Polyphenolic compounds and their supplementation in postmenopausal women

Wstęp

Związki polifenolowe są szeroko rozpowszechnione w świecie roślinnym, ale dopiero niedawno zwrócono na nie uwagę jako na składniki diety o prozdrowotnym działaniu. W badaniach epidemiologicznych wykazano zależność pomiędzy zmniejszoną zapadalnością na choroby układu krążenia i nowotwory a spożywanym pokarmem pochodzenia roślinnego. Związki polifenolowe charakteryzują się właściwościami przeciwutleniającymi, chroniąc organizm przed stresem oksydacyjnym, dzięki czemu mogą skutecznie zmniejszać ryzyko zachorowalności na choroby cywilizacyjne, w tym choroby sercowo-naczyniowe i nowotworowe [1, 2]. Dzięki właściwościom prozdrowotnym obecnie coraz więcej suplementów diety opartych na ekstraktach roślinnych zostaje wprowadzonych do komercyjnego użycia. Polski rynek produktów pochodzenia roślinnego jest oceniany na wartość 250 mln euro [3].

Klasyfikacja związków polifenolowych

Polifenole to liczna grupa związków organicznych posiadających w cząsteczce jeden pierścień aromatyczny lub wiele pierścieni aromatycznych, zawierających od jednej do kilkunastu grup hydroksylowych o charakterze kwasowym. U roślin polifenole są wtórnymi metabolitami, natomiast nie są syntetyzowane w organizmie człowieka i zwierząt. Różnią się między sobą budową chemiczną, wielkością i właściwościami [4, 5]. Ze względu na strukturę podstawowego szkieletu węglowego wyróżnia się: proste fenole, kwasy fenolowe, kumaryny, ksantony, stilbeny, lignany, antrachinony i flawonoidy (tab. I) [6].

Wśród związków polifenolowych najlepiej poznaną i najliczniejszą grupą są flawonoidy. Podstawowy szkielet cząsteczki flawonoidów składa się z 15 atomów węgla (o wzorze C6-C3-C6) tworzących 2 pierścienie benzenowe (A i B), pomiędzy którymi znajduje się trójwęglowa jednostka (C3) zamknięta w pierścień heterocykliczny piranu lub pironu [7, 8].

Flawonoidy w zależności od podstawników w heterocyklicznym pierścieniu C podzielono na następujące klasy związków: flawonole (np. kempferol, kwercetyna, myrycetyna), izoflawony (np. daidzeina, genisteina), flawanole (np. katechina, gallokatechina), flawanony (np. naryngenina, hesperydyna, eriodyktiol), antocyjany (np. pelargonidyna, cyjanidyna) i flawony (np. apigenina, luteolina; tab. II) [9–11]. Dodatkowa różnorodność flawonoidów może być spowodowana obecnością grup hydroksylowych, metoksylowych czy występowaniem węglowodanów powiązanych wiązaniem O- lub C-glikozydowym. Flawonoidy mogą również występować w postaci monomerycznej jako katechiny i polimerycznej jako proantocyjanidyny [12–14].

Właściwości biologiczne polifenoli

Związki polifenolowe charakteryzują się różnorodną aktywnością biologiczną. Jako naturalne przeciwutleniacze, dzięki złożonym mechanizmom biochemicznym, mogą chronić organizm przed działaniem reaktywnych form tlenu (reactive oxygen species – ROS) i azotu (reactive nitrogen species – RNS). Posiadają zdolności chelatowania jonów żelaza i miedzi oraz wzmagają działanie innych antyoksydantów. Ponadto związki polifenolowe mają zdolność uszczelniania i rozszerzania naczyń krwionośnych. Polifenole wykazują właściwości przeciwalergiczne i antybiotyczne – działają przeciwbakteryjnie, przeciwwirusowo i przeciwgrzybiczo, jak również przeciwzapalnie i przeciwzakrzepowo, zapobiegając agregacji płytek krwi [7, 9, 15]. Mogą opóźniać procesy starzenia i mają korzystny wpływ na życie człowieka. Są zaliczane do jednych ze skuteczniejszych substancji zapobiegających w znacznym stopniu chorobom nowotworowym i chorobom układu krążenia. U roślin związki polifenolowe spełniają funkcję barwników wabiących owady zapylające, przeciwutleniaczy i naturalnych insektycydów oraz fungicydów chroniących przed atakiem ze strony owadów i grzybów [16–18].

