Полифенолы и флавоноиды

Полифенолы представляют собой большое семейство вторичных метаболитов растений, характеризующихся наличием множества фенольных гидроксильных групп, а флавоноиды являются их наиболее распространенным диетическим подклассом. Эти соединения, содержащиеся во фруктах, овощах, чае, какао и вине, изучаются на предмет их окислительно-восстановительных свойств, способности хелатировать металлы и модулировать клеточную сигнализацию, а также их связи с риском хронических заболеваний.

Definition

Полифенолы — это соединения растительного происхождения, содержащие несколько фенольных колец; флавоноиды — это основной класс полифенолов, построенный на пятнадцатиуглеродном (C6-C3-C6) дифенилпропановом скелете, подразделяющийся по степени окисления и замещения на флавонолы, флаванолы, флаваноны, антоцианидины, изофлавоны и родственные группы.

Scope

Эта тема охватывает структурную классификацию пищевых полифенолов (флавоноиды, фенольные кислоты, стильбены, лигнаны) и подклассов флавоноидов (флавонолы, флаванолы, флаваноны, антоцианы, изофлавоны), химическую основу их антиоксидантной и сигнальной активности, их основные пищевые источники и общую картину доказательств, связывающих их потребление со здоровьем. Она представлена как справочник по биохимии и питанию, а не как диетическая рекомендация.

Core questions

• Как классифицируются пищевые полифенолы и подклассы флавоноидов по структуре?
• Какие химические особенности лежат в основе их антиоксидантной и металл-хелатирующей активности?
• Какие продукты являются основными источниками каждого подкласса?
• Что показывают наблюдательные и механистические данные о потреблении флавоноидов и хронических заболеваниях?

Key concepts

• Скелет флавоноида C6-C3-C6
• Флавонолы, флаванолы, флаваноны, антоцианы, изофлавоны
• Фенольные кислоты, стильбены и лигнаны
• Катехоловое B-кольцо и поглощение радикалов
• Хелатирование металлов
• Источники пищи: чай, какао, фрукты, овощи, соя

Key theories

Антиоксидантное действие путем переноса атома водорода и электрона

Флавоноиды гасят радикалы главным образом путем отдачи атома водорода или электрона от своих фенольных гидроксилов, при этом структурные особенности, такие как катехоловое B-кольцо и 3-гидроксил, определяют термодинамическую и кинетическую эффективность.

Помимо прямого поглощения

Поскольку циркулирующие концентрации низки, а метаболиты отличаются от исходных соединений, эффекты флавоноидов in vivo все чаще приписываются модуляции клеточной сигнализации и ферментативной активности, а не прямому массовому поглощению радикалов.

Mechanisms

Антиоксидантная химия флавоноидов зависит от фенольных гидроксильных групп, которые отдают атомы водорода или электроны для нейтрализации радикалов; катехоловая структура на B-кольце, 2,3-двойная связь, сопряженная с 4-оксогруппой, и 3-гидроксил усиливают эту активность, а также позволяют хелатировать прооксидантные переходные металлы. Однако в организме флавоноиды подвергаются обширной конъюгации и достигают лишь низких циркулирующих концентраций, поэтому большая часть их биологического эффекта в настоящее время приписывается взаимодействию с сигнальными путями и ферментами, а не стехиометрическому поглощению радикалов. Подклассы различаются химически и по распределению в пищевых продуктах, что определяет их типичное потребление и метаболизм.

Clinical relevance

Диеты с высоким содержанием продуктов, богатых флавоноидами, изучаются в связи с сердечно-сосудистыми и другими хроническими заболеваниями, а биохимия флавоноидов помогает объяснить как правдоподобность этих ассоциаций, так и разрыв между антиоксидантной способностью in vitro и эффектом in vivo. Данная статья призвана способствовать пониманию механизмов и доказательств и не является основой для индивидуальных диетических предписаний.

Epidemiology

Когортные исследования, такие как исследования Knekt и его коллег, сообщают об обратных связях между более высоким потреблением флавоноидов и риском некоторых хронических заболеваний, хотя результаты варьируются в зависимости от подкласса, источника пищи и исхода, а причинно-следственная интерпретация ограничена наблюдательным дизайном.

Evidence & guidelines

Литература сочетает структурную и механистическую химию с наблюдательными когортами и интервенционными исследованиями; обзоры подчеркивают, что биодоступность и метаболизм, а не анализы антиоксидантной активности in vitro, определяют физиологическую значимость. Здесь не даются клинические рекомендации.

History

Растительные фенолы давно известны в химии, но систематическая нутриционная характеристика ускорилась с конца 1990-х годов по мере совершенствования аналитических методов. Обзоры Manach, Scalbert и их коллег систематизировали диетические классы и их биодоступность, а последующие синтезы переосмыслили действие флавоноидов, сместив акцент с простого поглощения радикалов на сигнальные и опосредованные метаболитами эффекты.

Debates

Действуют ли флавоноиды в основном как прямые антиоксиданты в организме?

Хотя флавоноиды являются мощными поглотителями радикалов in vitro, они циркулируют в низких концентрациях в виде конъюгированных метаболитов, поэтому вопрос о том, обусловлены ли их преимущества in vivo прямым поглощением или модуляцией клеточной сигнализации, остается предметом дискуссий.

Key figures

• Augustine Scalbert
• Claudine Manach
• Alan Crozier
• Cesar G. Fraga

Seminal works

• manach-2004
• scalbert-2005
• del-rio-2013

Frequently asked questions

Все ли полифенолы являются флавоноидами?

Нет. Флавоноиды — это крупнейший диетический подкласс полифенолов, но полифенолы также включают фенольные кислоты, стильбены (такие как ресвератрол) и лигнаны, которые имеют различные структуры.

Почему флавоноиды могут быть мощными антиоксидантами в пробирке, но иметь скромные эффекты в организме?

После всасывания они интенсивно метаболизируются и достигают лишь низких концентраций в крови в конъюгированных формах, поэтому считается, что их физиологическое действие включает модуляцию сигнализации и ферментов в большей степени, чем массовое поглощение радикалов.