Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Jíte rádi flavonoidy?

Rozličné role flavonoidů v potravě: Ovlivňují pohlavní zralost?
 |  5. 3. 1996
 |  Vesmír 75, 125, 1996/3

Zatímco větší část světové populace je v situaci, kdy si nemůže v jídle moc vybírat, šťastnější část lidstva má dost důvodů k přemýšlení nad tím, co jí a v jakém množství. Epidemiologické studie ukazují, že mnohé choroby se vyskytují v různých zemích s rozdílnou frekvencí. Francouzi například mnohem méně trpí kardiovaskulárními chorobami než Američané. Nádorová onemocnění prsu a prostaty ohrožují Evropany a Američany více než Japonce. Příčiny rozdílů mezi populacemi mohou být různé. Svou roli určitě budou hrát klimatické podmínky, čistota životního prostředí, dědičnost.

Díky existenci multietnických národů (USA, početné menšiny ve Francii a v zemích Spojeného království) je možné srovnávání jednak různých etnik žijících v téže zemi, jednak skupin příslušníků téhož etnika žijících v různých zemích. Tímto postupem je možné odfiltrovat vliv etnické příslušnosti. Rozhodující příčinou rozdílů mezi populacemi žijícími v relativním dostatku a srovnatelných hygienických podmínkách pak zůstává rozdílný životní styl, jehož podstatnou složkou jsou stravovací návyky. Asi málokdo by odporoval tvrzení: „Naše zdraví je ovlivněno tím, co (a v jakém množství) jíme.“ Těžko však získáte nějakou obecně platnou a přijatelnou odpověď na otázky „co“ a „kolik“ jíst. Ve hře je příliš mnoho faktorů: tradice, móda, ideologie, dostupnost jednotlivých potravin, komerční zájmy a jiné. A tak jíme, co nás (zpracované výchovou, propagandou, reklamou a výší rodinného příjmu) napadne. Časem se nejspíš dočkáme nějakých potíží, které jsou v naší rodině, sociální skupině, zemi nebo světadílu dosti časté, ačkoli jinde je znají jen z doslechu. Léčíme si tedy své neduhy a hlavou nám vrtá otázka: Jak to ti druzí dělají? Co je tou důležitou složkou jejich jídelníčku, která je ochrání před infarkty, nádory, obezitou, předčasnou pubertou ad.?

V posledních dvou desetiletích vzbuzují pozornost některé dříve opomíjené látky rostlinného původu, včetně flavonoidů. Ty jsou přítomny v zelených rostlinách, kde hrají určitou roli při fotosyntéze. Bohatým zdrojem flavonoidů jsou některá semena, zejména jejich aleuronová vrstva, která však bývá při výrobě mouky, loupané rýže a jiných potravin odstraněna. Herman Adlercreutz, jenž nás do výzkumu flavonoidů zasvětil, patří mezi nadšené propagátory celozrnného pečiva. Živočichové flavonoidy netvoří, mohou jich však nezanedbatelné množství přijímat v rostlinné stravě. Fermentací střevními bakteriemi jsou flavonoidy uvolněny z vyšších struktur, jejichž součástí jsou v rostlinném organizmu, a spolu s ostatními složkami potravy vstřebány. V organizmu jsou působením příslušných enzymů převedeny na mnohem rozpustnější sulfáty nebo glukuronidy, výjimkou není ani vznik kombinovaných konjugátů s oběma „hydrofylizujícími“ molekulami. Převážně ve formě konjugátů jsou pak vyloučeny močí, zhruba jedna desetina je vyloučena jako čisté (nekonjugované) flavonoidy. Vrcholu koncentrace v krvi dosahují flavonoidy zhruba 4 hodiny po konzumaci rostlinné potravy, po 24 hodinách koncentrace klesá k nule - v těle člověka ani hospodářských zvířat se neakumulují.

Biochemické účinky flavonoidů v živočišném organizmu

Flavonoidy mají řadu chemických vlastností, díky nimž mohou na různých úrovních zasahovat do dějů v organizmu konzumenta. Jsou to:

  • Antioxidační vlastnosti: Mnohé flavonoidy jsou účinné lapače radikálů. Kromě toho jsou některé schopny vázat do komplexů ionty přechodných kovů a tak měnit jejich dostupnost jako katalyzátorů redukčně-oxidačních reakcí.