Najlepiej opisanym przykładem zastosowania związków polifenolowych w działaniach związanych ze zdrowiem człowieka jest wykorzystanie ich antyoksydacyjnych właściwości. Podczas infekcji organizmu wywołanej przez drobnoustroje dochodzi do uaktywnienia fagocytów krążących w układzie krwionośnym człowieka i do generacji dużej ilości anionorodnika ponadtlenkowego (O2–), który może stać się prekursorem innych ROS. Powstające ROS mogą powodować uszkodzenia oksydacyjne elementów strukturalnych komórek, co może prowadzić do wytworzenia się stanów zapalnych i licznych uszkodzeń komórek i tkanek spowodowanych przez oksydacyjne modyfikacje białek, lipidów i kwasów nukleinowych. Reaktywne formy tlenu, a także toksyczne produkty reakcji utleniania powodują uszkodzenia błon komórkowych i aktywują mechanizmy apoptozy [19, 20]. Flawonoidy dzięki swej budowie chemicznej mają zdolność zmiatania wolnych rodników. Ze względu na obecność w cząsteczce znacznej liczby grup hydroksylowych wykazują właściwości antyoksydacyjne. Siła ich antyoksydacyjnego działania wiąże się z pierścieniową budową cząsteczki oraz zależy od liczby i położenia grup hydroksylowych. Flawonoidy, które posiadają grupę 3-OH związaną glikozydowo z cukrem (glikozydy), są znacznie słabszymi antyoksydantami zmniejszającymi peroksydację lipidów aniżeli aglikony, które posiadają wolną grupę 3-OH niezwiązaną z cukrem. Obecność podwójnego wiązania między C2 i C3 zwiększa działanie antyoksydacyjne flawonoidów i zdolność wychwytywania wolnych rodników. Flawonoidy z większą liczbą grup hydroksylowych mają silniejsze właściwości antyoksydacyjne. Węgle C5 i C7 w pierścieniu A oraz węgle C3’ i C4’ w pierścieniu B i C3 w pierścieniu C wydają się odgrywać najistotniejszą ochronną rolę w peroksydacji lipidów, a grupy hydroksylowe w położeniu meta wykazują silniejsze właściwości antyoksydacyjne niż w położeniu orto. Równoczesne występowanie grup hydroksylowych przy węglach C3 i C5 i grupy karbonylowej w C4 umożliwia tworzenie kompleksów z żelazem i hamowanie reakcji Fentona [9].

Wpływ związków polifenolowych

na zdrowie kobiet po menopauzie

W Chinach prozdrowotne właściwości zielonej herbaty znane są od wielu lat. W skład naparu herbacianego wchodzą liczne związki polifenolowe, takie jak flawonoidy i katechiny. Jednym z najważniejszych przedstawicieli katechin obecnych w zielonej herbacie jest galusan epigallokatechiny (EGCG) [21]. Badania przeprowadzone przez Wu i wsp. [22] na grupie 130 kobiet populacji azjatyckiej powyżej 50. r.ż. wykazały zmniejszone stężenie estronu w osoczu o 13% u kobiet regularnie pijących zieloną herbatę w porównaniu z kobietami, które nie spożywały tego napoju. Natomiast w grupie kobiet, które regularnie piły czarną herbatę, stężenie estronu w osoczu był o 19% większe niż u kobiet niepijących herbaty. Zmniejszone stężenie estronu u kobiet pijących zieloną herbatę może być spowodowane faktem, że EGCG hamuje aktywność aromatazy. Stężenie EGCG jest znacznie większe w zielonej herbacie niż w herbacie czarnej i to może tłumaczyć zmniejszenie stężenia estronu u kobiet pijących zieloną herbatę. Shen i wsp. [23] przeprowadzili badania na 171 kobietach po menopauzie, u których stwierdzono osteopenię. Kobietom tym podawano przez okres 24 tygodni mieszaninę związków polifenolowych obecnych w zielonej herbacie (500 mg/dzień). Podczas tego badania nie zaobserwowano pożądanego pozytywnego efektu suplementacji, jakim miała być poprawa jakości życia u tych kobiet, zmianie również nie uległy parametry dotyczące pracy wątroby i nerek.

