Антиоксидантные свойства дигидрокверцетина (стр. 3 из 8)
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.
1.3.2 Металлсвязывающая способность флавоноидов
Флавоноиды также могут действовать как хелаторы ионов металла с радикалами О- и ОН*, так и на стадии продолжения цепи, выступая донорами атомов водорода для перекисных радикалов. Многие флавоноиды действуют как хелаторы ионов металлов переменной валентности и способны, таким образом, ингибировать процессы ПОЛ на стадии разветвления цепей, когда ионы металлов индуцируют гомолиз органических перекисей. Для связывания ионов металлов важно наличие в молекулах дигидроксильной структуры в В-кольце (предпочтительна катехоловая структура с ОН-группами в СЗ'- и С4'-положениях), а также кетогруппы в положении С4 совместно с СЗ- или С5-гидроксилом [12, 16, 60]. Такие структуры имеют молекулы флавонолов (мирицетин, кверцетин, рутин и др.), флавонов (гиполактин, лютеолин, ориентин и др.), дигидрофлавонолов (таксифолин, фустин), поэтому хелатирование ионов металлов переменной валентности представляет собой важный механизм антиоксидантного действия в биологических системах природных флавоноидов, обычно представленных в виде сложной композиции разных классов молекул. Окисление линоленовой кислоты, индуцированное ионами Fe2+ совместно с Н202, ингибировалось рутином и кверцетином в большей степени за счёт связывания ионов железа, нежели в результате ингибирования радикалов [22].
1.3.3 Прооксидантные свойства флавоноидов
Наряду с антиоксидантными свойствами, флавоноиды способны проявлять прооксидантный эффект. Этому способствует способность флавонойдов окисляться – восстанавливаться, как получая электрон от органических продуктов, так и металлов переменной валентности. Прооксидантные и антиоксидантные свойства флавоноидов во многом зависят от их растворимости, соотношения окислителей и восстановителей в среде, наличия металлов переменной валентности, рН среды и многих других факторов [21]. Если в присутствии органических перекисей флавоноиды подавляют индуцированное Сu2+ окисление липопротеинов, то в отсутствие перекиси водорода они проявляют себя преимущественно как прооксиданты и усиливают окисление; при этом прооксидантная активность флавоноидов так же, как в случае ингибирования ОН-радикалов и перекисных радикалов, прямо зависит от наличия ОН-заместителей и двойной связи С2-СЗ между кольцами А и В [13].
Во многих исследованиях in vitro у флавоноидов выявляется как антиоксидантный, так и прооксидантный эффект, особенно в присутствии ионов металлов переменной валентности. Так, морин и нарингенин индуцировали окисление липидов в изолированных ядрах из печени крыс, а также вызывали образование сшивок в ДНК [63]. Присутствие ионов железа и меди усугубляло прооксидантные свойства флавоноидов; каталаза, СОД и маннитол не влияли на повреждение ДНК. Усиление флавоноидами (кверцетин, мирицетин, кемпферол) окислительного повреждения ДНК в изолированных ядрах печени крыс может быть связано со снижением содержания в ядрах глутатиона и глутатин-S-трансферазы [64]. Несмотря на высокую антиоксидантную активность, кверцетин индуцирует повреждение ДНК и обладает мутагенной активностью [51]; в концентрациях выше 100 мкМ он оказывал токсический эффект на клетки СНО, который зависел от DT-диафоразной активности в клетках [53]. Имеющие галловую структуру флавонолы (мирицетин и кверцетагетин) могут аутоокисляться в митохондриях с образованием О2 и Н2О2 [34]. Прооксидантный и мутагенный эффекты кверцетина могут быть связаны с продукцией других радикалов, образующихся при его окислительно-восстановительных преобразованиях.
1.3.4 Ингибиторная активность флавоноидов
Флавоноиды ингибируют процессы ПОЛ как на стадии инициации, взаимодействуя с радикалами О- и ОН*, так и на стадии продолжения цепи, выступая донорами атомов водорода для перекисных радикалов. Образующиеся при этом радикалы флавоноидов активно вступают в реакции диспропорционирования с другими радикалами (таблица 2). Флавоноиды (за исключением флавонов и флаванонов) эффективно ингибировали супероксидные анион-радикалы, возникающие при взаимодействии Н202 с ацетоном в щелочной среде, для антирадикальной активности важным было присутствие гидроксильных групп в В-кольце и положении СЗ, при этом агликоны были более эффективны, чем гликозилированные формы [69].
