Φλαβαν-3-όλες

Τυπική δομή μιας φλαβαν-3-όλης

Οι φλαβαν-3-όλες (συχνά αναφερόμενες ως φλαβανόλες) είναι υποομάδα φλαβονοειδών, χημικά παράγωγα των φλαβανών, που διαθέτουν έναν σκελετό 2-φαινυλο-3,4-διυδρο-2Η-χρωμεν-3-όλης.

Οι φλαβανόλες -που χημικώς είναι διφαινόλες- είναι δομικά διαφορετικές και περιλαμβάνουν σειρά από ενώσεις, όπως π.χ. κατεχίνη, γαλλική επικατεχίνη, επιγαλλοκατεχίνη, γαλλική επιγαλλοκατεχίνη, προανθοκυανιδίνες, θεαφλαβίνες και θεαρουμπιγίνες. Απαντώνται στα περισσότερα φυτά και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην άμυνα του κάθε φυτικού οργανισμού και στην προστασία του από παθογόνους μικροοργανισμούς.[1]

Χημική δομή

Η κατεχίνη ως μονομερές, ή το ισομερές της επικατεχίνης (βλ. εικόνα), προσθέτει τέσσερα υδροξύλια στη φλαβαν-3-όλη, δημιουργώντας δομικά στοιχεία για συνενωμένα πολυμερή (προανθοκυανιδίνες) και πολυμερή ανώτερης τάξης (ανθοκυανιδίνες).[2]

Οι φλαβανό-3-όλες διαθέτουν δύο χειρόμορφους άνθρακες, που σημαίνει ότι υπάρχουν τέσσερα διαστερεοϊσομερή για καθένα από αυτά.

Διακρίνονται από τα κιτρινωπού χρωματισμού φλαβονοειδή που περιέχουν κετόνη, όπως λ.χ. κερσιτίνη ή ρουτίνη, τα οποία ονομάζονται φλαβονόλες. Η πρώιμη χρήση του όρου βιοφλαβονοειδές εφαρμόστηκε με ασάφεια για να συμπεριλάβει τις φλαβανόλες, οι οποίες χαρακτηρίζονται από την απουσία μιας κετόνης. Τα μονομερή, τα διμερή και τα τριμερή κατεχίνης (ολιγομερή) είναι άχρωμα. Τα πολυμερή ανώτερης τάξης, π.χ. οι ανθοκυανιδίνες, εμφανίζουν βαθύ ερυθρό χρώμα και μετατρέπονται σε πολυμερικές ενώσεις που ονομάζονται ταννίνες.[2]

Η κατεχίνη και η επικατεχίνη είναι επιμερή, με την (–)-επικατεχίνη και την (+)-κατεχίνη να είναι τα πιο κοινά οπτικά ισομερή που απαντώνται στη φύση. Η κατεχίνη απομονώθηκε για πρώτη φορά από το φυτικό εκχύλισμα catechu (είδος Senegalia catechu), από το οποίο προέρχεται το όνομά της. Η θέρμανση της κατεχίνης πέρα από το σημείο αποσύνθεσής της απελευθερώνει και πυροκατεχόλη (που ονομάζεται επίσης κατεχόλη), η οποία εξηγεί την κοινή προέλευση των ονομασιών αυτών των χημικών ενώσεων.

Η επιγαλλοκατεχίνη και η γαλλοκατεχίνη περιέχουν μια επιπλέον φαινολική υδροξυλομάδα σε σύγκριση με την επικατεχίνη και την κατεχίνη, αντιστοίχως, παρόμοια, με τη διαφορά στην πυρογαλλόλη σε σύγκριση με την πυροκατεχόλη.

Οι γαλάτες κατεχίνης είναι εστέρες γαλλικού οξέος των κατεχινών. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι η επιγαλλοκατεχίνη, η οποία είναι συνήθως η πιο άφθονη κατεχίνη στο τσάι. Οιπροανθοκυανιδίνες και οι θεαρουμπιγίνες είναι ολιγομερείς φλαβαν-3-όλες.

Σε αντίθεση με πολλά άλλα φλαβονοειδή, οι φλαβαν-3-όλες δεν απαντώνται στα φυτά ως γλυκοζίτες.[3]

Χημικές δομές από: (επι)κατεχίνη, (επι)κατεχίνη-γαλλική, (επι)γαλλοκατεχίνη και (επι)γαλλοκατεχίνη-γαλλική.

