Flavonoidy, prírodné látky s mimoriadnymi účinkami: Výskumníčka prezradila, čo všetko dokážu
Zdroj: Gettyimages.com, archív Lucie Račkovej
Flavonoidy patria k najpozoruhodnejším rastlinným zlúčeninám, aké sa v prírode bežne vyskytujú. Ich obrovský potenciál spočíva najmä v prevencii a doplnkovej liečbe civilizačných ochorení, preto do ich výskumu odborníci vkladajú veľkú nádej. Zaoberá sa nimi aj výskumníčka Lucia Račková z Ústavu experimentálnej farmakológie a toxikológie Slovenskej akadémie vied (SAV), ktorá pre Vyšetrenie podrobne opísala, prečo vedcov 21. storočia fascinujú ich účinky.
Flavonoidy sú známymi antioxidantmi. V akých potravinách ich nájdeme najviac?
Významnými zdrojmi flavonoidov sú ovocie, zelenina, zelený a čierny čaj, kakao, červené víno, liečivé rastliny a niektoré koreniny. Antokyány sú jednou z hlavných a najväčších skupín flavonoidov. Predstavujú rastlinné pigmenty zodpovedné za červené, modré a purpurové sfarbenie kvetov a plodov. Bohato sú zastúpené v plodoch arónie čiernoplodej, bazy čiernej, čučoriedkach, čiernych ríbezliach a černiciach a tiež v obľúbenom exotickom ovocí açai. Vyšší obsah antokyánov má aj šupka bôbov čiernej sóje a tmavej fazule. Významné množstvá, najmä flavónov a flavonolov, nájdeme v petržlene. Z korenín možno spomenúť sušené oregano, ktoré je bohatým zdrojom flavanónov a flavónov. Citrusové plody ako citróny, pomaranče, grapefruity obsahujú flavanóny ako naringín a hesperidín. Flavonol kvercetín je prítomný najmä v cibuli. Sója je zase dôležitým zdrojom izoflavónov ako genisteín, daidzeín a glyciteín, ktoré patria k tzv. fytoestrogénom, teda látkam podobným ženskému hormónu estrogénu.
Aké zdravotné účinky majú tieto bioaktívne látky na ľudský organizmus?
Výskumy naznačujú celé spektrum priaznivých účinkov, akými môžu flavonoidy pôsobiť na ľudský organizmus, čo súvisí najmä s tým, že majú schopnosť ovplyvňovať funkciu mnohých dôležitých enzýmov. Potláčajú zápal, chránia telo pred mikróbmi, vírusmi a nádorovým bujnením, pôsobia ako antioxidanty. Potláčajú tvorbu karcinogénov v tele a uľahčujú ich odstraňovanie z organizmu, chránia pečeň, tlmia alergické reakcie, môžu mať tiež analgetický účinok. Takisto priaznivo ovplyvňujú hormonálnu rovnováhu, pomáhajú pri liečbe obezity a metabolických porúch, znižujú riziko srdcovocievnych ochorení. Dokážu zlepšiť zrak, pamäť, dokonca aj obmedziť tvorbu zubného kazu a potlačiť nežiaduce účinky chemoterapeutík. V posledných rokoch sa výskum venuje práve kapacite flavonoidov znižovať výskyt chronických ochorení, najmä ochranným účinkom na srdce a cievy, protinádorovým a neuroprotektívnym účinkom. Tieto látky sa využívajú aj v potravinárskom priemysle ako arómy, prírodné farbivá a konzervanty, vďaka ich schopnosti potlačiť oxidačné procesy v potravinách. Využitie nachádzajú aj v kozmetike, napríklad ako zložky krémov proti vráskam alebo celulitíde.
Akú funkciu zastávajú flavonoidy v rastlinách?
V rastlinách patria flavonoidy k najviac zastúpeným rastlinným pigmentom, ktoré dodávajú chuť a arómu plodom, kvetom a semenám, pomáhajú pri opeľovaní, chránia rastliny pred patogénnymi baktériami a hubami, hmyzom, bylinožravcami, toxínmi a UV žiarením, zodpovedajú aj za toleranciu voči chladu, teplu a suchu. V pôdach chudobných na dusík sú schopné prilákať symbiotické baktérie zásobujúce rastliny jeho redukovanými (pre rastlinu využiteľnými) formami. Zaujímavé je tiež, že flavonoidy uvoľňované koreňmi do pôdy môžu obmedziť klíčenie semien iných rastlín. Napríklad jačmeň sa týmto spôsobom dokáže chrániť pred klíčením buriny v jeho okolí. Hoci veľké spektrum dôkazov svedčí v prospech zdravotných benefitov flavonoidov, pre využitie v klinickej praxi je ešte stále potrebné zlepšiť ich testovanie. Neznámou tiež zostáva, či sú esenciálnymi zložkami výživy, ktorých deficit súvisí so vznikom špecifického ochorenia, podobne ako nedostatok niektorých vitamínov.