Структурный анализ и экспериментальные данные свидетельствуют о прямой взаимосвязи между антиоксидантной эффективностью флавоноидов и количеством фенольных ОН-групп в их молекулах [5, 43, 50]. Исследование разных по структуре флавоноидов показало, что соединения без ОН-заместителей или с одной гидроксилыгой группой в положении С5 флавонового ядра не проявляют сколько-нибудь значимой активности в отношении перекисных радикалов, возникающих при разложении 2,2'-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлорида; эффективность флавонов с одним ОН-заместителем в положениях СЗ, С6, С2', СЗ' или С4' составляла меньше 60 % эффективности тролокса [13].
Таблица 2.Константы ингибирования радикалов флавоноидами и эфирами галловой кислоты [11].
| Число реакционно-способных ОН-групп | Константы скорости ингибирования | |||
| .ОН (х 109 М-1с-1) | .N3(х 109 М-1с-1) | .O  (х 104 М-1с-1) | ||
| (-)Эпикатехин | 2 | 1,0 | 4,0 | 6,8 |
| (+)Катехин | 2 | 2,2 | 5,0 | 6,4 |
| Пикногенол | 2 | 1,8 | 1,75 | 43 |
| (-)Эпигаллокатехин | 3 | 4,7 | 4,7 | 41 |
| (-)Эпикатехина галлат | 5 | 5,8 | 4,7 | 43 |
| (-)Эпигаллокатехина галлат | 6 | 7,1 | 4,8 | 65 |
| Пропилгаллат | 3 | 3,1 | 4,2 | 26 |
| Р-Глюкогаллин | 3 | 4,4 | 6,3 | 65 |
| Пентагаллоил-глюкоза | 15 | 71 | 20 | 103 |
| Галлодубильная кислота (танин) | 25 | 31 | 22 | - |
Таблица 3.Ингибирование основными флавонами и катехинами чая продукции О2- ксантиноксидазой [6].
| Катехин, флавон | Тип ингибирования | IС50 (мкМ) |
| Катехин | неконкурентное | 303,95 |
| Эпикатехин | смешанное | 20,48 |
| Эпигаллокатехин | смешанное | 10,66 |
| Эпикатехина галлат | смешанное | 2,86 |
| Эпигаллокатехина галлат | конкурентное | 0,76 |
Многие флавоноиды, такие как кверцетин, мирицетин, лютеолин, рамнетин, силибинин, не только обладают антиоксидантной активностью, но и способны ингибировать циклооксигеназы 1 и 2 типа, липоксигеназы и тем самым снижать продукцию провоспалительных медиаторов: лейкотриенов, простагландинов и активных форм кислорода [55, 61, 62]. Супрессивная эффективность флавоноидов в отношении 5-липоксигеназы и циклооксигеназы перитонеальных лейкоцитов крыс коррелировала с их способностью связывать и восстанавливать ионы железа [49].
В сложных системах, таких как индуцированное ионами металлов переменной валентности окисление линоленовой кислоты в гепатоцитах [73], прямой взаимосвязи антиоксидантного действия флавоноидов с определёнными структурными элементами их молекул выявить не удаётся, что объясняется исследователями наличием в молекулах флавоноидов нескольких центров связывания ионов металлов. Исследование на культурах клеток сетчатки эмбрионов цыплят показало, что в отношении Fe2+-индуцированного окисления в присутствии аскорбата, восстанавливающего ионы железа (III), защитная роль флавоноидов (кверцетин, лютеолин, таксифолин, эриодиктиол) не зависела от наличия двойной связи С2-СЗ (эриодиктиол и таксифолин с насыщенной связью С2-СЗ были более активны, чем кверцетин и лютеолин), также не выявлялось зависимости от наличия гидроксильной группы в СЗ-положении; в наибольшей степени эффективность флавоноидов в данной экспериментальной системе определялась способностью молекул проникать в липидный слой мембран и образовывать водородные связи [3]. Катехин (таблица 3) существенно снижал индуцированную гидроперекисью линолевой кислоты гибель эндотелиальных клеток человека в культуре, в то же время (-) эпикатехин и (-)эпигаллокатехин были малоэффективны [42]. Морин, имеющий ОН-заместители в положениях С2' и С4', в меньших по сравнению с кверцетином и катехи-ном концентрациях подавлял некроз эндотелиальных клеток свиньи, возникающий поддействием ксантин-ксантиноксидазной системы, что, по-видимому, связано с ингибированием им ксантиноксидазы [79]. Байкалеин и байкалин предотвращали гибель клеток нейробластомы человека и снижали образование малонового диальдегида под действием Н202; не содержащие С6-гидроксильной группы флавоны (вогонин и вогонозид) в данной системе не проявляли защитного эффекта [27].