Βιοσύνθεση της (–)-επικατεχίνης

Τα φλαβονοειδή είναι προϊόντα που συντίθενται από μια μονάδα εκκίνησης κινναμοϋλ-CoA, με επέκταση αλυσίδας χρησιμοποιώντας τρία μόρια μαλονύλ-CoA. Οι αντιδράσεις καταλύονται από ένα ένζυμο PKS τύπου III.

Αυτά τα ένζυμα δεν χρησιμοποιούν ACPS, αλλά αντ' αυτού χρησιμοποιούν εστέρες του συνενζύμου Α και έχουν μία μόνο ενεργή θέση για την εκτέλεση της απαραίτητης σειράς αντιδράσεων, π.χ. επέκταση αλυσίδας, συμπύκνωση και κυκλοποίηση. Η επέκταση αλυσίδας του 4-υδροξυκινναμοϋλ-CoA με τρία μόρια μηλονύλ-CoA δίνει αρχικά ένα πολυκετίδιο (Εικόνα 1), το οποίο μπορεί να διπλωθεί. Αυτό επιτρέπει την εμφάνιση αντιδράσεων τύπου Claisen δημιουργώντας έτσι αρωματικούς δακτυλίους.[4][5]

Μικροσκοπία απεικόνισης διάρκειας ζωής φθορισμού (FLIM) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση φλαβανολών στα φυτικά κύτταρα.[6]

Figure 1
Φιγούρα 1

Σχήμα 1: Σχηματική επισκόπηση της βιοσύνθεσης της φλαβανόλης (–)-επικατεχίνης στα φυτά: Τα ένζυμα υποδεικνύονται με μπλε χρώμα, με συντομογραφία ως εξής: Ε1, λυάση αμμωνίας φαινυλαλανίνης (PAL), Ε2, λυάση αμμωνίας τυροσίνης (TAL), E3, κινναμική 4-υδροξυλάση, Ε4, 4-κουμαροϋλ: CoA-λιγάση, Ε5, συνθάση χαλκόνης ( συνθάση ναρινγενίνης-χαλκόνης), Ε6, ισομεράση χαλκόνης, Ε7, 3'-υδροξυλάση φλαβονοειδών, E8-υδροφλαβανολάση, E8- υδροφλαβανολόνη 4-αναγωγάση, Ε10, συνθάση ανθοκυανιδίνης (διοξυγενάση λευκοανθοκυανιδίνης), Ε11, ανθοκυανιδίνη αναγωγάση. HSCoA, Συνένζυμο Α, L-Tyr: L-τυροσίνη, L-Phe: L-φαινυλαλανίνη.

Αγλυκόνες

Flavan-3-ols
Εικόνα Ονομα Τύπος Ολιγομερή
(+)-Catechin C, (+)-Κατεχίνη C15H14O6 Προκυανιδίνες
Epicatechin EC, (–)-Επικατεχίνη (cis) C15H14O6 Προκυανιδίνες
Epigallocatechin Επιγαλλοκατεχίνη, EGC C15H14O7 Προδελφινιδίνες
Epicatechin gallate Γαλλική επικατεχίνη, ECG C22H18O10
Epigallocatechin gallate Γαλλική επιγαλλοκατεχίνη, EGCG



 C22H18O11
Epiafzelechin Επιαφζελεχίνη C15H14O5
Fisetinidol Φισετινιδόλη C15H14O5
Guibourtinidol Γκουιμπουρτινιδόλη C15H14O4 Προγουιμπουρτινιδίνες
Mesquitol Μεσκουϊτόλη C15H14O6
Robinetinidol Ρομπινετινιδόλη C15H14O6 Προρομπινετινιδίνες

Διατροφικές πηγές

Μέσες τιμές περιεκτικότητας φλαβανόλης σε συνήθη τρόφιμα.[7]

Οι φλαβανόλες βρίσκονται σε αφθονία στο τσάι που προέρχεται από το φυτό Camellia sinensis, καθώς και σε ορισμένα φυτά κακάο (φτιαγμένα από τους σπόρους του κακάο Theobroma), αν και η περιεκτικότητα επηρεάζεται σημαντικά από την επεξεργασία, ειδικά στη σοκολάτα.[8] [9]

Οι φλαβανόλες είναι επίσης παρούσες στη διατροφή του ανθρώπου ιδιαίτερα σε φρούτα, λ.χ. μούρα, λαχανικά ή και στο κρασί.[10] Η περιεκτικότητά τους στα τρόφιμα ποικίλλει και επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, όπως ποικιλία, επεξεργασία και προετοιμασία.[11]