Naznačujete, že tieto rastlinné zložky by mohli byť kľúčom k liečbe civilizačných ochorení...
Flavonoidy majú stále význam skôr v prevencii chronických ochorení, ako sú ochorenia srdca a ciev, diabetes, neurologické a nádorové ochorenia, alebo v doplnkovej liečbe. V súčasnosti je na Slovensku dostupný registrovaný liek s obsahom diosmínu a hesperidínu, ktorý sa využíva predovšetkým na liečbu chronickej žilovej nedostatočnosti. V poslednom štádiu klinických skúšok je napríklad flavopiridol, sľubné protinádorové liečivo účinné pri niektorých typoch leukémie. Je to semisyntetický flavón odvodený z rastlinného alkaloidu rohitukínu, pôvodne izolovaného z indického stromu Dysoxylum binectariferum. Z výživových doplnkov možno spomenúť extrakt z borovice prímorskej. Podobne ako liek s účinnými látkami diosmín a hesperidín sa ukázal byť účinný pri liečbe chronickej žilovej nedostatočnosti, pôsobí preventívne proti ateroskleróze, žilovej trombóze a odporúča sa doplnkovo pri štandardnej liečbe vredov predkolenia. Aktívnymi obsahovými látkami sú proantokyanidíny a fenolové kyseliny, deriváty kyseliny hydroxyškoricovej a benzoovej. Čučoriedkový extrakt (najčastejšie s 25-percentným obsahom antokyánov) sa využíva v doplnkovej liečbe a prevencii očných ochorení. Extrakt z brusníc je zase známy svojím použitím v liečbe a prevencii infekcií močových ciest. Hlavnými účinnými látkami sú oligomérne proantokyanidíny, ktoré sa viažu na povrch baktérií a bránia tak ich prichyteniu sa na sliznicu močového traktu.
Je pravda, že keby sme chceli docieliť silné účinky flavonidov na organizmus v bežných podmienkach, museli by sme ich v strave skonzumovať veľmi veľa?
Áno, ale podstatné je tiež ich dlhodobé užívanie z prirodzených zdrojov. Príkladom sú Indiáni z kmeňa Gunov, obývajúci súostrovie San Blás patriace k Paname. Sú závislí od dovážania vody, ktorú musia prevárať a nemajú možnosť ju chladiť. Prirodzeným následkom je, že prakticky počas celého života pijú tekutiny v tej najprijateľnejšej forme, v podobe kakaového nápoja, a to až päťkrát denne. Hlavnými obsahovými flavonoidmi kakaa sú flavanoly a prokyanidíny. Odhaduje sa, že Gunovia denne prijmú v priemere až 1 880 miligramov týchto látok. U tohto etnika je nízky výskyt civilizačných ochorení, ako diabetes, nádorové ochorenia, zriedkavejšie sa uňho vyskytujú srdcovocievne a mozgové príhody, šesťdesiatnici mávajú nižší krvný tlak. Gunovia žijú v priemere dlhšie ako obyvatelia mestských častí Panamy. Za zmienku tiež stojí, že u pôvodných obyvateľov súostrovia sa po presťahovaní, spolu so zanechaním typických stravovacích návykov, objavili aj civilizačné ochorenia, čo znamená, že na tomto fenoméne nemajú veľký podiel gény u daného etnika. Otázkou ale zostáva, ako k danému priaznivému účinku na zdravie prispieva aj vyššia konzumácia rýb, a teda aj vyšší príjem omega-3 mastných kyselín v porovnaní s obyvateľmi mesta a ďalšie faktory, napríklad čistejšie životné prostredie a zrejme aj viac pohybovej aktivity.
Ďalším príkladom je pravidelná konzumácia zeleného čaju najmä u ázijských národov. Zelený čaj obsahuje popri iných látkach čajové katechíny ako epigalokatechín galát. Častá konzumácia (najmä v severovýchodnom Japonsku až niekoľko šálok denne) korešponduje s nižším počtom úmrtí na srdcovocievne ochorenia v strednom a staršom veku a účinok je výrazný najmä u nefajčiarov.