    Antioxidačně působící látky např. chrání před poškozením výstelky cév. Někteří autoři právě výrazným rozdílem obsahu antioxidačně působících látek v národní stravě vysvětlují skutečnost, že Francouzi trpí kardiovaskulárními chorobami méně, než je v zemích s tak vysokou životní úrovní obvyklé. Významným zdrojem antioxidantů má být pro Francouze podle těchto hypotéz jejich záliba v častém pití červeného vína.

    Antioxidanty různé chemické struktury snižují také mutagenitu a kancerogenitu řady cizorodých látek. Mnohá xenobiotika, jejichž učebnicovým příkladem je benzo-a-pyren obsažený v kamenouhelném (ale i cigaretovém) dehtu, musí být v živočišném organizmu aktivována dříve, než se projeví jako mutageny. Podstatou metabolické aktivace cizorodých látek je jejich oxidace enzymy ze skupiny cytochromů P-450.

  • Inhibice enzymů: Některé flavonoidy jsou účinnými inhibitory určitých enzymů (pozn. pro pěšáky: inhibitor je látka, která zabraňuje účinku jiné látky). Není výjimkou, že jedna a táž látka inhibuje více různých enzymů. Jevy pozorované na buněčné či tkáňové úrovni jsou pak způsobeny kombinací jednotlivých účinků na úrovni enzymové.
  • Interakce s hormonálními receptory: Již delší dobu je známo, že mnohé přírodní látky rostlinného původu jsou schopny vazby na estrogenové receptory. Tyto látky byly (ještě před objasněním chemické struktury) nazvány fytoestrogeny. Mezi fytoestrogeny patří i některé izoflavonoidy. Biologické účinky vyvolané vazbou odlišné látky mohou být (a většinou také jsou) jiné než účinky pravého hormonu. Izoflavonoidy působí podle okolností (živočišný druh, tkáň) někdy ve stejném smyslu jako přirozené estrogeny (agonizmus), jindy účinky přirozených hormonů ruší (antagonizmus).

Sója a její flavonoidy

Uvedeme si příklad významné potraviny pocházející z Asie, která se již v jídelníčku mnohých z nás zabydlela. Sójové boby obsahují 50 - 300 mg flavonoidů na 100 g suchých bobů. Jak už bylo řečeno, důležitou roli ve využití flavonoidů hraje střevní mikroflóra. Protože lidé jsou různí i pokud jde o osídlení střev, existují mezi nimi znatelné rozdíly ve schopnosti vstřebávat flavonoidy.

Z moči konzumentů sóji bylo izolováno několik látek se zajímavými biologickými účinky. Jde o izoflavonoidy daidzein a genistein (viz obrázek), jejich 4' metoxyderiváty formononetin a biochanin A a některé jejich metabolity. Co všechno tyto látky dokážou?

Estrogenní a antiestrogenní účinky

Všechny čtyři jmenované izoflavonoidy jsou schopny vytěsňovat estradiol z vazby na estrogenní receptor. Jejich afinita k receptoru je sice mnohem nižší (25krát v případě genisteinu, ještě o jeden až dva řády nižší u ostatních), po konzumaci určité rostlinné diety však koncentrace fytoestrogenů v tělních tekutinách může dosáhnout mnohonásobku koncentrace přirozených estrogenů. Sójové izoflavonoidy za určitých okolností vykazují estrogenní účinky, jindy působí jako antiestrogeny. Příčinou protichůdných účinků fytoestrogenů může být skutečnost, že jde o slabé agonisty. Když je koncentrace endogenního hormonu nízká, projeví se estrogenní účinek izoflavonoidů. Ten je sice nižší, než by odpovídalo stejnému obsazení receptorů pravým hormonem, ale v tomto případě platí, že i málo je mnohem více než nic. Při vyšších koncentracích endogenních estrogenů (nebo jejich účinných analogů) se projeví naopak skutečnost, že v nadbytku přítomný fytoestrogen obsadil vazebná místa, která se pak nedostávají pro plnohodnotný hormon.