Prozdrowotne właściwości winorośli właściwej (Vitis vinifera) zostały odkryte podczas badania przypadku tzw. paradoksu francuskiego. Pestki winogron stanowią bardzo bogate źródło proantocyjanidyn, którym przypisuje się duże właściwości antyoksydacyjne [5]. Ponadto winogronom przypisuje się zdolność do zmniejszenia stężenia cholesterolu, obniżania ciśnienia tętniczego i zahamowania aktywności płytek krwi [24]. Zern i wsp. [25] przeprowadzili badania na grupie 20 kobiet po menopauzie (średnia wieku 58 lat), którym podawano

36 γ na dzień liofilizowanego ekstraktu z winogron, który zawierał głównie flawonole, antocyjany i rezweratrol. Po 4-tygodniowej suplementacji nastąpiło 6-procentowe zmniejszenie stężenia trójglicerydów w osoczu. Ponadto przyjmowanie ekstraktu zmniejszyło w osoczu stężenie lipoprotein o małej gęstości (low density lipoproteins – LDL), apolipoproteiny (Apo) A i E, czynnika martwicy nowotworu alfa (tumor necrosis factor alpha – TNF-) i izoprostanów w moczu. Giovannelli i wsp. [26] przeprowadzili badania na 21 kobietach (średnia wieku 55 lat), które przyjmowały przez miesiąc 500 ml czerwonego wina (bogatego w proantocyjanidyny, kwasy hydroksycynamonowe, flawonole, antocyjany i stilbeny) dziennie. Suplementacja wina spowodowała znaczne zmniejszenie lepkości krwi, natomiast nie wpływała na poziom uszkodzeń komórek DNA i na profil ekspresji genów limfocytów obwodowych, co mogło być spowodowane zbyt krótkim okresem eksperymentu. Naissides i wsp. [27] zbadali wpływ czerwonego wina na czynniki ryzyka chorób układu krążenia u kobiet po menopauzie. Grupę badaną stanowiło 45 kobiet w wieku 50–70 lat, u których stwierdzono hipercholesterolemię. Spożywanie czerwonego wina przez okres 6 tygodni spowodowało zmniejszenie stężenia LDL o 8% i zwiększenie stężenia lipoprotein o dużej gęstości (high density lipoproteins – HDL) o 17%. Na tej samej grupie Naissides i wsp. [28] określili również wpływ suplementacji czerwonym winem na czynność naczyń krwionośnych. Spożywanie czerwonego wina powodowało zmniejszenie o 9% sztywności tętnic i obniżenie ciśnienia wzmocnienia o 12%. W badaniu tym nie zaobserwowano zmian w centralnych parametrach hemodynamicznych i stężeniu tlenku azotu.

Ważną grupą należącą także do związków polifenolowych są izoflawony. Dzięki zdolności do wiązania się z receptorami estrogenowymi (ER), która prowadzi do ich aktywacji, związki te stosowane są jako suplementy w zwalczaniu negatywnych skutków menopauzy. Wiele badań klinicznych przeprowadzonych w ostatnich latach wskazuje, że suplementacja izoflawonami zmniejsza częstość występowania uderzeń gorąca, powoduje wzrost gęstości mineralnej kości i zmniejsza stężenie markerów resorpcji kości. Izoflawony mają także pozytywny wpływ na układ krążenia [29].

Podsumowanie

Wiele badań popiera koncepcję, że suplementacja związkami polifenolowymi korzystnie wpływa na różne aspekty życia, a przede wszystkim zmniejsza ryzyko zapadalności na choroby układu krążenia, które są główną przyczyną śmiertelności w krajach rozwijających się. Ma to duże znaczenie dla kobiet po menopauzie, u których te schorzenia występują dosyć często. Suplementacja związkami polifenolowymi (zawartymi zwłaszcza w winogronach) może być także pomocna w łagodzeniu skutków terapii hormonalnej, która niesie za sobą ryzyko wystąpienia powikłań zakrzepowo-zatorowych [30].

Piśmiennictwo

1. Scalbert A, Manach C, Morand C, et al. Dietary polyphenols and the prevention of diseases. Crit Rev Food Sci Nutr 2005; 45: 287-306.

2. Manach C, Mazur A, Scalbert A. Polyphenols and prevention of cardiovascular diseases. Curr Opin Lipidol 2005; 16: 77-84.

3. Jambor J. Zielarstwo w Polsce – stan obecny i perspektywy rozwoju. Postępy Fitoterapii 2007; 2: 78-81.

4. Makowska-Wąs J, Janeczko Z. Bioavailability of plant polyphenols. Postępy Fitoterapii 2004; 3: 126-37.

5. Lutomski J, Mścisz A. The preventive role of polyphenolic compounds contained in grapevine. Postępy Fitoterapii 2003; 1: 6-10.

6. Ghosh D, Scheepens A. Vascular action of polyphenols. Mol Nutr Food Res 2009; 53: 322-31.

7. Ullah MF, Khan MW. Food as medicine: potential therapeutic tendencies of plant derived polyphenolic compounds. Asian Pac J Cancer Prev 2008; 9: 187-95.

8. Ross JA, Kasum CM. Dietary flavonoids: bioavailability, metabolic effects, and safety. Annu Rev Nutr 2002; 22: 19-34.

9. Ostrowska J, Skrzydlewska E. The biological activity of flavonoids. Postępy Fitoterapii 2005; 3: 71-9.

10. Nardini M, Natella F, Scaccini C. Role of dietary polyphenols in platelet aggregation. A review of the supplementation studies. Platelets 2007; 18: 224-43.

11. Hollman PC, Katan MB. Absorption, metabolism and health effects of dietary flavonoids in man. Biomed Pharmacother 1997; 51: 305-10.

12. Rice-Evans CA, Miller NJ, Paganga G. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Radic Biol Med 1996; 20: 933-56.

13. Aherne SA, O’Brien NM. Dietary flavonols: chemistry, food content, and metabolism. Nutrition 2002; 18: 75-81.

14. Beecher GR. Overview of dietary flavonoids: nomenclature, occurrence and intake. J Nutr 2003; 133: 3248-54.

15. Vita JA. Polyphenols and cardiovascular disease: effects on endothelial and platelet function. Am J Clin Nutr 2005; 81: 292-7.

16. Kołodziejczyk J, Wachowicz B. Kurkumina jako naturalny antyoksydant chroniący układ krążenia. Postępy Fitoterapii 2009; 4: 239-44.

17. Barnes S. Nutritional genomics, polyphenols, diets, and their impact on dietetics. J Am Diet Assoc 2008; 108: 1888-95.

18. Halliwell B. Dietary polyphenols: good, bad, or indifferent for your health? Cardiovasc Res 2007; 73: 341-7.

19. Rutkowski R, Pancewicz S, Rutkowski K i wsp. Znaczenie reaktywnych form tlenu i azotu w patomechanizmie procesu zapalnego. Pol Merk Lek 2010; 23: 131-6.

20. Łuszczewski A, Matyska-Piekarska E, Trefler J i wsp. Reaktywne formy tlenu – znaczenie w fizjologii i stanach patologii organizmu. Reumatolo­gia 2007; 5: 284-9.

21. Zaveri NT. Green tea and its polyphenolic catechins: medicinal uses in cancer and noncancer applications. Life Sci 2006; 78: 2073-80.

22. Wu AH, Arakawa K, Stanczyk FZ, et al. Tea and circulating estrogen levels in postmenopausal Chinese women in Singapore. Carcinogenesis 2005; 26: 976-80.

23. Shen CL, Chyu MC, Pence BC, et al. Green tea polyphenols supple­men­tation and Tai Chi exercise for postmenopausal osteopenic women: safety and quality of life report. BMC Complement Altern Med 2010; 10: 76.

24. Leifert WR, Abeywardena MY. Cardioprotective actions of grape polyphenols. Nutr Res 2008; 28: 729-37.

25. Zern TL, Wood RJ, Greene C, et al. Grape polyphenols exert a car­dio­protective effect in pre- and postmenopausal women by lowering plasma lipids and reducing oxidative stress. J Nutr 2005; 135: 1911-7.

26. Giovannelli L, Pitozzi V, Luceri C, et al. Effects of de-alcoholised wines with different polyphenol content on DNA oxidative damage, gene expression of peripheral lymphocytes, and haemorheology: an intervention study in post-menopausal women. Eur J Nutr 2011; 50: 19-29.

27. Naissides M, Mamo JC, James AP, Pal S. The effect of chronic consumption of red wine on cardiovascular disease risk factors in postmenopausal women. Atherosclerosis 2006; 185: 438-45.

28. Naissides M, Pal S, Mamo JC, et al. The effect of chronic consumption of red wine polyphenols on vascular function in postmenopausal women. Eur J Clin Nutr 2006; 60: 740-5.

29. Bijak M, Polać I, Borowiecka M i wsp. Izoflawony jako alternatywa dla terapii hormonalnej wieku menopauzalnego. Przegl Menopauz 2010;

6: 402-6.

30. Borowiecka M, Połać I, Kontek B i wsp. Wpływ stosowania doustnej hormonalnej terapii na kinetykę procesów: tworzenia skrzepu i fibry­nolizy kobiet w wieku okołomenopauzalnym. Przegl Menop 2010; 2: 91-4.