Môže byť pôsobenie týchto pozoruhodných zlúčenín na ľudský organizmus aj toxické?
Riziko toxicity flavonoidov hrozí pri ich nadmernom užívaní. Týka sa to najmä výživových doplnkov na báze čistých bioaktívnych látok izolovaných z pôvodných komplexných zmesí, v akých sa nachádzajú v potravinách rastlinného charakteru. Okrem flavonoidov totiž obsahujú aj celé spektrum ďalších látok, akými sú ďalšie polyfenoly, vitamíny, minerály, karotenoidy či vláknina. Vďaka nim môže byť účinnosť jednotlivých zložiek vyššia, toxicita zase nižšia, zlepšuje sa aj biologická dostupnosť. Výrobca pritom často odporučí dennú dávku, ktorá niekoľkonásobne prekračuje množstvá bežne prijímané v potrave. Vysoké dávky flavonoidov v tele môžu obmedziť absorpciu dôležitých vitamínov a minerálov. K takýmto patrí kyselina listová.
Nielen výživové doplnky môžu byť rizikové, dokonca aj veľký príjem potravín bohatých na flavonoidy, ako sú už spomínané kakao a čaj, ale aj červené víno a strukoviny, môžu zhoršiť absorpciu železa. U zvierat viedlo podávanie kvercetínu k zníženiu absorpcie vitamínu C. Je známe, že viaceré flavonoidy majú schopnosť potlačiť tvorbu a metabolizmus hormónov štítnej žľazy. Prvé výskumy tohto nežiaduceho účinku naznačili, že výskyt strumy v chudobných populáciách Ázie a Afriky nemusí súvisieť len s nutričným nedostatkom jódu, ale aj s opísaným ovplyvnením funkcie štítnej žľazy flavonoidmi ako luteolín, apigenín a C-glykozyl flavóny. Tieto látky sú bohato zastúpené v prose ako základnej potravine, ktorú títo ľudia konzumujú. Uvedené účinky majú aj izoflavóny, riziko navyše predstavuje aj ich estrogénu podobný efekt. Najmä mladšie ženy by sa mali vyhýbať dlhodobému užívaniu výživových doplnkov s vysokým obsahom izoflavónov, keďže užívanie môže spôsobiť problémy s plodnosťou. Výskumy na zvieratách a bunkách tiež ukázali, že izolované látky ako genisteín podporujú rast nádorových buniek prsníka. Za bezpečnejšie sa považujú prirodzené zdroje izoflavónov, najmä sója, ale aj cícer, arašidy, fazuľa alebo vlašské orechy. Hoci aj tu by boli potrebné ďalšie štúdie pre pochopenie rizík vyplývajúcich z dlhodobého užívania vyšších množstiev týchto látok. Opatrní by sme mali byť aj pri užívaní konvenčných liečiv. Napríklad flavonoidy v grapefruitovej šťave ako naringín, kvercetín a kemferol môžu zvyšovať účinok množstva liečiv, napríklad blokátorov vápnikového kanála, hypolipidemík, neuroleptík, imunosupresív, antibiotík, antihistaminík a antiarytmík prostredníctvom tlmenia ich metabolizmu v pečeni. Flavonoidy brusnicovej šťavy môžu zvyšovať účinok warfarínu. Naopak, flavonoidy zeleného čaju môžu zase znižovať účinok liečiv užívaných pri srdcovocievnych ochoreniach, ako atenolol, rosuvastatín, warfarín, celiprolol. Najmä v prípade výživových doplnkov je vhodné poradiť sa o ich súčasnom užívaní s inými liekmi s lekárom alebo lekárnikom, užitočné je aj pozorné čítanie príbalového letáku.
Ktoré zdroje flavonoidov by sme v zime v rozumnej miere mali zaradiť do svojho jedálnička?