Genistein a daidzein navíc vyvolávají zvýšenou tvorbu globulinu vázajícího sexuální hormony, transportního proteinu, který váže jak estradiol, tak i androgeny testosteron a dihydrotestosteron. Zmíněný globulin váže v krvi část přítomných sexuálních hormonů a tím snižuje jejich účinnou koncentraci. Sexuální hormony jsou důležitými růstovými faktory pro některé nádory odvozené od tkání závislých na těchto hormonech. Snižování účinné koncentrace sexuálních hormonů by mohlo částečně vysvětlovat pozdější nástup puberty v Japonsku i některé epidemiologické odlišnosti mezi japonskou a evropskou populací. Možností je však více:

Inhibice enzymů

Genistein v mikromolárních koncentracích zastavuje růst buněčných kultur odvozených od nádorů prsu a prostaty, buňky jsou zastaveny v G2-fázi buněčného cyklu (viz obrázek). Ovlivněny jsou jak buněčné linie, které ke svému růstu potřebují sexuální hormony, tak linie na steroidech nezávislé. Kromě inhibice růstu vyvolává genistein i diferenciaci některých leukemických buněčných kultur, u jiných linií naopak vyvolává buněčnou programovanou smrt - apoptózu. Genistein je také imunomodulátorem a inhibitorem novotvorby krevních kapilár in vitro. Všechny tyto biologické jevy nejspíš souvisí s jednou významnou biochemickou vlastností tohoto izoflavonoidu. Genistein je specifickým inhibitorem řady tyrosinproteinkináz. Proteinkinázy hrají klíčové role při řízení buněčného cyklu a při přenosu signálů nesených bílkovinnými hormony a růstovými faktory do buňky.

Genistein je také inhibitorem topoizomerázy II. Topoizomeráza je enzym, který „rozplétá“ DNA, je nutná k tomu, aby genetická informace mohla být čtena nebo kopírována. Úplná inhibice topoizomeráz by byla pro buňky osudná. Částečná inhibice se mnohem více dotkne množících se buněk (krevních buněk, epitelií, hlavně však nádorových buněk) než ostatních.

Daidzein a formononetin také zastavují růst některých nádorových linií, avšak v G1-fázi. Tyto izoflavonoidy jsou inhibitory proteinkinázy, která in vitro fosforyluje kasein a není citlivá vůči genisteinu.

Z jiného soudku je zjištění W. M. Keunga z Bostonu, že daidzein podávaný křečkům-alkoholikům snižuje jejich chuť na alkohol. Je totiž inhibitorem alkoholdehydrogenázy i aldehyddehydrogenázy. Kořen kudzu (radix puerariae), používaný v tradiční asijské medicíně k léčení alkoholizmu, obsahuje bohatě daidzeinu.

Antioxidačni účinky

Sójové izoflavonoidy z tohoto pohledu zatím nijak intenzivně studovány nebyly. Jednak mají řadu zajímavějších vlastností, jednak existuje mnoho jiných rostlin obsahujících spoustu zajímavých antioxidancií různé chemické podstaty. Třeba česnek a cibule, nebo červené víno.

Biochanin A snižuje aktivaci benzo-a-pyrenu na kancerogenní metabolity různými tkáňovými kulturami. V testech in vitro na bakterii Salmonella typhimurium biochanin A snižuje mutagenicitu dalších xenobiotik 2-aminoantracenu a aflatoxinu B1. Ochranný účinek biochaninu A je možno alespoň částečně přičítat antioxidačním vlastnostem.

