В наши дни интерес к использованию природных веществ для лечения и профилактики различных заболеваний продолжает уверенно расти. Одним из наиболее популярных классов таких соединений являются растительные полифенолы
Полифенолы — это действующий компонент экстрактов из растительного сырья, широко применяемый в дерматологии и косметологии для лечения ряда заболеваний в частности таких как псориаз и витилиго, для ускорения ранозаживления и снижения воспалительных реакций в коже. Применяемые как местно, так и системно, как предполагается, они защищают кожу человека от воздействия солнечной радиации, озона и других воздушных токсинов, предотвращая преждевременное старение кожных покровов.
Растительные полифенолы: роль в физиологии растений
Высшие растения синтезируют метаболиты, основными из которых являются углеводы, белки, аминокислоты и липиды, необходимые для жизни и размножения клетки, а также огромное число вторичных метаболитов, не связанных напрямую с ключевыми метаболическими путями и не участвующих ни в росте, ни в размножении. Многочисленная и разнообразная роль вторичных метаболитов в жизнедеятельности растений сравнительно недавно привлекли внимание ученых. Их основной задачей является защита от широчайшего спектра вирусных, бактериальных и грибковых атак. Кроме того, они защищают растения от поедания травоядными насекомыми и млекопитающими, а также от растений-конкурентов и воздействия абиотических факторов, таких как УФ-излучение, озон и гербициды. В настоящее время известны тысячи вторичных метаболитов, синтезируемых растениями. По химической природе они разделяются на три основных класса: терпены (терпеноиды, изопреноиды), фенилпропаноиды и их производные (флавоноиды, танины, лигнаны, гликозиды) и азотсодержащие соединения (алкалоиды и гетероциклические ароматические молекулы).
Фенилпропаноиды и их производные образуют самый большой класс фенолов/полифенолов, синтезируемых в метаболическом пути шикимовой кислоты. Среди полифенолов, флавоноиды, изофлавоноиды, кумарины и лигнаны являются производными одного фенилпропаноидного соединения.
Часто проводят сравнение между полифенолами растений и примитивной неклеточной «иммунной системой», защищающей эти организмы от биологических и химических угроз. Различные ветви этого метаболического пути приводят к усилению клеточной стенки и заживлению повреждений (лигнин, суберин), антимикробному действию (фуранокумарин, птерокарпан и изофлавоноидные фитоалексины) и инициации сигнальных событий (салициловая кислота). Получающиеся полифенолы часто модифицируются в химически более активные соединения при помощи оксидаз и пероксидаз.
Показано, что многие растения реагируют на УФ-облучение увеличением синтеза абсорбирующих УФ-лучи молекул в составе восков и волосках листьев, а также активацией антиоксидантной защитной системы. В высших растениях роль УФ-фильтров (УФ-A и УФ-B) выполняют полифенолы — в основном, гидроксикоричная кислота и её эфиры, флавоны, флавонолы и антоцианы. Растворимые и нерастворимые полифенолы поглощают в диапазонах: 304–350 нм и 352–385 нм, соответственно
Очевидно, что эффекты полифенолов в растениях и в человеческой коже реализуют совершенно разные механизмы.
Химические свойства и биологическая активность полифенолов
Практически все полифенолы чрезвычайно химически активны. Широкий спектр биологических эффектов растительных полифенолов реализуется через неспецифические взаимодействия с различными мишенями — от белков до низкомолекулярных веществ и даже ионов. В этом смысле, наибольшее внимание традиционно уделяется ингибированию биологических процессов, протекающих по свободно-радикальному механизму — либо посредством уничтожения свободных радикалов, либо предотвращая их появление.
В настоящее время биологические и медицинские свойства полифенолов относят в основном на счет их антиоксидантного и металл-хелатирующего действия. Их низкий окислительно-восстановительный потенциал обусловливает электрон-донорные свойства; они с легкостью отдают один электрон соединениям с более высоким о/в потенциалом, особенно свободным радикалам содержащим кислород (супероксид O2, гидроксид HO, пероксид ROO) и алкил-радикалам (RO).
Многие полифенолы также — хорошие комплексоны, связывающие ионы различных металлов (например, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+ и Mn2+). Являясь хелатирующими агентами, полифенолы с легкостью реагируют с ферментами, содержащими ионы металлов, и модифицируют их активность.
