy je účinný pri znižovaní škodlivých účinkov starnutia. Niekoľko výskumov naznačuje, že kombinácia antioxidačných/protizápalových polyfenolických zlúčenín nachádzajúcich sa v ovocí a zelenine môže vykazovať účinnosť ako zlúčeniny proti starnutiu. Podskupina flavonoidov známych ako antokyaníny je obzvlášť bohatá u jasne sfarbených plodov ako sú bobuľové plody, concord grapes a hroznové semená. Antokyaníny sú zodpovedné za farby ovocia a preukázali sa, že majú silné antioxidačné/protizápalové účinky, ako aj inhibujú peroxidácie lipidov a mediátorov zápalu cyklooxygenázu(COX)-1 a -2.

Výťažky z ovocia a zeleniny ktoré majú vysoké hladiny flavonoidov, vykazujú tiež vysokú celkovú antioxidačnú aktivitu, ako je špenát, jahody a čučoriedky. Uvádza sa, že výživové doplnky (po dobu 8 týždňov) so špenátovými, jahodovými alebo čučoriedkovými výťažkami v kontrolnej strave boli tiež účinné pri zvrátení vekom súvisiacich deficitov mozgu a funkcie správania u starších potkanov. Nedávna štúdia ukazuje, že čajové katechíny majú silnú účinnosť proti starnutiu a konzumácia zeleného čaju bohatého na tieto katechíny, môže oddialiť nástup starnutia.

Polyfenoly sú tiež prínosom pri zmierňovaní nepriaznivých účinkov starnutia na nervový systém alebo mozog. Najdôležitejšou pre význam potravinárskych polyfenolov pri ochrane starnutia mozgu je schopnosť týchto zlúčenín prekročiť hematoencefalickú bariéru (BBB), ktorá dôsledne riadi príliv metabolitov a živín v mozgu, ako aj liekov. Zistilo sa, že resveratrol konzistentne predlžuje životnosť; jeho účinok je spojený s procesom nazývaným kalorické obmedzenie alebo čiastočná deprivácia jedla.

Hroznový polyfenol, resveratrol pôsobí ako agent proti starnutiu. Ukázalo sa, že skorým cieľom resveratrolu je sirtuínová trieda nikotinamidadeníndinukleotidových(NAD)-deaktívnych deacetyláz. Sedem sirtuínov bolo identifikovaných u cicavcov, o ktorých sa predpokladá, že SIRT-1 sprostredkováva priaznivé účinky na kalorické obmedzenie a resveratrol na zdravie a dlhodobé prežívanie. Resveratrol zvyšuje senzitivitu na inzulín, znižuje expresiu IGF-1 a zvýšenie AMP-aktivovaného proteínu kinázy (AMPK) a koaktivátora 1a (PGC-1a) aktivovaného peroxizómovým proliferátorom. Pri skúmaní mechanizmu aktivovali funkciu O(FOXO), ktorá reguluje expresiu génov, ktoré prispievajú k dlhovekosti a odolnosti voči rôznym stresom a IGFBP-1 k inzulínu podobnému rastovému faktoru (IGFBP-1) . Existujú experimentálne dôkazy, že resveratrol môže predĺžiť životnosť v kvasinkách Saccharomyces cerevisiae, ovocnej muške Drosophila melanogaster, nematódového červu C. elegans a sezónnych rýb Nothobranchius furzeri . Nedávno bolo tiež reportované, že kvercetín má preventívny účinok proti starnutiu.

Neuro-protektívne účinky

Oxidačný stres a poškodenie mozgových makromolekúl sú dôležitými procesmi pri neurodegeneratívnych ochoreniach. Alzheimerova choroba je jedným z najčastejších nervových ochorení, ktoré postihuje až 18 miliónov ľudí na celom svete. Vzhľadom na to, že polyfenoly sú vysoko antioxidačné, ich spotreba môže poskytnúť ochranu pri neurologických ochoreniach. Bolo pozorované, že ľudia, ktorí pili tri až štyri poháre vína denne, mali 80% zníženú incidenciu demencie a Alzheimerovej choroby v porovnaní s tými, ktorí pili menej alebo nepili vôbec.

Resveratrol, ktorý sa značne nachádza vo vínových O2- a OH- in vitro, ako aj lipidové hydroperoxylové voľné radikály, táto účinná antioxidačná aktivita sa pravdepodobne podieľa na priaznivom účinku miernej konzumácie červeného vína proti demencii u starších ľudí. Resveratrol inhibuje signalizáciu jadrového faktora kB a poskytuje tak ochranu proti toxicite β-amyloidu závislej od mikroglií v modeli Alzheimerovej choroby a táto aktivita súvisí s aktiváciou SIRT-1. Zistilo sa, že konzumácia ovocných a zeleninových štiav obsahujúcich vysoké koncentrácie polyfenolov, najmenej trikrát za týždeň, môže zohrávať dôležitú úlohu pri odďaľovaní nástupu Alzheimerovej choroby. Polyfenoly z ovocia a zeleniny sa zdajú byť neoceniteľnými potenciálnymi látkami v neuroprotekcii vďaka ich schopnosti ovplyvňovať a modulovať niekoľko bunkových procesov ako je signalizácia, proliferácia, apoptóza, redoxná rovnováha a diferenciácia.