Okrem už spomínaných zdrojov, ako sú strukoviny, čaj, orechy, koreniny, by aj v zime mali byť významným zdrojom týchto, ale aj ďalších bioaktívnych látok, ovocie a zelenina. Svetová zdravotnícka organizácia identifikovala nízky príjem ovocia a zeleniny v strave ako jeden z top desať rizikových faktorov, ktoré prispievajú k úmrtiam a odporúča ich dennú konzumáciu v množstve aspoň 400 gramov. Svetový fond pre výskum rakoviny odporúča dokonca až 800 gramov rozdelených na päť porcií denne. Pomôcť to môže v prevencii chronických ochorení, ako rakovina, diabetes, obezita a srdcovocievne diagnózy. V zimnom období sú veľmi užitočné citrusové plody, pretože ich obsahové flavonoidy prispievajú k posilneniu imunity a chránia pred chrípkou. Klinické štúdie ukázali, že pri prechladnutí môžu pomáhať aj flavonoidy hrozna a zeleného čaju, predísť chrípkovej infekcii pomôže aj kloktanie s extraktom čajových katechínov. Symptómy prechladnutia a chrípky zmierňuje aj brusnicová šťava, už spomínané proantokyanidíny majú aj stimulačný efekt na bunky imunitného systému. Účinný proti vírusu chrípky sa ukázal byť aj kvercetín. Nachádza sa najmä v zelenine ako cibuľa, červený šalát, paradajky, paprika, brokolica, špargľa, tiež v jablkách, bobuľových plodoch, hrozne a čaji. Obsahové látky medu, ku ktorým patria aj flavonoidy a polyfenoly, posilňujú imunitu, chránia pred vírusmi a baktériami. Aj výskumy na zvieratách ukázali, že med môže chrániť pečeň pred nežiaducimi účinkami paracetamolu.
Na obsah účinných látok však môže mať dopad skladovanie, pestovanie a zber rastlín počas zimnej sezóny. Napríklad červené grapefruity a pomaranče sú citlivé na nízke teploty a dlhodobé skladovanie, preto tieto podmienky znižujú obsah ich hlavných bioaktívnych flavonoidov naringínu a hesperidínu. Niektoré druhy zeleniny, príkladom je biela kapusta a kvaka dopestované v zime, majú vyšší obsah flavonoidov než v teplejších mesiacoch. Opačne to platí pre kel kučeravý a brokolicu. Na druhej strane, brokolica stonková, ktorá sa pestuje práve v zime a jej zber vrcholí v období skorej jari, má vyšší obsah flavonoidov ako karfiolové odrody.
Vašou doménou je výskum pôsobenia flavonoidov s chemicky pozmenenou štruktúrou na bunky. Predpokladáte, že by po takejto úprave mohli byť ešte účinnejšie? Čo ste o nich doposiaľ v laboratóriu zistili?
Biologická aktivita vrátane antioxidačnej účinnosti u flavonoidov, ale aj v prípade iných látok všeobecne, úzko súvisí so štruktúrou molekúl. U flavonoidov je ovplyvnená povahou, pozíciou a počtom substituentov, ako sú hydroxylové a metoxylové skupiny a glykozylácia, ktoré majú vplyv aj na tzv. biologickú dostupnosť, teda to, v akom množstve sa látka dostane na miesto svojho pôsobenia v organizme. Konkrétne, terapeutický efekt kvercetínu obmedzuje práve jeho nižšia biologická dostupnosť. Prispieva k tomu jeho nižšia lipofilita (alebo aj rozpustnosť v tukoch) a teda nižšia schopnosť transportu cez lipidové bariéry v organizme. Modifikácia kvercetínu chemickou cestou alebo prostredníctvom špecifických enzýmov predstavuje riešenie, ako dosiahnuť zvýšenie jeho lipofility. Takýto zásah do pôvodnej štruktúry môže priaznivo ovplyvniť nielen jeho množstvo v mieste účinku, ale aj interakcie s reaktívnymi oxidantmi či cieľovými bielkovinami v bunkách. Modifikované flavonoidy ľahšie prenikajú kožou, čo môže zefektívniť aj topickú liečbu a využitie v kozmetike. Lipofilné flavonoidy sa tiež ľahšie inkorporujú do potravín s vyšším obsahom tukov, čo zase zlepšuje ich využitie ako potravinových stabilizátorov. Deriváty môžu mať aj vyššiu stabilitu, čo uľahčuje aplikáciu.
V našom laboratóriu sme zistili, že modifikovaný kvercetín má o niečo lepšiu kapacitu potláčať zápalovú reakciu imunitných buniek mozgu, ktorá sprevádza aj neurodegeneratívne ochorenia. Ľudské kožné bunky vystavené pôsobeniu týchto látok boli zase, v porovnaní s bunkami ovplyvnenými pôvodnými zlúčeninami, odolnejšie voči oxidačnému stresu, mali znížené znaky starnutia a tiež menej hromadili nestráviteľné odpady v lyzozómoch.
Aké rôzne extrakty prešli vaším testovaním? Čo vás v rámci výskumu najviac prekvapilo a zaujalo?