Многие флавоноиды ингибируют различные киназы: протеинкиназу C, МАП-киназу, киназы G-типа. Фенилпропаноиды и их гликозиды ингибируют тирозиназу и, как следствие, биосинтез меланина, эластазы нейтрофилов, синтаз оксида азота, простагландинсинтазы и 17-β-гидроксистеролдегидрогеназы. Во многих случаях именно модификация активности ферментов лежит в основе противовоспалительного действия полифенолов in vivo, а ингибирование чрезмерного синтеза меланина и активности эластазы, по-видимому, может быть использовано для лечения и предотвращения симптомов фотостарения кожи — таких как старческая пигментация и морщины.
Растительные полифенолы могут изменять активность ферментов и косвенно — влияя на экспрессию мРНК. Так, флаванолы какао в культуре человеческих эндотелиальных клеток ингибируют и экспрессию мРНК, и активность аргиназы-2; ресвератрол существенно увеличивает экспрессию гена эндотелиальной синтазы оксида азота; эпигаллокатехингаллат подавляет экспрессию обратной транскриптазы теломеразы (TERT) и усиливает синтез глутамат–цистеин-лигазы, магниевой супероксиддисмутазы и гемоксигеназы-1.
Многие растительные полифенолы напоминают по своей химической структуре биологически активные фенолы человека, такие как L-тирозин, адреналин, норадреналин, L-дофа, тироксин и эстрогены. Существует несколько растительных полифенолов, называемых фитоэстрогенами, чье строение напоминает эстрадиол, и которые обладают частью его активности. Эстрогеновые рецепторы (подтипы ЭР-α и ЭР-β), находящиеся в мембране ядра клетки, связывают стероидный гормон эстроген и регулирует активность эстроген-зависимых генов. ЭР-α отвечает в основном за пролиферацию клетки, в то время как эффект ЭР-β — антипролиферативный и цитостатический.
Наиболее известные фитоэстрогены — это изофлавоноиды (генистеин, даидзеин, эквол), лигнаны (энтеролактон, энтеродиол), куместаны (куместрол), флавоноиды (кемпферол, кверцетин), стильбены (ресвератрол) и гликозиды фенилпропаноидов (актиозид и мартинозид). Большинство фитоэстрогенов имеют большее сродство к ЭР-β рецептору, и обладают эстрогеновым (цитопротекторным) действием в низких и антиэстрогеновым (цитотоксичным) действием — в высоких концентрациях.
Биодоступность и биотрансформация растительных полифенолов в коже
Проникновение через барьер кожи
Чрезвычайно высокие барьерные свойства кожи делают трансдермальную доставку веществ — в том числе, лекарственных, — крайне непростой задачей: высокомолекулярные вещества (>500 Да) и гидрофильные молекулы практически не проникают через кожу. Рутин, кверцетин, вербаскозид, (−)-эпикатехин и (+)-катехин имеют небольшую проницаемость. Проницаемость кожи для наносимых местно растительных полифенолов может быть существенно увеличена при применении в качестве систем доставки липосом и липогелей, а также при помощи физических методов вроде электропорации и ионофореза или химических энхансеров проницаемости.
Доставленные в толщу кожи полифенолы могут распределиться между слоями равномерно или сконцентрироваться избирательно в одном из слоёв в зависимости от физико-химической природы и используемой системы доставки. Например, фенилпропаноиды кафеиновая и хлорогеновая кислоты проникают во все слои кожи. Другой фенилпропаноид, вербаскозид, доставляемый с помощью липосом или в составе гидрогеля, концентрировался в основном в эпидермисе; эпигаллокатехингаллат (ЭГКГ), содержащийся в зеленом чае, наносимый на кожу в виде трансдермального геля, с легкостью проникает через все слои кожи, накапливаясь преимущественно в эпидермисе и в три раза меньшей концентрации — в дерме. Четырьмя часами позже небольшие количества этого вещества были обнаружены в плазме крови, в печени, тонком кишечнике, в прямой кишке. Проницаемость поражённой кожи существенно выше, чем у здоровой.
Неферментативные превращения растительных полифенолов в коже
В присутствии атмосферного кислорода ЭГКГ, кверцетин, мирицетин и некоторые другие растительные полифенолы с низкими о/в потенциалами подвержены самоокислению. Самоокисление этих веществ протекает по свободнорадикальному механизму и катализируется ионами металлов. Один из возможных путей неферментативного превращения полифенолов в коже — взаимодействие с активными соединениями, производными оксида азота (NO). Реакция NO с активными формами кислорода дает ещё более активный, чем АФК производные радикалы.
Считается, что способность полифенолов к самоокислению и участие в циклических о/в процессах тесно связаны с их прооксидативной активностью и может быть причиной, канцерогенеза и аллергизации.