V súčasnosti Aquilano et al. uviedli, že podávanie polyfenolov poskytuje ochranné účinky proti Parkinsonovej chorobe, neurologickej poruche charakterizovanej degeneráciou dopaminergných neurónov v substantia nigra zona compacta. Nutričné ​​štúdie spojili spotrebu zeleného čaju so zníženým rizikom vzniku Parkinsonovej choroby. U zvieracích modelov sa ukázalo, že epigallocatechín galát (EGCG) má ochrannú úlohu proti neurotoxínu MPTP (N-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridín), induktoru Parkinsonovej choroby kompetitívnou inhibíciou príjmu liečiva v dôsledku molekulárnej podobnosti alebo vyčistením tvorby radikálov sprostredkovaných MPTP. EGCG môže tiež chrániť neuróny aktiváciou niekoľkých signalizačných dráh, ktoré zahŕňajú MAP kinázy, ktoré sú základom pre prežitie buniek. Terapeutická úloha katechínov pri Parkinsonovej chorobe je tiež spôsobená ich schopnosťou chelatovať železo. Táto vlastnosť prispieva k ich antioxidačnej aktivite tým, že bráni redox-aktívnemu prechodu kovu pred katalyzovaním tvorby voľných radikálov. Okrem toho antioxidačná funkcia súvisí aj s indukciou expresie antioxidantov a detoxikačných enzýmov najmä v mozgu, ktoré nie sú dostatočne obdarené dobre organizovaným antioxidačným obranným systémom. Polyfenol kukuricových otrúb, kyselina ferulová, je tiež hlásená ako prospešná pri Alzheimerovej chorobe. Tento účinok je spôsobený jeho antioxidačnými a protizápalovými vlastnosťami.

Ostatné

Okrem hore vysvetlených patologických udalostí, vykazujú polyfenoly niekoľko ďalších priaznivých účinkov pre zdravie. Diétne polyfenoly majú preventívne účinky pri liečbe astmy. Pri astme dýchacie cesty reagujú zúžením alebo prekážaním, keď sa podráždia. To znemožňuje prenikanie a odvádzanie vzduchu. Toto zúženie alebo obštrukcia môže spôsobiť jeden alebo kombináciu príznakov, ako sú sipot, kašeľ, dýchavičnosť a tesnosť na hrudníku. Epidemiologické dôkazy o tom, že polyfenoly by mohli chrániť pred obštrukčnými ochoreniami pľúc, pochádzajú zo štúdií, ktoré poukazovali na negatívne asociácie príjmu jablka s prevalenciou a výskytom astmy a pozitívnou asociáciou s funkciou pľúc. Zvýšená konzumácia sójového izoflavónu, genisteínu, bola asociovaná lepšou funkciou pľúc u astmatických pacientov. Príjem polyfenolov sa tiež uvádza ako prospešný pri osteoporóze. Suplementácia potravy s genisteínom, daidzeínom alebo ich glykozidmi počas niekoľkých týždňov zabraňuje strate minerálnej hustoty a objemu trabekulárnych buniek spôsobených ovariektómiou. Polyfenoly tiež chránia poškodenia pokožky vyvolané slnečným žiarením. Štúdia o zvieratách poskytuje dôkaz, že polyfenoly prítomné v čaji pri orálnej alebo topickej aplikácii zmierňujú nežiaduce kožné reakcie po vystavení UV žiareniu vrátane poškodenia kože, erytému a lipidovej peroxidácie.

Ukázalo sa, že polyfenoly čierneho čaju sú užitočné aj pri absorpcii minerálov v čreve a tiež že majú antivírusovú aktivitu. Ukázalo sa, že teaflavíny prítomné v čiernom čaji majú anti HIV-1 aktivitu. Tieto polyfenoly inhibovali vstup HIV-1 buniek do cieľových buniek. Vstup HIV-1 do cieľovej bunky zahŕňa fúziu glykoproteínu (GP) a obalu vírusu s bunkovou membránou hostiteľských buniek. Haptad opakujúce jednotky prítomné na N a C termináli GP41 (membránový proteín) na vírusovom obale, poisťujú vytvorenie fúzie aktívneho jadra GP41, čo je šesť-spirálový zväzok. Bolo zistené, že theaflavíny blokujú tvorbu tohto šesť-helixového zväzku potrebného na vstup vírusu do hostiteľa. Zistilo sa, že theaflavín 3′ digalát a theaflavin 3′ galát inhibujú korona vírus SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome, SARS). Táto antivírusová aktivita bola spôsobená inhibíciou proteázy podobnej chymotrypsínu (3CL Pro), ktorá sa podieľa na proteolytickom spracovaní počas vírusovej multiplikácie.

Záver

Výsledky štúdií načrtnutých v tomto prehľade poskytujú súčasné chápanie biologických účinkov polyfenolov a ich význam pre ľudské zdravie. Polyfenoly alebo diéty bohaté na polyfenoly poskytujú významnú ochranu proti vývoju a progresii mnohých chronických patologických stavov vrátane rakoviny, cukrovky, kardiovaskulárnych problémov a starnutia. Napriek tomu, že je možné vedecky vysvetliť niekoľko biologických účinkov založených na epidemiologických štúdiách, mechanizmus účinku niektorých účinkov polyfenolov nie je úplne pochopený. Lepšia znalosť niektorých premenných biologickej dostupnosti polyfenolov, ako je kinetika absorpcie, akumulácie a eliminácie, uľahčí navrhovanie takýchto štúdií. Úloha polyfenolov v ľudskom zdraví je stále plodnou oblasťou výskumu. Na základe súčasného vedeckého poznania poskytujú polyfenoly veľkú nádej na prevenciu chronických ľudských ochorení.

Viac o našich produktoch sa dočítate tu!

Source: https://www.ncbi.nlm.nih.Gov/pmc/articles/PMC2835915/