Osa 1: Polyfenolit ja näköterveys: Mahdolliset vaikutukset verkkokalvon rappeuttaviin sairauksiin
Mar 23, 2022
Lisätietoja: ottaa yhteyttätina.xiang@wecistanche.com
Abstrakti: Ruokavaliopolyfenolitovat ryhmä luonnollisia yhdisteitä, joilla on oletettu olevan myönteisiä vaikutuksia ihmisten terveyteen. Heidät tunnettiin ensin omastaantioksidanttiominaisuuksia, mutta useat tutkimukset vuosien aikana ovat osoittaneet, että nämä yhdisteet voivat suojata kroonisia sairauksia vastaan. Tästä huolimatta näiden mahdollisten hyötyjen taustalla olevat mekanismit ovat edelleen epävarmoja ja ristiriitaisia vaikutuksia on raportoitu. Tässä katsauksessa analysoimme polyfenoliyhdisteiden mahdollisia vaikutuksia joihinkin näkösairauksiin kiinnittäen erityistä huomiota verkkokalvon rappeumasairauksiin. Nykyiset tehokkaat terapiat tällaisten verkkokalvosairauksien hoitoon puuttuvat, ja uusia strategioita on kehitettävä. Tästä syystä on tällä hetkellä uutta kiinnostusta löytää uusia ligandeja (tai tunnettuja ligandeja, joilla on aiemmin odottamattomia ominaisuuksia), jotka voisivat sitoutua verkkokalvon fotoreseptoreihin ja moduloida niiden molekyyliominaisuuksia. Varsinkin jotkut polyfenolitflavonoidit(esim. kversetiini ja tanniinihappo), voivat heikentää valon aiheuttamia reseptorivaurioita ja edistää visuaalisia terveyshyötyjä. Viimeaikaiset todisteet viittaavat siihen, että tietyt flavonoidit voisivat auttaa stabiloimaan visuaalisen fotoreseptoriproteiinin rodopsiinin oikein laskostunutta konformaatiota ja kompensoimaan retinitis pigmentosa -mutaatioiden haitallisia vaikutuksia. Tässä suhteessa tiettyjen polyfenolien, kuten edellä mainittujen flavonoidien, on osoitettu parantavan rodopsiinimutanttien stabiilisuutta, ilmentymistä, regeneraatiota ja laskostumista kokeellisissa in vitro -tutkimuksissa. Lisäksi nämä yhdisteet näyttävät parantavan reseptorin integroitumista solukalvoon samalla kun ne vaikuttavat oksidatiivista stressiä vastaan. Odotamme, että polyfenoliyhdisteitä voidaan käyttää kohdistamaan visuaalisia fotoreseptoriproteiineja, kuten rodopsiinia, tavalla, jota on vasta äskettäin ehdotettu, ja että niitä voidaan käyttää uusissa lähestymistavoissa verkkokalvon rappeuttavien sairauksien, kuten retinitis pigmentosa, hoidossa; tutkimukset tällä alalla ovat kuitenkin rajallisia, ja lisätutkimusta tarvitaan, jotta näiden yhdisteiden vaikutukset verkkokalvon rappeumasairauksiin voidaan kuvata ehdotettujen mekanismien avulla.
Avainsanat: flavonoidit; verkkokalvon rappeuttavat sairaudet; verkkokalvorappeuma; proteiinien taitto; ligandin sitoutuminen; rodopsiini
Napsauta tätä saadaksesi lisätietoja tuotteista
1. Esittely
Eri tutkimukset ovat raportoineet, että ruokavaliopolyfenolitantaa suojaavia ja hyödyllisiä vaikutuksia kroonisia sairauksia, kuten hermostoa rappeuttavia ja sydän- ja verisuonisairauksia, syöpää ja diabetesta vastaan [1]; Näiden etujen taustalla olevia mekanismeja ei kuitenkaan vielä täysin ymmärretä, ja niiden määrittämiseksi tarvitaan lisää tutkimusta. Huolimatta kaikista polyfenolien tarjoamista eduista, on joitakin tärkeitä näkökohtia, jotka on otettava huomioon, kun keskustellaan niiden fysiologisista vaikutuksista. Näillä yhdisteillä on alhainen oraalinen hyötyosuus, ja muut ominaisuudet, kuten niiden fysikaalis-kemiallinen stabiilius, ruoansulatuskanavan imeytyminen ja aineenvaihdunta, ovat tärkeitä tehokkaan vaikutuksen varmistamiseksi [2,3].