Z prírodných látok sme testovali extrakt aj obsahové látky z mahónie cezmínolistej, extrakt sladkého drievka, extrakty a obsahové látky listov olivy európskej, olej zo semien granátového jablka. Okrem modifikovaných prešli naším výskumom aj viaceré pôvodné flavonoidy. Zistili sme, že testované látky dokážu chrániť bunky alebo umelé lipidové membrány pred poškodeniami, ktoré sa vyskytujú aj v priebehu väčšiny chronických ochorení. Tento účinok pritom väčšinou korešpondoval s ich obsahom fenolových zlúčenín a schopnosťou eliminovať voľné radikály. Rozhodujúce boli aj ich fyzikálno-chemické vlastnosti. Napríklad z dvoch porovnávaných extraktov bol lepší ten extrakt z olivy, ktorý mal vyšší obsah hlavných bioaktívnych fenolov, ako oleuropeín, hydroxytyrozol, kvercetín - lepšie chránil srdcové bunky pred poškodením a bunkovou smrťou spôsobenou oxidantom. Chránil aj schopnosť špecializovaných buniek pankreasu tvoriť inzulín.
Extrakt z olivových listov má široké využitie v tradičnej medicíne a ukazuje sa, že môže pomáhať najmä pri ochoreniach srdca a ciev, ale aj metabolických poruchách, čo vlastne potvrdili i naše výsledky. Kôra mahónie má zasa využitie najmä v doplnkovej liečbe psoriázy. Zistili sme, že obsahové alkaloidy berberín, jatrorizín a magnoflorín chránia štruktúry podobné bunkovým membránam pred oxidačným stresom. Intenzita účinku bola však závislá aj od toho, či časť molekuly alkaloidu tvorí fenol, od rozpustnosti v tukoch (lipofilita) a ďalších vlastností molekúl. Podobne sme zistili, že fenolové látky sladkého drievka, ako deriváty izoflavónov, kumaríny a chalkóny, majú významný podiel nielen na antioxidačnom, ale tiež protizápalovom účinku extraktu. Na účinku ale nemal podiel hlavný obsahový saponín, glycirrhizín.
Protizápalové účinky sme potvrdili aj pre olej lisovaný zo semien granátového jablka, ktorý je bohatým zdrojom kyseliny punikovej, omega-5 nenasýtenej mastnej kyseliny. Tento olej tlmil prozápalovú reakciu imunitných buniek mozgu zodpovedných za neurozápal. Účinok bol porovnateľný s účinkom testovaných omega-3 mastných kyselín rybieho oleja, ktoré sú známe priaznivým účinkom na nervový systém. Naznačuje to, že olej z granátového jablka by mohol pomôcť pri liečbe a prevencii neurodegeneratívnych ochorení.
Dôležitý poznatok, ktorý sme potvrdili aj v našich výskumoch je, že priama interakcia s voľnými radikálmi a ďalšími tzv. reaktívnymi formami kyslíka nie je jediný spôsob, akým fenolové rastlinné obsahové látky tieto škodlivé častice v organizme zneškodňujú. Môžu tiež aktivovať gény enzýmov, ktoré sú zodpovedné za ich elimináciu alebo opravu škôd, ktoré spôsobili. Podstatná v tomto mechanizme je interakcia s regulačnými bielkovinami, ktoré v bunke fungujú ako akési senzory reaktívnych foriem kyslíka. Keď „zacítia“ ich zvýšené hladiny, aktivujú produkciu spomínaných enzýmov, ktoré ich zneškodnia. Rastlinné obsahové látky dokážu aktivovať tieto senzory tak, že vlastne napodobnia reaktívne oxidanty, ktoré sú vo veľkých množstvách zodpovedné aj za oxidačný stres a poškodenie. Je to paradoxné a zaujímavé, keďže sa týmto látkam všeobecne pripisuje antioxidačný, teda presne opačný účinok. Aj tu však majú dôležitý vplyv štruktúrne vlastnosti molekúl.
Kam bude smerovať váš ďalší výskum?
V budúcnosti by sme sa chceli aj naďalej venovať výskumu mechanizmov, akým prírodné a syntetické liečivá modulujú už popísanú adaptačnú reakciu bunky na stres, čo môže byť kľúčom k prevencii a liečbe chronických ochorení aj pochopeniu spôsobov, aké majú látky so známym ochranným účinkom dopad na zdravie. Zaujímavé by bolo sledovať účinnosť vybraných obsahových látok v kombináciách, keďže za optimálne zdravotné benefity rastlinných potravín a prípravkov môže práve zastúpenie celého spektra obsahových látok a ich interakcie.
Fotogaléria
flavonoidy antokyány Lucia Račková