Πιθανές ανεπιθύμητες ενέργειες

Καθώς οι κατεχίνες στο εκχύλισμα πράσινου τσαγιού δύναται να είναι ηπατοτοξικές, οργανισμοί υγείας (Health Canada, EFSA) έχουν συστήσει προσοχή[12] προτείνοντας η ημερήσια πρόσληψη να μην υπερβαίνει τα 800 mg.[13]

Έρευνες έχουν δείξει ότι οι φλαβαν-3-όλες μπορεί να επηρεάσουν την αγγειακή λειτουργία, την αρτηριακή πίεση και τα λιπίδια του αίματος, με ελάχιστες επιδράσεις που έχουν αποδειχθεί από το 2019.[14][15]

Το 2015, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή ενέκρινε έναν ισχυρισμό υγείας για στερεά κακάο που περιέχουν 200 mg φλαβανολών, δηλώνοντας ότι αυτή η πρόσληψη «μπορεί να συμβάλει στη διατήρηση της αγγειακής ελαστικότητας και της φυσιολογικής ροής του αίματος». [16] [17]

Μέτρια στοιχεία που συνοψίζονται στις κλινικές οδηγίες από το 2022 υποδηλώνουν ότι η ημερήσια πρόσληψη 400–600 mg/ημέρα φλαβαν-3-όλης θα μπορούσε να έχει ένα μικρό αλλά στατιστικά σημαντικό όφελος για την καρδιομεταβολική υγεία. [18]

Απεικονίσεις

  • Schematic representation of the flavan-3-ol (−)-epicatechin metabolism in humans as a function of time post-oral intake. SREM: structurally related (−)-epicatechin metabolites. 5C-RFM: 5-carbon ring fission metabolites. 3/1C-RFM: 3- and 1-carbon-side chain ring fission metabolites. The structures of the most abundant (−)-epicatechin metabolites present in the systemic circulation and in urine are depicted.
    Σχηματική αναπαράσταση του μεταβολισμού της φλαβαν-3-όλης (−)-επικατεχίνης στον άνθρωπο ως συνάρτηση του χρόνου μετά την από του στόματος λήψη. SREM: δομικά συγγενείς μεταβολίτες (−)-επικατεχίνης. 5C-RFM: Μεταβολίτες σχάσης δακτυλίου 5- άνθρακα. 3/1C-RFM: Μεταβολίτες σχάσης δακτυλίου 3- και 1-ανθρακικής πλευράς. Απεικονίζονται οι δομές των πιο άφθονων μεταβολιτών (−)-επικατεχίνης που υπάρχουν στο κυκλοφορικό σύστημα και στα ούρα.[19]
  • Flavan-3-ol precursors of the microbial metabolite 5-(3′/4′-dihydroxyphenyl)-γ-valerolactone (gVL). Only compounds with intact (epi)catechin moiety result in the formation of γVL by the intestinal microbiome. ECG, (−)-epicatechin-3-O-gallate; EGCG, Epigallocatechin gallate; EGC, Epigallocatechin.
    Πρόδρομες ουσίες φλαβαν-3-όλης του μικροβιακού μεταβολίτη 5-(3'/4'-διυδροξυφαινυλ)-γ-βαλερολακτόνη (gVL). Μόνο ενώσεις με ανέπαφο τμήμα (επι)κατεχίνης έχουν ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό γVL από το εντερικό μικροβίωμα. ΗΚΓ: (−)-επικατεχίνη-3- Ο -γαλλική; EGCG: γαλλική επιγαλλοκατεχίνη; EGC: Επιγαλλοκατεχίνη.[20]

Παραπομπές

  1. ↑ «Flavan-3-ols Are an Effective Chemical Defense against Rust Infection». Plant Physiology 175 (4): 1560–1578. December 2017. doi:10.1104/pp.17.00842. PMID 29070515. 
  2. ↑ 2,0 2,1 OPC in Practice (3rd έκδοση). 1995. 
  3. ↑ «Dietary (poly)phenolics in human health: structures, bioavailability, and evidence of protective effects against chronic diseases». Antioxidants & Redox Signaling 18 (14): 1818–1892. May 2013. doi:10.1089/ars.2012.4581. PMID 22794138. 
  4. ↑ Medicinal Natural Products: a biosynthetic approach. John Wiley & Sons. 2009. σελ. 168. ISBN 978-0-471-49641-0. 
  5. ↑ «Flavonoid biosynthesis. A colorful model for genetics, biochemistry, cell biology, and biotechnology». Plant Physiology 126 (2): 485–493. June 2001. doi:10.1104/pp.126.2.485. PMID 11402179. PMC 1540115. https://archive.org/details/sim_plant-physiology_2001-06_126_2/page/485. 
  6. ↑ «Two-photon excitation with pico-second fluorescence lifetime imaging to detect nuclear association of flavanols». Analytica Chimica Acta 719: 68–75. March 2012. doi:10.1016/j.aca.2011.12.068. PMID 22340533. https://zenodo.org/record/1038611. 
  7. ↑ «Database on polyphenol content in foods, v. 3.6». Phenol Explorer. 2016. 
  8. ↑ «Procyanidin content and variation in some commonly consumed foods». The Journal of Nutrition 130 (8S Suppl): 2086S–2092S. August 2000. doi:10.1093/jn/130.8.2086S. PMID 10917927. 
  9. ↑ «Impact of fermentation, drying, roasting, and Dutch processing on epicatechin and catechin content of cacao beans and cocoa ingredients». Journal of Agricultural and Food Chemistry 58 (19): 10518–10527. October 2010. doi:10.1021/jf102391q. PMID 20843086. 
  10. ↑ The Flavonoids. London: Chapman and Hall. 1975. ISBN 978-0-412-11960-6. 
  11. ↑ «Polyphenols: food sources and bioavailability». The American Journal of Clinical Nutrition 79 (5): 727–747. May 2004. doi:10.1093/ajcn/79.5.727. PMID 15113710. https://archive.org/details/sim_american-journal-of-clinical-nutrition_2004-05_79_5/page/727. 
  12. ↑ Health Canada (12 Δεκεμβρίου 2017). «Summary Safety Review - Green tea extract-containing natural health products - Assessing the potential risk of liver injury (hepatotoxicity)». Health Canada, Government of Canada. Ανακτήθηκε στις 6 Μαΐου 2022. 
  13. ↑ «Scientific opinion on the safety of green tea catechins». EFSA Journal 16 (4): e05239. April 2018. doi:10.2903/j.efsa.2018.5239. PMID 32625874. 
  14. ↑ «Effect of cocoa on blood pressure». The Cochrane Database of Systematic Reviews 4 (5): CD008893. April 2017. doi:10.1002/14651858.CD008893.pub3. PMID 28439881. 
  15. ↑ «Dietary intakes of flavan-3-ols and cardiometabolic health: systematic review and meta-analysis of randomized trials and prospective cohort studies». The American Journal of Clinical Nutrition 110 (5): 1067–1078. November 2019. doi:10.1093/ajcn/nqz178. PMID 31504087. 
  16. ↑ «Article 13 (5): Cocoa flavanols; Search filters: Claim status - authorised; search - flavanols». European Commission, EU Register. 31 Μαρτίου 2015. Ανακτήθηκε στις 8 Σεπτεμβρίου 2022. 
  17. ↑ «Scientific Opinion on the modification of the authorisation of a health claim related to cocoa flavanols and maintenance of normal endothelium-dependent vasodilation pursuant to Article 13(5) of Regulation (EC) No 1924/20061 following a request in accordance with Article 19 of Regulation (EC) No 1924/2006». EFSA Journal 12 (5). 2014. doi:10.2903/j.efsa.2014.3654. 
  18. ↑ Crowe-White, Kristi M; Evans, Levi W; Kuhnle, Gunter G C; Milenkovic, Dragan; Stote, Kim; Wallace, Taylor; Handu, Deepa; Senkus, Katelyn E (3 October 2022). «Flavan-3-ols and Cardiometabolic Health: First Ever Dietary Bioactive Guideline». Advances in Nutrition: nmac105. doi:10.1093/advances/nmac105. 
  19. ↑ «The metabolome of [2-(14)C(-)-epicatechin in humans: implications for the assessment of efficacy, safety, and mechanisms of action of polyphenolic bioactives»] (στα αγγλικά). Scientific Reports 6 (1): 29034. July 2016. doi:10.1038/srep29034. PMID 27363516. Bibcode: 2016NatSR...629034O. 
  20. ↑ «Evaluation at scale of microbiome-derived metabolites as biomarker of flavan-3-ol intake in epidemiological studies» (στα αγγλικά). Scientific Reports 8 (1): 9859. June 2018. doi:10.1038/s41598-018-28333-w. PMID 29959422. Bibcode: 2018NatSR...8.9859O.