Aktywność biologiczna flawonoidów i ich zastosowanie w kosmetykach
Redakcja _ | 2013-07-23
Tagi: aktywność biologiczna, kosmetyka, flawonoidy
Związki flawonoidowe charakteryzuje wielokierunkowa aktywność biologiczna, która jest wykorzystywana w celach leczniczych, terapeutycznych oraz kosmetycznych. Niektóre flawonoidy działają uszczelniająco na naczynia krwionośne, przeciwzapalnie, przeciwutleniająco oraz estrogenie [Kumar i in. 2011, Adaszyńska, Swarcewicz, 2013].
Aktywność przeciwbakteryjna, przeciwgrzybiczna oraz przeciwwirusowa
Wiele flawonoidów charakteryzuje sie aktywnością przeciwbakteryjną, przeciwgrzybiczą i przeciwwirusową [Cushnie, Lamb2005, Sher 2009, Saleem i in. 2010]. Mechanizm oraz siła ich działania zależy od budowy chemicznej oraz obecności lub braku różnych grup funkcyjnych [Cushnie, Lamb2005]. Apigenina i amentofalwon charakteryzują się silnym działaniem wobec grzybów chorobotwórczych C. albicans, S. cerevisiae oraz T. beigelii (MIC = 5 mg/ml), które zostało opisane przez Saleema [Saleem i in. 2010]. Przykładem wszechstronnego działania jest kaemferol . Związek ten działa na bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne (MIC = 2.4–10.1 mg·ml-1) oraz na grzyby z rodzaju Candida glabrata (MIC = 4.8–9.7 mg·ml-1) [Cushnie, Lamb2005, Saleem i in. 2010]. Flawonoidy są aktywne wobec szczepów antybiotykoopornych. Badania udowadniają, że wielohydroksylowe pochodne flawonoidów ujawniają aktywność przeciwko metycylino opornym szczepom S. aureus (MRSA) [Gibbons 2004, Sato i in. 2004, Saleem i in. 2010]. Saleem opisuje silne działanie apigeniny wyodrębnionej z Scutellaria barbata (Lamiaceae), wobec 20 szczepów MRSA (MIC = 3.9 – 15.6 mg·ml-1) [Saleem i in. 2010]. Sato i współpracownicy zbadali apigeninę i luteolinę zarówno wobec zwykłych szczepów S. aureus oraz szczepów MRSA. Okazało się, że testowane flawonoidy wykazują zdolność hamowania wzrostu szczepów przy wartości MIC zawierającej się w granicach 3,9–62,5 mg·ml-1.Inne badaniadowiodły, że wzrost szczepów MRSA hamowały: kemferol, datiscetyna, kwercetyna, luteolina, mirycetyna (w kolejności malejącej) [Sato i in. 2004]. Pinocembrya, chryzyna, galangina, kamferol i tamaryksetyna okazały się nieaktywne. Podstawienie aglikonów resztą cukrową znosi aktywność, np. glikozydy mirycetyny i kwercetyny były nieaktywne [Bakkali i in. 2008]. Wyniki badań innych autorów wskazują na działanie synergistyczne kombinacji wankomycyny z soforaflawonem G (FIC indeks = 0,16) [Dastidar i in. 2001]. Innym metabolitem wtórnym z grupy flawonoidów charakteryzującym się działaniem wobec 21 szczepów MRSA w granicach MIC 3,31–6,25 mg·ml-1 jest alopekuron. Związek ten działa silniej od syntetycznych antybiotyków, gentamecyny i erytromycyny (MIC = 1,56–100,0 mg·ml-1) [Sato i in. 2004]. Niektóre flawonoidy hamują aktywność Helicobacter pylori, która odpowiada za 80% przypadków choroby wrzodowej żołądka i 90% przypadków choroby wrzodowej dwunastnicy. Zakażenie tą bakterią może mieć też wpływ na rozwój nowotworów żołądka. Cechą właściwą tych bakterii jest odporność na działanie kwasu żołądkowego. Wytwarzają one w dużych ilościach ureazę, enzym katalizujący rozkład mocznika do dwutlenku węgla i amoniaku. Amoniak powoduje neutralizację kwasu solnego (obecnego w soku żołądkowym) w bezpośrednim otoczeniu H. pylori, co ma podstawowe znaczenie dla ich przeżycia [Cushnie, Lamb2005]. Niektóre aglikony flawonoidowe mają zdolność