Полифенолы — это действующий компонент экстрактов из растительного сырья, широко применяемый в дерматологии и косметологии для лечения ряда заболеваний в частности таких как псориаз и витилиго, для ускорения ранозаживления и снижения воспалительных реакций в коже. Применяемые как местно, так и системно, как предполагается, они защищают кожу человека от воздействия солнечной радиации, озона и других воздушных токсинов, предотвращая преждевременное старение кожных покровов.
Растительные полифенолы: роль в физиологии растений
Высшие растения синтезируют метаболиты, основными из которых являются углеводы, белки, аминокислоты и липиды, необходимые для жизни и размножения клетки, а также огромное число вторичных метаболитов, не связанных напрямую с ключевыми метаболическими путями и не участвующих ни в росте, ни в размножении. Многочисленная и разнообразная роль вторичных метаболитов в жизнедеятельности растений сравнительно недавно привлекли внимание ученых. Их основной задачей является защита от широчайшего спектра вирусных, бактериальных и грибковых атак. Кроме того, они защищают растения от поедания травоядными насекомыми и млекопитающими, а также от растений-конкурентов и воздействия абиотических факторов, таких как УФ-излучение, озон и гербициды. В настоящее время известны тысячи вторичных метаболитов, синтезируемых растениями. По химической природе они разделяются на три основных класса: терпены (терпеноиды, изопреноиды), фенилпропаноиды и их производные (флавоноиды, танины, лигнаны, гликозиды) и азотсодержащие соединения (алкалоиды и гетероциклические ароматические молекулы).
Фенилпропаноиды и их производные образуют самый большой класс фенолов/полифенолов, синтезируемых в метаболическом пути шикимовой кислоты. Среди полифенолов, флавоноиды, изофлавоноиды, кумарины и лигнаны являются производными одного фенилпропаноидного соединения.
Часто проводят сравнение между полифенолами растений и примитивной неклеточной «иммунной системой», защищающей эти организмы от биологических и химических угроз. Различные ветви этого метаболического пути приводят к усилению клеточной стенки и заживлению повреждений (лигнин, суберин), антимикробному действию (фуранокумарин, птерокарпан и изофлавоноидные фитоалексины) и инициации сигнальных событий (салициловая кислота). Получающиеся полифенолы часто модифицируются в химически более активные соединения при помощи оксидаз и пероксидаз.
Показано, что многие растения реагируют на УФ-облучение увеличением синтеза абсорбирующих УФ-лучи молекул в составе восков и волосках листьев, а также активацией антиоксидантной защитной системы. В высших растениях роль УФ-фильтров (УФ-A и УФ-B) выполняют полифенолы — в основном, гидроксикоричная кислота и её эфиры, флавоны, флавонолы и антоцианы. Растворимые и нерастворимые полифенолы поглощают в диапазонах: 304–350 нм и 352–385 нм, соответственно
Очевидно, что эффекты полифенолов в растениях и в человеческой коже реализуют совершенно разные механизмы.
Химические свойства и биологическая активность полифенолов
Практически все полифенолы чрезвычайно химически активны. Широкий спектр биологических эффектов растительных полифенолов реализуется через неспецифические взаимодействия с различными мишенями — от белков до низкомолекулярных веществ и даже ионов. В этом смысле, наибольшее внимание традиционно уделяется ингибированию биологических процессов, протекающих по свободно-радикальному механизму — либо посредством уничтожения свободных радикалов, либо предотвращая их появление.
В настоящее время биологические и медицинские свойства полифенолов относят в основном на счет их антиоксидантного и металл-хелатирующего действия. Их низкий окислительно-восстановительный потенциал обусловливает электрон-донорные свойства; они с легкостью отдают один электрон соединениям с более высоким о/в потенциалом, особенно свободным радикалам содержащим кислород (супероксид O2, гидроксид HO, пероксид ROO) и алкил-радикалам (RO).
Многие полифенолы также — хорошие комплексоны, связывающие ионы различных металлов (например, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+ и Mn2+). Являясь хелатирующими агентами, полифенолы с легкостью реагируют с ферментами, содержащими ионы металлов, и модифицируют их активность.
