flavonoidi

La struttura di base dei flavonoidi, Flavan

I flavonoidi sono un gruppo di sostanze naturali , a cui appartiene gran parte dei pigmenti dei fiori. I flavonoidi appartengono al gruppo dei polifenoli . Sono formalmente derivati ​​dal corpo di base Flavan (2-fenilcroman): due anelli aromatici che sono collegati da un anello tetraidropiranico . In natura esistono circa 8000 composti, la cui diversità è creata da diversi stati di ossidazione nell'anello contenente ossigeno, diverse sostituzioni sugli anelli aromatici e l'aggiunta di zuccheri ( formazione di glicosidi ). La biosintesi avviene attraverso la via dell'acido shikimico .

I flavonoidi sono universalmente presenti nelle piante come sostanze vegetali secondarie , quindi anche nell'alimentazione umana. Si dice che abbiano proprietà particolarmente antiossidanti . Un certo numero di piante contenenti flavonoidi sono utilizzate in medicina.

I flavonoidi furono scoperti negli anni '30 dal premio Nobel Albert von Szent-Györgyi Nagyrápolt e inizialmente indicati come vitamina  P. La "P" della vitamina P sta per " fattore di permeabilità ".

Cognome

Trama del tintore ( Reseda luteola )

Alcune piante come la Quercia tintoria ( Quercus tinctoria ), l' Erba della tintoria ( Reseda luteola ) o il Gelso tintore ( Maclura tinctoria ) venivano utilizzate in passato per l'ingiallimento. Dopo aver identificato i loro ingredienti, questo gruppo di coloranti è stato chiamato flavoni, dai latini parola flavus per giallo. Quando è stato riconosciuto che molti degli ingredienti sono strutturati allo stesso modo, ma hanno un colore diverso o sono incolori, il gruppo di sostanze è stato chiamato flavonoidi.

Evento

felce

I flavonoidi sono universali nel regno vegetale e si trovano nelle piante da seme così come nei muschi e nelle felci . La formazione di flavonoidi è nota solo da parte di pochi microrganismi, come la muffa dell'annaffiatoio Aspergillus candidus . Gli animali non possono produrre flavonoidi. La presenza in alcune specie animali, ad esempio nelle ali di alcune farfalle , è dovuta all'ingestione di flavonoidi vegetali con il cibo e al loro accumulo nell'organismo. Secondo altre fonti, i flavonoidi sono limitati alle piante.

Struttura, diversità e sottogruppi

Flavan come struttura base con identificazione degli anelli

La struttura di base dei flavonoidi è costituito da due anelli aromatici che sono collegati da un gruppo C 3 ponte. L'anello A mostra principalmente il pattern di sostituzione della floroglucina , che indica la sua origine nel metabolismo dei polichetidi . L'anello B e il ponte C 3 hanno origine dalla via dell'acido shikimico , l'anello B è per lo più idrossilato a 4', spesso anche a 3' o 3' e 5'. Nella stragrande maggioranza dei flavonoidi (con l'eccezione dei calconi ) il ponte C 3 è chiuso per formare un anello O-eterociclico (anello C). La struttura di base dei flavonoidi è quindi il flavan (2-fenilcromano). L'anello B è raramente spostato nella posizione 3 (isoflavano, derivato dagli isoflavoni ) o 4 (neoflavano).

Sono già stati descritti un totale di oltre 8000 diversi flavonoidi (al 2006). Il disegno, in particolare il grado di ossidazione al C 3 ponte, serve a suddividere i flavonoidi nei vari sottogruppi.

Sei grandi sottogruppi si trovano nella maggior parte delle piante superiori: calconi , flavoni , Flavonoli , Flavandiols , Antociani, e abbreviato Tannini . Gli uroni sono molto comuni, ma non onnipresenti. Gli isoflavoni (soprattutto nelle Fabaceae ) e le 3-desossi-antocianidine, che si formano come precursori dei flobafeni, ad esempio da Vitis vinifera , Arachis hypogaea e Pinus sylvestris , sono ristretti a pochi gruppi .

La diversità strutturale dei flavonoidi è dovuta al gran numero di schemi di sostituzione sugli anelli A e B, nonché al fatto che i flavonoidi di solito non sono liberi, ma piuttosto come glicosidi . Sono stati identificati oltre 80 zuccheri diversi. Per la quercetina sono stati descritti 179 diversi glicosidi.