hamowania ureazy (glikozydy działają zdecydowanie słabiej). Aktywność taką ujawniają flawonoidy, posiadające grupę metoksylową w C-4', natomiast obecność grupy hydroksylowej lub dodatkowej OH w pierścieniu B redukuje to działanie. Działanie takie wykazują, np. poncyretyna (MIC = 10 mg·ml-1), hesperetyna (MIC = 20 mg·ml-1), naryngenina (MIC = 40 mg·ml-1), diosmetyna (MIC = 80 mg·ml-1; ampicylina MIC = l mg·ml-1) [Byłka i in. 2004]. Flawonoidy o właściwościach przeciwbakteryjnych, przeciwgrzybicznych oraz przeciwwirusowych mają zastosowanie w kremach, logionach, tonikach a także dezodorantach.
Aktywność przeciwutleniająca i przeciwstarzeniowa
Aktywnośćprzeciwutleniająca związków flawonoidowych związana jest z pierścieniową budową cząsteczki, w której występują sprzężone wiązania podwójne, a także z obecnością różnych grup funkcyjnych w pierścieniach. Związki flawonoidowe charakteryzują się zróżnicowanym mechanizmem działania przeciwutleniającego. Jako antyoksydany mogą działać poprzez bezpośrednią reakcję z wolnymi rodnikami, zmiatanie wolnych rodników, nasilenie dysmutacji wolnych rodników do związków o znacznie mniejszej reaktywności, chelatowanie metaliprooksydacyjnych oraz przez hamowanie lub wzmacnianie działania wielu enzymów [Miller i in. 2008]. Właściwości oksydacyjno-redukcyjne flawonoidów wpływają hamująco na agregację płytek krwi, poprzez przerywanie łańcuchowej reakcji utleniania lipidów, inicjowanej przez wolne rodniki tlenowe. Flawonoidy jako antyoksydanty wywierają ochronny wpływ na α-tokoferol [Mukai i in. 2005], witaminę C, wielonienasycone kwasy tłuszczowe i lipoproteiny. Ponadto mają zdolność do łączenia się z metalami ciężkimi, co ma bezpośredni wpływ na detoksykację organizmu ze szkodliwych pierwiastków [Havsteen 2002].
Aktywność przeciwutleniająca związków flawonoidowych znajduje zastosowanie w kosmetyce. Flawonoidy poprawiają nawilżenie skóry, odtwarzają jej przeciwbakteryjną barierę ochronną, wygładzają skórę oraz pobudzają wzrost jej komórek. Działają osłaniająco, ściągająco oraz przeciwobrzękowo. Stosowane są także w leczeniu trądziku, zaskórników i łupieżu. Zapobiegają łysieniu i tworzeniu się zmarszczek [Gupta, Sharma 2006, Allemann, Baumann 2008]. Bioflawonoidy zawarte, np. w ekstrakcie z winorośli właściwej przyspieszają wchłanianie przez skórę substancji czynnych. Badania naukowe udowadniają, że ekstrakty z winorośli właściwej zawierające, m.in. resweratrol stosowane jako komponenty kremów do twarzy, charakteryzują się silniejszym działaniem przeciwutleniającym niż witaminy C i E [Gupta, Sharma 2006, Palmer, Silverman 2010]. Ekstrakty z winorośli wykazują działanie spowalniające procesy starzenia egzogennego skóry, spowodowane, np. promieniowaniem UV lub dymem papierosowym. W przeprowadzonych badaniach wykazano także działanie przeciwzapalne oraz ściągające ekstraktów [Gupta, Sharma 2006, Allemann, Baumann 2008]. Oceny dermatologiczne wykazały, że 4-tygodniowa kuracja poprawia kliniczne objawy fotostarzenia się skóry. Eksperymenty, w których porównywano serum i krem w zestawieniu z serum zawierającym ekstrakt z pestek winorośli właściwej, udowodniły że 54% uczestników eksperymentu zauważyło poprawę miękkości, blasku, gładkości, tekstury skóry oraz zmniejszenie się drobnych zmarszczek przy zastosowaniu serum z pestek winorośli. Preparaty były stosowane dwa razy dzienne na skórę twarzy i szyi przez okres 28 dni [Drealos 2011].
Aktywność przeciwnowotworowa
Flawonoidy budzą zainteresowanie jako aktywne związki przeciwko AIDS i chorobom nowotworowym [Czeczot 2000, Mak i in. 2006, Miller i in. 2008]. Działanie antykancerogenne tych związków (głównie flawonów, flawanonów, katechin i proantocyjanidyn) wynika głównie z ich właściwości przeciwutleniających, do modulacji aktywności enzymów, blokowania receptorów hormonów oraz ograniczania aktywności mutagenów. Badania przeprowadzone in vitro wykazały, że kwercetyna posiada zdolność hamowania wzrostu wielu linii komórek nowotworów ludzi, takich jak nowotwory okrężnicy, płuc [Arts, Hollman 2005], piersi i jajników [Trevisanto, Kim 2000]. Kolejnym ciekawym związkiem flawonoidowym jest resweratrol, który charakteryzuje się działaniem hamującym aktywność polimerazy DNA, wielu czynników transkrypcyjnych czy białkowych kinaz tyrozynowych. Związek ten jest skutecznym środkiem hamującym miejscowy rozwój karcynogenezy w gruczole piersiowym, badania pokazują, że zmniejszał liczbę i częstotliwość występowania przerzutów do płuc nowotworów rozwijających się w gruczole piersiowym [Szumiło 2006]. Z wybranych flawonoidów przebadanych pod kątem aktywności przeciwnowotworowej w przyszłości zastosowanie mogą znaleźć: kwercetyna, luteolina, a także izoflawonoidy m.in.: genisteina oraz daidzeina [Miller i in. 2008].
Flawonoidy charakteryzują się także aktywnością wobec wirusa HIV. Przykładem jest kwerteycna, która jako inhibitor odwrotnej transkryptazy wykazuje spowalniający wpływ na namnażanie wirusa HIV. Ponadto jest ona również inhibitorem integrafy - enzymu odpowiedzialnego za włączanie wirusowego DNA do chromosomów gospodarza oraz proteinazy wirusa HIV, która bierze udział w procesie dojrzewania wirusa [Asres i in. 2005]. Genisteina, daidzeina i ich pochodne cukrowe zawarte w soi i produktach sojopochodnych zapobiegają powstawaniu nowotworów piersi oraz hamują wzrost raka prostaty i żołądka [Dixon i Steele 1999].
Aktywność przeciwalergiczna oraz przeciwzakrzepowa
Przykładem flawonoidów o działaniu antyalergicznym są: kwercetyna, która powinna być podawana wraz z solami wapnia; rutyna, apigenina, myrycetyna, bajkalina oraz bajbaleina izolowane z korzeni Scutellaria baicalensis [Miller i in 2008]. W leczeniu i profilaktyce alergii zastosowanie mają takie surowce flawonoidowe jak: ziele fiołka trójbarwnego, ziele skrzypu czy ziele rdestu ptasiego. W alergiach ocznych zatosowanie mają surowce charakteryzujące się zawartością antycyjanidyn np. kwiat bławatka, owoce aroni i bzu czarnego [ Miller i in. 2008].
Związki flawonoidowe charakteryzują się także aktywnością przeciwzakrzepową. Mają częste zastosowanie w leczeniu chorób o charakterze naczyniowo-zatorowym. Pozytywny wpływ flawonoidów na uszczelnianie i wzmacnianie ścian naczyń krwionośnych to jedno z lepiej udokumentowanych działań tych związków [Miller i in. 2008]. Takie właściwości wykazuje m.in. rutyna i jej syntetyczne pochodne, które w połączeniu z witaminą C biorą udział w tworzeniu poprzecznych wiązań pomiędzy łańcuchami polipeptydowymi włókien kolagenu i w ten sposób uelastyczniają oraz wzmacniają tkankę łączną. Często stosuje się preparaty zawierające flawonoid i witaminę C (np. Rutinoscorbin). Tego typu preparaty są stosowane w leczeniu schorzeń żył i zaburzeń w mikrokrążeniu [Ross, Kasum 2002].
Działanie estrogenne
Wybrane flawonoidy charakteryzują się aktywnością estrogenową, a do najbardziej znanych należą izoflawony np. genisteina, daidzeina, a także flawanony tj. neryngenina i jej pochodne. Pierwszym wyizolowanym flawonoidom o właściwościach estrogennych była genisteina, wyizolowana z ziela janowca barwierskiego (Genista tinctoria L.). Na chwilę obecną dużą popularnością cieszy się soja i jej przetwory, które zawierają duże ilości genisteiny i daidzeiny [Grynkiewicz, Gadzikowska 2003]. Związki te łagodzą objawy menopauzy dzięki ich powinowactwu do receptorów estrogenowych α (ER-α) a także w jeszcze większym stopniu receptorów β (ER-β). Badania kliniczne przeprowadzone na grupie kobiet w okresie menopauzy udowodniły, że uderzenia gorąca występują znacznie rzadziej w grupie kobiet zażywajacej znaczne ilości soi [Miller i in. 2008]. Izoflawony mogą także wykazywać działanie antyestrogenne, wynikające z konkurowania z 17β-estradiolem o miejsce wiązań, przez co może hamować rozwój komórek zależnych od tego hormonu.
Podsumowanie
W świetle dotychczas opublikowanych wyników badań nie ma wątpliwości, że związki flawonoidowe charakteryzują się wysoką aktywnością biologiczną, mają także zastosowanie w profilaktyce wielu chorób cywilizacyjnych m.in. chorób nowotworowych czy zakażeń bakteryjnych i wielu innych. Wielokierunkowe działanie flawonoidów oraz ich pochodnych stwarza nadzieję na poszukiwanie nowych naturalnych substancji leczniczych. Związki te stanowią ciekawe substancje biologicznie aktywne stanowiące komponenty kosmeceutyków.
Opracowała: mgr inż. Michalina Adaszyńska
Literatura:
Adaszyńska M., Swarcewicz M. 2013. Antimicrobial properties of selected secondary plant metabolities and their application in medicine. Med Biol Sci 1: 5–15.
Allemann B., Baumann L. 2008. Antioxidants used in skin care formulations. Skin Therapy Lett.13: 5–10.
Arts I.C., Hollman P.C. 2005. Polyphenols and disease risk in epidemiologic studies. Americ. J. Clinic. Nutri.81, 317–325.
Asres K., Seyoum A., Veeresham C., Bucar F., Gibbons S. 2005. Naturally derived anti-HIV agents. Phytother. Res.19: 557–581.
Bakkali F., Averbeck S., Averbeck D., Idaomar M. 2008. Biological effects of essential oils – a review. Food and Chemical Toxicology 46: 446–475.
Byłka W., Matławska I., Pilewski N.A. 2004. Natural flavonoids as antimicrobial agents
JANA 7: 9–16. Cushnie T.P.T., Lamb A.J. 2005. Antimicrobial activity of flavonoids. Internat. J. Antimicrob. Agents 26: 343–356
Czeczot H. 2000. Biological activities of flavonoids – a review. Pol. J. Food Nutr. Sci. 50: 3–13.
Dastidar S.G., Mahapatra S.K., Ganguly K., Chakrabarty A.N., Shirataki Y. 2001. Antimicrobial activity of prenylflavonones. In Vivo 15: 519–524.
Dixon R.A., Steele C.L. 1999. Flavonoids and isoflavonoids – a gold mine for metabolic engineering. Trends Plant Sci. 4: 394–400
Drealos Z.D. Kosmeceutyki. Elesevier Urban & Partner, Wrocław 2011.
Glinka Ł., Ochocki J. 2004. Flawonoidy i ich synstetyczne pochodne we współczesnej medycynie schorzeń układu sercowo-naczyniowego i moczowego. Pol. J. Cosmet. 2: 70–80.
Gupta V.K., Sharma S.K. 2006. Plants as natural antioxidants.Natural Prod. Radiance 5: 326–332.
Grynkiewicz G., Gadzikowska M. 2003. Fitoestrogeny jako selektywne modulatory aktywności receptorów estrogenowych. Postępy Fitoterapii1: 28–35.
Havsteen B.H. 2002. The biochemistry and medical significance of the flavonoids. Pharmacol. Ther. 96: 67–202.
KumarB., Prasher S., Tiwari P. 2011. A review of phytochemistry and pharmacology of flavonoids. Internat. Pharm. Sci, 1: 25–41.
Mak P., Leung Y.K., Tang W.Y., Harwood C., Ho S.M. 2006. Apigenin suppresses cancer cell growth through ER. Neoplasia: 896–904.
Miller E., Malinowska K., Gałęcka E., Mrowicka M., Kedziora J. 2008. Rola flawonoidów jako przeciwutleniaczy w organizmie człowieka. Pol. Merk. Lek. 144: 556–560.
Mukai K., Mitani S., Ohara K., Nagaoka S. 2005. Structure-activity relationship of the tocopherol-regeneration by catechins. Free Radic. Biol. Med. 38: 1243–1256.
Palmer D.M., Silverman J.K. 2010. Oxidative damage, skin aging, antioxidants and a novel antioxidant rating system.J. Drug Dermatol. 29 11–30.
Pourcel L., Routaboul J.M., Cheynier V. 2007. Flavonoid oxidation in plants: from biochemical properties to physiological functions. Trends Plant Sci.12: 29–36.
Ross J.A., Kasum C.M. 2002. Dietary flavonoids: bioavailabillity, metabolic efects, and safety. Annu. Rev. Nutr. 22: 19–34.
Saleem M., Nazir M., Shaig M., Hussain H. 2010. Antimicrobial natural products : an update on future antibiotic drug candidates. Nat. Prod. Rep. 27: 238–254.
Sato Y., Suzaki S., Nishikawa T., Kihara M., Shibata H., Higuti T. 2000.
Phytochemical flavones isolated from Scutellaria barbata and antibacterial activity against
methicillin resistant Staphylococcus aureus. J. Ethnopharmacol. 72: 483–488.
Sher A. 2009. Antimicrobial activity of natural products from medicinal plants. Gomal J. Med. Sci. 7: 72–78.
Silva E.M., Souza J.N.S., Rogez H., Rees J.F., Larondella Y. 2006. Antioxidant activities and polyphenolic contents of fifteen selected plant species from the Amazonian region. Food Chemistry 10: 1012–1018.
Szumiło J. 2006. Resweratrol – ocean działania przeciwnowotworowego. Pol. Mer. Lek. 117: 362–364.
Tapas A.R., Sakarkar D.M., Kakde R.B. 2008. Flavonoids as nutraceuticals: A Review. Tropic. J. Pharm. Res. 7: 1089–1099.
Taylor L.P., Grotewold E. 2005. Flawonoids as developmental regulators. Curr. Opin. Plant Biol. 8: 317–323.
Tripoli E., Guardia M.L., Giammanco S., Majo D.D., Giammanco M. 2007. Citrus flavonoids: Molecular structure, biological activity and nutritional properties: A review. Food Chemistry 104: 466–479
Trevisanto S.I., Kim Y.I. 2000. Tea and health. Nutr. Review 58: 1–10.
Wyszukiwarka