Многие флавоноиды ингибируют различные киназы: протеинкиназу C, МАП-киназу, киназы G-типа. Фенилпропаноиды и их гликозиды ингибируют тирозиназу и, как следствие, биосинтез меланина, эластазы нейтрофилов, синтаз оксида азота, простагландинсинтазы и 17-β-гидроксистеролдегидрогеназы. Во многих случаях именно модификация активности ферментов лежит в основе противовоспалительного действия полифенолов in vivo, а ингибирование чрезмерного синтеза меланина и активности эластазы, по-видимому, может быть использовано для лечения и предотвращения симптомов фотостарения кожи — таких как старческая пигментация и морщины.
Растительные полифенолы могут изменять активность ферментов и косвенно — влияя на экспрессию мРНК. Так, флаванолы какао в культуре человеческих эндотелиальных клеток ингибируют и экспрессию мРНК, и активность аргиназы-2; ресвератрол существенно увеличивает экспрессию гена эндотелиальной синтазы оксида азота; эпигаллокатехингаллат подавляет экспрессию обратной транскриптазы теломеразы (TERT) и усиливает синтез глутамат–цистеин-лигазы, магниевой супероксиддисмутазы и гемоксигеназы-1.
Многие растительные полифенолы напоминают по своей химической структуре биологически активные фенолы человека, такие как L-тирозин, адреналин, норадреналин, L-дофа, тироксин и эстрогены. Существует несколько растительных полифенолов, называемых фитоэстрогенами, чье строение напоминает эстрадиол, и которые обладают частью его активности. Эстрогеновые рецепторы (подтипы ЭР-α и ЭР-β), находящиеся в мембране ядра клетки, связывают стероидный гормон эстроген и регулирует активность эстроген-зависимых генов. ЭР-α отвечает в основном за пролиферацию клетки, в то время как эффект ЭР-β — антипролиферативный и цитостатический.
Наиболее известные фитоэстрогены — это изофлавоноиды (генистеин, даидзеин, эквол), лигнаны (энтеролактон, энтеродиол), куместаны (куместрол), флавоноиды (кемпферол, кверцетин), стильбены (ресвератрол) и гликозиды фенилпропаноидов (актиозид и мартинозид). Большинство фитоэстрогенов имеют большее сродство к ЭР-β рецептору, и обладают эстрогеновым (цитопротекторным) действием в низких и антиэстрогеновым (цитотоксичным) действием — в высоких концентрациях.
Биодоступность и биотрансформация растительных полифенолов в коже
Проникновение через барьер кожи
Чрезвычайно высокие барьерные свойства кожи делают трансдермальную доставку веществ — в том числе, лекарственных, — крайне непростой задачей: высокомолекулярные вещества (>500 Да) и гидрофильные молекулы практически не проникают через кожу. Рутин, кверцетин, вербаскозид, (−)-эпикатехин и (+)-катехин имеют небольшую проницаемость. Проницаемость кожи для наносимых местно растительных полифенолов может быть существенно увеличена при применении в качестве систем доставки липосом и липогелей, а также при помощи физических методов вроде электропорации и ионофореза или химических энхансеров проницаемости.
Доставленные в толщу кожи полифенолы могут распределиться между слоями равномерно или сконцентрироваться избирательно в одном из слоёв в зависимости от физико-химической природы и используемой системы доставки. Например, фенилпропаноиды кафеиновая и хлорогеновая кислоты проникают во все слои кожи. Другой фенилпропаноид, вербаскозид, доставляемый с помощью липосом или в составе гидрогеля, концентрировался в основном в эпидермисе; эпигаллокатехингаллат (ЭГКГ), содержащийся в зеленом чае, наносимый на кожу в виде трансдермального геля, с легкостью проникает через все слои кожи, накапливаясь преимущественно в эпидермисе и в три раза меньшей концентрации — в дерме. Четырьмя часами позже небольшие количества этого вещества были обнаружены в плазме крови, в печени, тонком кишечнике, в прямой кишке. Проницаемость поражённой кожи существенно выше, чем у здоровой.
Неферментативные превращения растительных полифенолов в коже
В присутствии атмосферного кислорода ЭГКГ, кверцетин, мирицетин и некоторые другие растительные полифенолы с низкими о/в потенциалами подвержены самоокислению. Самоокисление этих веществ протекает по свободнорадикальному механизму и катализируется ионами металлов. Один из возможных путей неферментативного превращения полифенолов в коже — взаимодействие с активными соединениями, производными оксида азота (NO). Реакция NO с активными формами кислорода дает ещё более активный, чем АФК производные радикалы.
Считается, что способность полифенолов к самоокислению и участие в циклических о/в процессах тесно связаны с их прооксидативной активностью и может быть причиной, канцерогенеза и аллергизации.
Комментарий