Sottogruppo Struttura basilare Esempi
Flavanoli Flavonoli Catechina , gallocatechina ,
epicatechina , epigallocatechina gallato
Flavanoli Flavanoli Taxifolina
Calconi Calconi Isoliquiritigenina ,
xantumolo (R2 = OH)
Antociani
( Antociani )
("Flavenoli") 		antociani Cianidina , delfinidina , malvidina ,
pelargonidina , peonidina ,
petunidina (R3 = OH)
Flavonoli Flavonoli Morin , quercetina ( glicoside rutina
e metil etere isorhamnetina ),
kaempferol , miricetina , fisetina
Aurone Aurone Aureusidin
Flavoni Flavon num.svg Luteolina , apigenina
Flavanoni Flavanoni Esperetina , naringenina , eriodictyol
isoflavoni isoflavoni La genisteina , daidzeina , Licoricidin

biosintesi

Biosintesi dei flavonoidi

Il punto di partenza per la biosintesi dei flavonoidi è l'aminoacido aromatico fenilalanina , che si forma attraverso la via dell'acido shikimico . La fenilalanina viene convertito in trans - acido cinnamico dal liasi fenilalanina ammoniaca (PAL) . Questo a sua volta viene idrossilato ad acido p- umarico dalla 4- idrossilasi dell'acido cinnamico . Questo percorso è comune a tutti i fenilpropanoidi . L' acido p- cumarico viene attivato per formare cumaril-coenzima A.

Nella fase successiva del secondo anello aromatico si forma: l'enzima calcone sintasi (CHS) si forma dal cinnamoil-CoA e tre molecole di malonil-coenzima A , costituite dalla sintesi degli acidi grassi originano il calcone . Il calcone è in equilibrio con il flavanone per l'azione della calcone isomerasi (CHI). Questo chiude il terzo anello.

I tre enzimi chiave (PAL, CHS e CHI) e in parte gli enzimi delle ulteriori fasi di sintesi sono presenti come complessi enzimatici . Il complesso è probabilmente localizzato sul lato citosolico del reticolo endoplasmatico .

I vari percorsi portano dal flavanone ai flavoni, flavonoli, isoflavoni e antocianidine.

La biosintesi dei flavonoidi è indotta dalla luce, lo stoccaggio avviene principalmente nel vacuolo .

La maggior parte degli enzimi per la biosintesi dei flavonoidi proviene da tre classi di enzimi presenti in tutti gli organismi: diossigenasi dipendenti dall'ossoglutarato, reduttasi dipendenti dal NADPH e idrossilasi del citocromo P450. I due enzimi chiave CHS e CHI appartengono a famiglie diverse. È probabile che il CHI sia unico per le piante in termini sia di sequenza che di struttura tridimensionale. CHS, a sua volta, appartiene alla superfamiglia dei polichetidi sintasi vegetali .

significato

I vari flavonoidi svolgono una moltitudine di funzioni nelle piante.

Il colore blu dei fiori di Ipomoea tricolor si basa su un'interazione di antocianidine e acidi idrossicinnamici , che proteggono il cromoforo dalla degradazione idrolitica . Entrambi sono collegati tra loro tramite gruppi di zucchero.

I flavonoidi costituiscono il gruppo più importante tra i pigmenti dei fiori e servono ad attirare gli impollinatori . Gli antociani forniscono una varietà di colori che vanno dall'arancione al rosso al blu. Tutti i fiori contenenti antociani contengono anche flavoni e/o flavonoli, che servono a stabilizzare gli antociani, ma in concentrazioni più elevate fanno anche spostare il colore dei fiori nella zona blu. Il colore dei fiori gialli è meno spesso causato dai flavonoidi. I flavonoidi come la gossypetina e la quercetagetina sono responsabili del colore giallo dei fiori di Gossypium hirsutum , Primula vulgaris e alcune piante di girasole come Chrysanthemum segetum . Calconi e auroni sono responsabili del colore dei fiori gialli in alcune altre piante di margherite come Coreopsis e Dahlia e in altre nove famiglie di piante. I flavonoidi gialli si trovano spesso nella famiglia delle margherite insieme ai carotenoidi gialli . Il 95% del colore dei fiori bianchi è causato dai flavonoidi: flavoni come luteolina e apigenina e flavonoli come kaempferol e quercetina , con i flavonoli che assorbono un po' di più nella gamma delle onde lunghe.

I tannini condensati interagiscono con le glicoproteine presenti nella saliva degli erbivori e hanno un effetto astringente . Riducono la digeribilità delle piante e quindi scoraggiano molti potenziali erbivori.

Altri flavonoidi agiscono come protezione contro gli erbivori ( repellenti ). Per gli insetti specializzati, tali flavonoidi sono a loro volta stimolanti dell'alimentazione. In particolare, i glicosidi flavonici e flavonolici, ad esempio a base di rutina , quercitrina e isoquercitrina , sono tossici per gli insetti, mentre sono atossici per gli animali superiori. La crescita dei vari bruchi si riduce drasticamente in presenza, ad esempio, di isoquercitrina nella dieta, al 10% dei gruppi di controllo. Questi flavonoidi si trovano principalmente nelle piante erbacee e dovrebbero sostituire i tannini condensati delle piante legnose.

I flavoni e i flavonoli in particolare agiscono come protezione contro i raggi UV e la luce a onde corte. Si depositano sotto forma libera di piante in luoghi estremi come nelle zone aride o alpine sulla superficie fogliare, spesso sotto forma di rivestimenti simili a farina. In questo modo si previene la distruzione foto-ossidativa delle membrane e dei pigmenti fotosintetici . Grazie alla loro lipofilia , riducono anche la colonizzazione della superficie fogliare da parte di microrganismi . I flavonoidi hanno anche effetti antivirali , antibatterici e antimicotici diretti .

Alcuni flavonoidi vegetali svolgono un ruolo nella regolazione della espressione genica nel batterio noduli Rhizobium .

I flavonoidi altamente metossilati si trovano spesso negli essudati delle gemme e di altre secrezioni lipofile . Hanno un effetto fungicida , così come la nobiletina nelle foglie di agrumi .

I flavonoidi agiscono come strutturale tema nello sviluppo selettivo GABA A recettore - legante .

Flavonoidi negli alimenti e nelle medicine

I flavonoidi nelle mele, come in molti altri frutti, sono concentrati nella buccia.

cibo

Uso dei flavonoidi nell'Unione Europea.
Composizione e fonti di flavonoidi consumati nell'UE.

Gli esseri umani assumono maggiori quantità di flavonoidi con il cibo. Circa due terzi delle sostanze fenoliche di circa un grammo che gli esseri umani consumano ogni giorno sono flavonoidi. Il gruppo principale sono i flavanoli (soprattutto nei paesi con consumo di tè). Per molto tempo si è ipotizzato che l'effetto potenziale dei flavonoidi si basi sui loro effetti antiossidanti, ma questo è sempre più dubbio e altre modalità d'azione sono più probabili.

Gli studi epidemiologici hanno mostrato un minor rischio di varie malattie con una maggiore assunzione di flavonoidi, inclusa la mortalità per malattie cardiovascolari . I flavonoidi agiscono sul metabolismo dell'acido arachidonico e quindi sulla coagulazione del sangue. Vari studi (dal 2016) mostrano che i flavonoidi sono anche direttamente efficaci contro il cancro o il suo sviluppo.

Alcuni composti hanno dimostrato di essere mutageni o genotossici nei test in vitro . Si sospetta che gli estratti di tè verde siano dannosi per il fegato . Un effetto collaterale di un farmaco a base di (+)-catechina che da allora è stato ritirato dal mercato è stata l'anemia emolitica . Inoltre, si sospetta che i flavonoidi portino alla chiusura prematura del dotto arterioso .

Alcuni flavonoidi determinano una forte inibizione delle monoossigenasi dipendenti dal citocromo P450 (enzimi di fase I), altri a loro volta determinano un'attivazione. Può anche verificarsi un'attivazione dose-dipendente degli enzimi di fase II . Tutto ciò può portare a interazioni farmacologiche, come il pompelmo .

Importanza farmaceutica

L'erba del grano saraceno viene utilizzata per l'estrazione tecnica della rutina .

A scopo terapeutico vengono utilizzati numerosi medicinali contenenti flavonoidi , nonché alcune sostanze pure. Sono usati come agenti venosi per il loro effetto protettivo vascolare, antiedematoso, come agenti cardiovascolari per il loro positivo effetto inotropo , antipertensivo , come diuretici , come spasmolitici per disturbi gastrointestinali e come terapeutici del fegato. Il suo effetto è principalmente attribuito alle sue proprietà antiossidanti e all'inibizione degli enzimi .

Gli studi epidemiologici e la maggior parte in vivo indicano che i flavonoidi hanno un'influenza positiva su varie malattie cardiovascolari . Tradizionalmente, questi effetti sono stati attribuiti solo alle loro attività antiossidanti . Tuttavia, oltre al legame diretto delle specie reattive dell'ossigeno (ROS), ci sono una serie di altri effetti che, in concentrazioni farmacologicamente ottenibili, hanno anche un effetto positivo sull'influenza cardiovascolare dei flavonoidi come ad es. B. Taxifolin potrebbe essere responsabile. Questi includono, in particolare, l'inibizione degli enzimi che formano ROS, l'inibizione della funzione piastrinica , l'inibizione dell'attivazione dei leucociti e le proprietà vasodilatatrici.

Tra i numerosi effetti dei flavonoidi che sono stati dimostrati nei test in vitro e in vivo , i più importanti sono:

I flavonoidi agiscono attraverso diversi meccanismi d'azione. Il focus è sull'interazione con il DNA e gli enzimi, l'attivazione delle cellule, la loro proprietà come radical scavenger e l'influenza di varie vie di trasduzione del segnale nelle cellule ( NF-κB , MAPK ). I flavonoidi inibiscono oltre trenta enzimi nel corpo umano. Attivano un'ampia varietà di tipi di cellule nel sistema immunitario . Le ultime due proprietà sono responsabili degli effetti antinfiammatori dei flavonoidi.

I seguenti flavonoidi sono usati come sostanze pure come agenti venosi:

Tra i farmaci predominano quelli che contengono glicosidi flavonoli e glicosilflavoni. Importanti farmaci medicinali che contengono grandi quantità di flavonoidi sono:

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