Huolimatta olemassa olevasta tiedon puutteesta niiden toimintamekanismissa, Maailman terveysjärjestö on suositellut hedelmien, vihannesten ja kuidun syönnin lisäämistä, koska kasviperäisiä aineosia on paljon [4] ja polyfenoleilla on tärkeä rooli, koska ne voivat ei-tarttuviin sairauksiin (NSD) liittyviä terveyshyötyjä[5,6]. Vaikka polyfenolien yhdistäminen tiettyihin sairauksiin on haastavaa [7], lupaavia tuloksia on saatu erilaisissa havaintotutkimuksissa polyfenoleista ja tietyistä NCD:istä [8,9], mukaan lukien jotkut näkösairaudet. Tästä syystä polyfenolien vaikutusta terveyteen ja sairaustiloihin on tutkittava ja määriteltävä paremmin, koska niillä odotetaan olevan myönteinen vaikutus ihmisten terveyteen.
Tämän katsauksen päätarkoituksena on tarjota synteettinen selvitys joistakin mahdollisista terveyshyödyistä, joita polyfenoleilla voi olla ihmisten elämänlaadun parantamiseksi ja joidenkin sairauksien etenemisen helpottamiseksi kiinnittäen erityistä huomiota näköhäiriöihin. Tässä tutkitaan useiden kaikkialla esiintyvien polyfenoliyhdisteiden käyttöä mahdollisina hoitomuotoina monenlaisiin patologisiin tiloihin. Tässä keskitymme näiden yhdisteiden vaikutuksiin verkkokalvon toimintaan ja erityisesti niiden mahdolliseen käyttöön verkkokalvon proteiinimutaatioiden, kuten verkkokalvon rappeuttavien sairauksien, kuten retinitis pigmentosa (RP) yhteydessä. On selvää, että tarvitaan lisää kliinisiä tutkimuksia niiden fysiologisen merkityksen selvittämiseksi, koska polyfenolien vaikutuksista ihmisen näkökykyyn on tehty vain pieni määrä tutkimuksia ja niiden tulokset vaativat lisävalidointia.
2. Menetelmät
Tämä artikkeli on kirjallisuuskatsaus polyfenolien vaikutuksista joihinkin näkösairauksiin, erityisesti niiden vaikutukseen verkkokalvon rappeutumissairauksiin. Ottaen huomioon uudet ominaisuudet, joita polyfenoleille on vuosien saatossa annettu, tutkimuksemme päätarkoituksena on osoittaa, että näillä yhdisteillä voi olla myönteisiä vaikutuksia ihmisen näköterveyteen ja myös rohkaista tutkijoita tutkimaan tätä alaa. Tämän katsauksen eri tutkimukset (satunnaistetut kontrollitutkimukset, meta-analyysit, katsaukset sekä kokeelliset ja havainnolliset tutkimukset) tunnistettiin hakemalla PubMed- ja Cochrane-tietokannoista helmikuuhun 2021 saakka. Käytettiin seuraavia lääketieteellisten aiheiden otsikoita: "polyfenolit ", "flavonoidit", "verkkokalvon rappeuttavat sairaudet" ja "retinitis pigmentosa". Kaksi kirjoittajaa tunnisti ja valitsi itsenäisesti asiaankuuluvat artikkelit sisällyttämiskriteerien mukaan, eli alkuperäiset kokotekstiartikkelit, jotka kirjoitettiin englanniksi (mukaan lukien kliiniset ja prekliiniset tutkimukset). Toisaalta poissulkemiskriteerit sisälsivät muilla kielillä kuin englanniksi kirjoitetut paperit ja artikkelit.
3. Polyfenolit uudelleenkäyttöön tarkoitettuina lääkkeinä
Polyfenolit tai ravinnon fenoliyhdisteet tunnetaan suurimpana fytokemikaaliryhmänä [10], ja ne ovat ryhmä luonnollisia yhdisteitä, joilla on yhteisiä rakenteellisia piirteitä (kuva 1). Tällä hetkellä kiinnostus tätä laajaa luonnollisten yhdisteiden perhettä kohtaan on lisääntynyt, koska se voi vaikuttaa ihmisten terveyteen ja sairaustiloihin. Erilaiset todisteet, jotka on saatu pitkäjänteisestä työstä viime vuosien aikana, tukevat polyfenolien tärkeää roolia sekä terveiden elämäntapojen ylläpitämisessä että yleisten sairauksien, kuten syövän, sydän- ja verisuonisairauksien ja hermoston rappeutumissairauksien ehkäisyssä [11-13 ]. Erityisesti useat tutkimukset ovat ehdottaneet, että erilaisten polyfenolien nauttiminen luonnollisista lähteistä, kuten hedelmistä ja vihanneksista, voi osaltaan säilyttää näön ja jopa kääntää näkövamman tietyissä näköhäiriöissä [14,15].
![es of representative and abundant polyphenols from different subfamilies. Quercetin is a typical flavonoid found in many products. Resveratrol is a natural polyphenolic phytoalexin. Curcumin is derived from the rhizome of turmeric and is usually found in its keto form. Finally, daidzein is one of the most common isoflavones. The polyphenol superfamily includes a large number of sub-families, among which we can find flavonoids, phenolic acids, stilbenes, and lignans [16]. In fact, they constitute a group of natural products in the plant kingdom that is one of the most numerous and ubiquitously distributed. One of the most studied groups, from these different sub-classes, is that of flavonoids, comprising over 4000 members [17]. Flavonoids have a characteristic structure of a 15-carbon skeleton of a chromane ring attached to another aromatic ring [18]. The biosynthesis of these complex polyphenols is linked to primary metabolism [10]. Flavonoids are stored, in their native state, in plants as glycoside and non-glycosylated conjugates and can be absorbed by the small intestine and readily metabolized, once ingested, by phase II enzymes. After this biochemical process, the resulting moieties can enter systemic circulation [19,20]. It should be noted that not all flavonoids are absorbed by the small intestine. A large number of them enter the large intestine, where the deconjugated metabolites are degraded by the colonic microbiota into molecules like phenolic acids that can be easily absorbed [19]. One of the main proposed biological actions of polyphenols is associated with their antioxidant power within living cells; however, detailed investigations indicate that these effects, in many tissues, may not be as relevant as previously suggested. This is due to the fact that in many tissues it is difficult for these compounds to reach the threshold concentration needed to exert any significant biological effect [21,22]. Nonetheless, recent studies have suggested that polyphenols may have significant effects on human health, such as anti-inflammatory, anti-microbial, and tumor-suppressing properties [23–25]. The diversity of polyphenolic compounds of natural origin, their chemical lability, and their complex bioavailability patterns consequently necessitates stringent evaluation of the physiological effects of these compounds, and such evaluations are not always available. These evaluations are absolutely needed for later use in therapeutic applications. 4. Implications and Potential Benefits of Polyphenols on Human Health As already discussed, polyphenols have been well characterized for their antioxidant effects, but their physiological relevance has been questioned due to the limited bioavailability that renders relatively low concentrations which may hamper achieving significant Figure 1. Structures of representative and abundant polyphenols from different subfamilies. Quercetin is a typical flavonoid found in many products. Resveratrol is a natural polyphenolic phytoalexin. Curcumin is derived from the rhizome of turmeric and is usually found in its keto form. Finally, daidzein is one of the most common isoflavones](/Content/uploads/2022842169/20220323103717b1b02e19a56a4000a29040e34368b70b.png "es of representative and abundant polyphenols from different subfamilies. Quercetin is a typical flavonoid found in many products. Resveratrol is a natural polyphenolic phytoalexin. Curcumin is derived from the rhizome of turmeric and is usually found in its keto form. Finally, daidzein is one of the most common isoflavones. The polyphenol superfamily includes a large number of sub-families, among which we can find flavonoids, phenolic acids, stilbenes, and lignans [16]. In fact, they constitute a group of natural products in the plant kingdom that is one of the most numerous and ubiquitously distributed. One of the most studied groups, from these different sub-classes, is that of flavonoids, comprising over 4000 members [17]. Flavonoids have a characteristic structure of a 15-carbon skeleton of a chromane ring attached to another aromatic ring [18]. The biosynthesis of these complex polyphenols is linked to primary metabolism [10]. Flavonoids are stored, in their native state, in plants as glycoside and non-glycosylated conjugates and can be absorbed by the small intestine and readily metabolized, once ingested, by phase II enzymes. After this biochemical process, the resulting moieties can enter systemic circulation [19,20]. It should be noted that not all flavonoids are absorbed by the small intestine. A large number of them enter the large intestine, where the deconjugated metabolites are degraded by the colonic microbiota into molecules like phenolic acids that can be easily absorbed [19]. One of the main proposed biological actions of polyphenols is associated with their antioxidant power within living cells; however, detailed investigations indicate that these effects, in many tissues, may not be as relevant as previously suggested. This is due to the fact that in many tissues it is difficult for these compounds to reach the threshold concentration needed to exert any significant biological effect [21,22]. Nonetheless, recent studies have suggested that polyphenols may have significant effects on human health, such as anti-inflammatory, anti-microbial, and tumor-suppressing properties [23–25]. The diversity of polyphenolic compounds of natural origin, their chemical lability, and their complex bioavailability patterns consequently necessitates stringent evaluation of the physiological effects of these compounds, and such evaluations are not always available. These evaluations are absolutely needed for later use in therapeutic applications. 4. Implications and Potential Benefits of Polyphenols on Human Health As already discussed, polyphenols have been well characterized for their antioxidant effects, but their physiological relevance has been questioned due to the limited bioavailability that renders relatively low concentrations which may hamper achieving significant Figure 1. Structures of representative and abundant polyphenols from different subfamilies. Quercetin is a typical flavonoid found in many products. Resveratrol is a natural polyphenolic phytoalexin. Curcumin is derived from the rhizome of turmeric and is usually found in its keto form. Finally, daidzein is one of the most common isoflavones")
Polyfenolien superperheeseen kuuluu suuri määrä alaryhmiä, joista löytyy flavonoideja, fenolihappoja, stilbeenejä ja lignaaneja [16]. Itse asiassa ne muodostavat kasvikunnan luonnontuotteiden ryhmän, joka on yksi lukuisista ja kaikkialla levinneimmistä. Yksi tutkituimmista ryhmistä näistä eri alaluokista on flavonoidien ryhmä, johon kuuluu yli 4000 jäsentä [17].Flavonoiditniillä on tyypillinen 15-kromaanirenkaan hiilirungon rakenne, joka on kiinnittynyt toiseen aromaattiseen renkaaseen [18]Näiden monimutkaisten polyfenolien biosynteesi liittyy primääriseen aineenvaihduntaan [10]. Flavonoidit varastoituvat luonnollisessa tilassaan kasveihin glykosideina ja glykosyloimattomina konjugaatteina, ja ne voivat imeytyä ohutsuoleen ja metaboloitua helposti, kun ne on nautittu, faasin I entsyymeillä. Tämän biokemiallisen prosessin jälkeen tuloksena olevat osat voivat päästä systeemiseen verenkiertoon [19,20].
On huomattava, että kaikki flavonoidit eivät imeydy ohutsuolessa. Suuri osa niistä joutuu paksusuoleen, jossa paksusuolen mikrobiota hajottaa dekonjugoidut metaboliitit molekyyleiksi, kuten fenolihapoiksi, jotka voivat imeytyä helposti [19].
Yksi polyfenolien tärkeimmistä ehdotetuista biologisista vaikutuksista liittyy niiden antioksidanttivoimaan elävissä soluissa; yksityiskohtaiset tutkimukset osoittavat kuitenkin, että nämä vaikutukset monissa kudoksissa eivät ehkä ole niin merkityksellisiä kuin aiemmin ehdotettiin. Tämä johtuu siitä, että monissa kudoksissa näiden yhdisteiden on vaikea saavuttaa kynnyspitoisuutta, joka tarvitaan merkittävän biologisen vaikutuksen aikaansaamiseksi [21,22]. Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että polyfenoleilla voi olla merkittäviä vaikutuksia ihmisten terveyteen, kuten anti-inflammatorisia, antimikrobisia ja kasvainta suppressoivia ominaisuuksia [23-25]. Luonnollista alkuperää olevien polyfenoliyhdisteiden monimuotoisuus, niiden kemiallinen labiilisuus ja monimutkaiset biosaatavuusmallit edellyttävät näin ollen näiden yhdisteiden fysiologisten vaikutusten tiukkaa arviointia, eikä tällaisia arvioita ole aina saatavilla. Näitä arvioita tarvitaan ehdottomasti myöhempää käyttöä varten terapeuttisissa sovelluksissa.
4. Polyfenolien vaikutukset ja mahdolliset hyödyt ihmisten terveyteen
Kuten jo todettiin, polyfenolit on karakterisoitu hyvin niiden antioksidanttisten vaikutusten osalta, mutta niiden fysiologinen merkitys on kyseenalaistettu rajoitetun biologisen hyötyosuuden vuoksi, mikä tekee suhteellisen alhaisista pitoisuuksista, mikä voi haitata merkittävien in vivo -vaikutusten saavuttamista [21,22]; On kuitenkin tunnistettu erilaisia vaihtoehtoisia molekyylimekanismeja, joissa polyfenoleilla näyttää olevan rooli, ja tämä antaa nämä yhdisteet
toinen joukko ominaisuuksia, jotka voivat hyödyttää ihmisten terveyttä. Näitä ovat erilaiset toiminnot sekä solunsisäisten että solujen välisten signaalireittien tasolla, kuten esimerkiksi tuman transkriptiotekijöiden ja rasva-aineenvaihdunnan säätely sekä tulehdusvälittäjien, kuten sytokiinien, tuumorinekroositekijä x:n, interleukiinin, synteesin moduloiminen-1 ja interleukiini-6 [26,27]. Yleisenä yleiskatsauksena eri tutkituilla flavonoideilla on osoitettu olevan erilaisia rooleja soluprosesseissa, kuten lisäävät insuliinin eritystä, vähentävät apoptoosia, edistävät solujen lisääntymistä ja vähentävät tulehdusta ja oksidatiivista stressiä joissakin soluissa [28]. Kaikki nämä vaikutukset vaikuttavat erilaisiin prosesseihin, kuten glukosäätelyyn, ja osoittavat, että flavonoideilla voi olla suotuisia vaikutuksia diabetekseen ja liikalihavuuden ehkäisyyn ja hallintaan [29-31].
Huolimatta kaikista tähän mennessä ehdotetuista polyfenolien mahdollisista hyödyllisistä vaikutuksista, keskeinen huomioon otettava seikka koskee näiden yhdisteiden tehokasta pitoisuutta ihmiskehossa ja luonnollisen ravinnon määrää, joka on kulutettava tällaisen pitoisuuden saavuttamiseksi. Monissa tapauksissa vaadittu polyfenolimäärä, joka tarvitaan tietyn fysiologisen toiminnan toteuttamiseen, voidaan saavuttaa nauttimalla tavallisia elintarvikkeita sopivina määrinä normaalissa ruokavaliossa, ja tällaisissa tapauksissa vältetään myrkyllisyys. Muissa tapauksissa, joissa mahdolliset hyödylliset vaikutukset ovat ennakoitavissa, polyfenoleja sisältävien elintarvikkeiden kulutusta on lisättävä, eikä periaatteessa ole odotettavissa haitallisia vaikutuksia, jos tämä lisäys suunnitellaan huolellisesti. Lopuksi, jos fysiologisesti aktiivista pitoisuutta ei voida saavuttaa tavallisella ruoan nauttimisella, ravintolisät tai farmakologiset lähestymistavat voivat olla tarpeen. Tämä voi johtaa haitallisten sivuvaikutusten lisääntymiseen, mikä edellyttäisi tiukkaa saannin seurantaa ja annostusohjelman asianmukaista valvontaa [30].
Polyfenoleja saadaan pääasiassa erilaisten ravintolähteiden, kuten kahvin, teen, kaakaon ja omenoiden, nauttimisesta, ja niillä on yhdistetty useita mahdollisia terveyshyötyjä [56,11,14,32-36]. Itse asiassa polyfenolit ovat olleet mekaanisesti mukana muun muassa glukoosin aineenvaihdunnassa, verihiutaleiden toiminnassa, endoteelitoiminnassa, verenpaineessa, tulehduksessa ja kolesterolitasoissa [37,38]. Tämä monimuotoinen solutoiminto, johon polyfenolien vaikutus voi vaikuttaa, tarjoaa erinomaisen alustan tehokkaiden terveyden ehkäisystrategioiden sekä uusien terapeuttisten lähestymistapojen kehittämiseen ei vain yleisille NCD:ille, vaan jopa geneettisesti perinnöllisille harvinaisille patologisille sairauksille [5,6] . Osa todisteista polyfenolien hyödyllisistä vaikutuksista ihmisten terveyteen on peräisin havainnointitutkimuksista, ja tämä edellyttää useiden tekijöiden huomioon ottamista tehtäessä merkityksellisiä johtopäätöksiä kokeellisia tietoja tulkittaessa. Esimerkiksi polyfenolien runsas saanti eri elintarvikkeista voidaan tasapainottaa vähentämällä muuten mahdollisesti haitallisten eläinperäisten elintarvikkeiden saantia; havainnointitutkimukset voivat kuitenkin olla hyödyllisiä monissa tapauksissa, esimerkiksi hypoteesien muotoilussa, jotka sitten sisällytetään kontrolloituihin interventiotutkimuksiin. Itse asiassa tätä asiaa koskevia havainnointitutkimuksia tulisi täydentää ja tukea tiukoilla ja laajoilla kliinisillä tutkimuksilla, jotka arvioivat hypoteesia, jonka mukaan ravinnon fenoleilla on myönteinen rooli ihmisten terveyden parantamisessa ja sairauksien ehkäisyssä [28].
Kaikkien kardiometaboliseen terveyteen kohdistuvien vaikutusten lisäksi polyfenoleilla uskotaan olevan myös hyödyllinen rooli kognitiivisissa toiminnoissa. Esimerkiksi jotkin pitkittäistutkimukset osoittavat, että säännöllinen ruokavalion mukainen suklaan kulutus voi vähentää kognitiivisen heikkenemisen riskiä 39,40. Tutkimukset muista ravinnonlähteistä, kuten teestä, osoittavat, että sen nauttiminen voi auttaa vähentämään kognitiivisten heikentymien riskiä, vähentämään masennuksen riskiä ja sillä on suojaavia vaikutuksia joitain sairauksia, kuten Parkinsonin tautia, vastaan [41-44].
Kaikista polyfenolityypeistä ravinnon flavonoideilla voi olla myös hyödyllisiä vaikutuksia verkkokalvon rappeutumissairauksiin, kuten retinitis pigmentosa, jossa verkkokalvon proteiinien mutaatiot voivat aiheuttaa fotoreseptorisolujen kuoleman ja näön menetyksen, mikä lopulta johtaa sokeuteen. Itse asiassa flavonoidi kversetiinin havaittiin vaikuttavan visuaaliseen G-proteiiniin kytketyn reseptorin (GPCR) rodopsiinin (Rho) konformaatiovakauteen ja toimintaan [45]. Nämä tulokset viittaavat siihen, että kversetiinillä voi olla positiivinen vaikutus G90V Rho RP -mutantin stabiilisuuteen ja konformaatioominaisuuksiin. Nämä tulokset korostavat, että flavonoideilla ja muilla polyfenoleilla voidaan kuvitella muita tehtäviä niiden vakiintuneen antioksidanttivaikutuksen lisäksi. Vaikutus verkkokalvon Rhoon viittaa reseptoritason vaikutukseen, joka ansaitsee lisätutkimuksen. Nämä tulokset avaavat uusia mahdollisuuksia käyttää tätä ja muita flavonoideja, mahdollisesti yhdessä tiettyjen retinoidien kanssa, RP:hen liittyvän verkkokalvon rappeuman hoitamiseksi. Tätä strategiaa voitaisiin käyttää myös muiden GPCR-superperheen jäsenten erilaisiin patologisiin tiloihin liittyvän mutaatiovaikutuksen voittamiseksi [45].
Polyfenoliyhdisteet ja erityisesti flavonoidit ovat hyviä mahdollisuuksia ihmisten sairauksien hoitoon tai lievittämiseen niiden vakiintuneen antioksidanttipotentiaalin lisäksi, jota pidetään tärkeänä osana terveitä elämäntapoja.