Všeho s mírou

Je třeba určité smělosti, když chceme epidemiologická data vysvětlovat pomocí poznatků získaných na tkáňových kulturách. Na Petriho misce totiž vždy získáme v nejlepším případě indicii, jak by to mohlo v lidském těle fungovat, nikoli důkaz, že tomu tak opravdu je. K vyvolání řady jevů, které v přehledu zmiňujeme, bylo nutno použít mikromolárních koncentrací izoflavonoidů. Je otázkou, jakých koncentrací izoflavonoidů může být v tělních tekutinách dosaženo při různých dietách. Dosavadní měření nejsou přiliš bohatá, neboť jde o technicky dost náročný úkol. Naznačují však, že sérové koncentrace budou spíše řádu nanomolů či desítek nanomolů na litr. Je možné, že in vivo stačí k vyvolání obdobných efektů nižší koncentrace než in vitro. To se totiž stává často. Je ale taky možné, že celý vtip ochranného působení dietních faktorů spočívá v tom, že se jejich vlivy mohou uplatnit jenom částečně, do „správné“ míry.

Autoři se přiznávají, že flavonoidy konzumují rádi. Je jim však cizí a protivná ideologizace stravování, jaké se dopouštějí někteří nadšenci, zvláště z řad vegetariánů. Dovolíme si proto na závěr článku o blahodárných účincích flavonoidů upozornit na to, že mohou být i příčinou škodlivých vlivů jednostranné diety. Proso, které je v některých kulturách obvyklejší stravou než u nás, obsahuje flavonoid vitexin. Ten je velmi účinným inhibitorem tyroidální peroxidázy, enzymu, jenž zabudovává jód do hormonů štítné žlázy. Všeho s mírou! 1)

Literatura

1. Methods in Enzymology 234, 1994, Tento svazek je věnován antioxidantům, o flavonoidech je v něm více přehledných článků.
2. Tetsu Akiama and Hiroshi Ogawara: Use and Specifity of Genistein as Inhibitor of Protein-Tyrosine Kinases, Methods in Enzymology 201, 1991
3. Herman Adlercreutz et al.: Soybean phytoestrogen Intake and Cancer Risk, J. Nutr. 125, 7575 - 7705, 1995
4. Stárka L.: Antiestrogeny nutričního původu. Čs. gynekol. 52: 520 - 521, 1987
5. Eduardo Gaitan et al.: Antithyroid Effects in Vivo and in Vitro of Vitexin: A C-Glucosylflavone in Millet, J. Clin. Endocrinol. Metab. 80, 1144 - 1147, 1995

Poznámky

1) Tato studie byla podpořena grantem IGA MZd č. 2372=3

Co to jsou flavonoidy

Flavonoidy a izoflavonoidy jsou látky s patnáctiuhlíkatým skeletem, jenž obsahuje dvě fenolová jádra a kyslíkatý heterocykl. Flavonoidy mají vedlejší fenolové jádro připojeno v poloze 2, izoflavonoidy v poloze 3. Patnáct uhlíků flavonoidního skeletu může nést různé kombinace substituentů (hydroxylovou, metoxylovou, metylovou skupinu, O- a C- glykosidy). Z více než 4 000 známých flavonoidů je předmětem soustavného studia jen několik desítek těchto látek.

Snížení množství potravy prodlužuje život

Řada studií z poslední doby prokázala, že u hlodavců dochází po snížení kalorického příjmu na 60 % normálu k prodloužení věku zvířat až na dvojnásobek. V současné době se hledá, které mechanizmy jsou za toto dramatické prodloužení života odpovědné. Některá data ukazují, že omezení příjmu potravy vede ke zpomalení ztráty funkce imunitního systému. U zvířat s redukovaným množstvím potravy byla ve vysokém věku zachována proliferační funkce buněk sleziny. Vzhledem k tomu, že stará zvířata s omezeným příjmem potravy měla ve slezině vyšší hladiny cytosolové superoxiddismutázy (SOD) než zvířata z kontrolní skupiny s neomezeným přístupem k potravě, zdá se, že klíčovou úlohu při zachování funkce orgánů hraje ochrana před reaktivními sloučeninami kyslíku, jejichž představitelem je substrát SOD - superoxid. Tato měření tak představují další podporu pro teorii stárnutí založenou na účinku volných radikálů. (Aging Clin. Exp. Res. 7, 40, 1995)

Jiří Wilhelm

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Biochemie

O autorech

Richard Hampl

Oldřich Lapčík

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné