Flawonoidy – czym są? Działanie i występowanie

Flawonoidy stanowią jedną z najbardziej rozpowszechnionych grup wtórnych metabolitów roślinnych, które od dekad znajdują się w centrum zainteresowania biochemików, chemików żywności, botaników oraz dietetyków. Ich znaczenie wykracza daleko poza funkcje biologiczne w roślinach obejmuje także właściwości wpływające na cechy sensoryczne produktów spożywczych oraz ich stabilność technologiczną. Istnieje ogromna liczba związków należących do tej klasy, a ich biosynteza i degradacja stanowią przedmiot licznych badań.

1. Budowa flawonoidów
2. Podział flawonoidów
3. Występowanie flawonoidów
4. Istotny surowiec w technologii suplementów
5. Działanie flawanoidów w organizmie
6. Flawonoidy a układ nerwowy
7. Flawonoidy a odporność
8. Wielokierunkowe działanie flawonoidów

Budowa flawonoidów

Flawonoidy to organiczne związki z grupy polifenoli, zbudowane na szkielecie C6-C3-C6, czyli układzie trzech połączonych pierścieni węglowych. Nie zaliczają się do klasycznych substancji odżywczych, jednak stanowią ważny element diety. Choć ich budowa może być skomplikowana, kluczowe znaczenie ma układ trzech pierścieni i to, jak są podstawione grupami hydroksylowymi, metoksylowymi lub cukrowymi.

Podział flawonoidów

W zależności od tych różnic flawonoidy dzielą się na kilka głównych klas, m.in. flawonole (jak kwercetyna), flawony (np. apigenina), flawanony, izoflawony, flawanole (np. katechiny), czy antocyjany. Mogą występować w formie wolnej lub związanej z cukrami (glikozydy), co wpływa na ich rozpuszczalność, trwałość i wchłanianie. Mimo że różnice między klasami są niewielkie strukturalnie, istotnie wpływają na właściwości fizykochemiczne i aktywność biologiczną flawonoidów – jako przeciwutleniaczy, barwników i substancji smakowych

Występowanie flawonoidów

Flawonoidy, szeroko rozpowszechnione w świecie roślin, koncentrują się głównie w zewnętrznych tkankach, takich jak skórki owoców, liście i kwiaty, gdzie pełnią funkcje ochronne przed promieniowaniem UV, patogenami i roślinożercami. Ich obecność w produktach spożywczych wiąże się z charakterystycznymi cechami sensorycznymi (barwą, smakiem i aromatem), które są wykorzystywane w przemyśle spożywczym.

Antocyjany, reagując na pH, nadają żywności intensywne kolory i pełnią funkcję naturalnych wskaźników, podczas gdy flawonole i flawanole odpowiadają za cierpkość i goryczkę, modyfikowaną technologicznie przez procesy fermentacji, suszenia, czy prażenia.

Istotny surowiec w technologii suplementów

Flawonoidy stabilizują także produkty poprzez właściwości przeciwutleniające, ograniczają rozwój drobnoustrojów, a ich zdolność do tworzenia kompleksów z białkami i metalami wpływa na klarowność oraz strukturę końcowego produktu. Te same cechy sprawiają, że związki te stanowią istotny surowiec w technologii suplementów, gdzie poprzez ekstrakcję, standaryzację i kapsułkowanie dąży się do zwiększenia ich stabilności i biodostępności, dzięki czemu można je stosować z nastawieniem na udowodnione naukowo działania prozdrowotne.

Rodzaje flawonoidów

Działanie flawanoidów w organizmie

Badania kliniczne potwierdzają, że regularna suplementacja flawonoidami może obniżać poziom glukozy, ciśnienie tętnicze i poprawiać profil lipidowy, co przekłada się na redukcję ryzyka zespołu metabolicznego, chorób sercowo-naczyniowych i cukrzycy typu 2. Najsilniejsze działanie kardioprotekcyjne przypisuje się antocyjanom, flawanolom, flawonolom i flawonom, oraz związkom, takim jak katechiny, kwercetyna, czy kemferol.

Mechanizmy te są zależne od ich struktury chemicznej, m.in. od obecności podwójnych wiązań i grup hydroksylowych. Choć wyniki badań są obiecujące, szczególnie w zakresie działania hipotensyjnego i przeciwzapalnego, nadal brakuje wystarczających danych do pełnego wdrożenia flawonoidów jako środków wspomagających leczenie, co wymaga dalszych badań nad biodostępnością, bezpieczeństwem i interakcjami.  

Flawonoidy a układ nerwowy

Flawonoidy wykazują neuroprotekcyjne działanie poprzez zdolność przekraczania bariery krew–mózg, modulowanie osi jelitowo-mózgowej, redukcję stresu oksydacyjnego, neurozapalenia i apoptozy (obumierania) neuronów. Badania kliniczne i analizy zbiorcze potwierdzają ich korzystny wpływ na funkcje poznawcze, nastrój i objawy lękowe, szczególnie przy dłuższym stosowaniu i umiarkowanych dawkach.

Najsilniejsze efekty zaobserwowano w interwencjach z udziałem kakao, miłorzębu i owoców jagodowych, a także w kontekście chorób neurodegeneracyjnych, takich jak Alzheimer, Parkinson i stwardnienie rozsiane. Flawonoidy wpływają na kluczowe szlaki zapalne (NF-κB, MAPK, JAK/STAT), co czyni je obiecującym, bezpiecznym wsparciem w profilaktyce i terapii zaburzeń ośrodkowego układu nerwowego.

Flawonoidy a odporność

Jednym z ciekawych obszarów zdrowia człowieka, w których flawonoidy mogą odegrać rolę, jest odporność. Związki te mają potencjał immunomodulujący i przeciwzapalny, co potwierdzają badania kliniczne dotyczące infekcji wirusowych, chorób alergicznych i markerów zapalnych. Suplementacja flawonoidami w badaniach z udziałem ludzi była związana z obniżaniem poziomów cytokin takich jak TNF-α, IL-6 i IL-8, szczególnie przy stosowaniu ekstraktów z herbaty, granatu i czerwonego wina.

W infekcjach dróg oddechowych, w tym COVID-19, zaobserwowano, że mogą skracać czas trwania objawów i zmniejszać ich nasilenie bez zwiększania ryzyka działań niepożądanych. W chorobach alergicznych niektóre flawonoidy poprawiają tolerancję objawów, choć jakość dowodów w tej materii jest umiarkowana.

Wielokierunkowe działanie flawonoidów

Flawonoidy wykazują wielokierunkowe działanie wspierające zdrowie tkanek narażonych na stres oksydacyjny i przewlekły stan zapalny. W badaniach przedklinicznych przyspieszają gojenie ran przez regulację procesów zapalnych, unaczynienie i odbudowę nabłonka. W chorobie zwyrodnieniowej stawów wspierają chrząstkę i kość podchrzęstną dzięki działaniu antyoksydacyjnemu i wpływowi na ekspresję genów.

Co więcej, w mięśniach szkieletowych i w stanie sarkopenii (rozpadu mięśni związanego z wiekiem) mogą poprawiać funkcje mitochondriów, a także ułatwiać budowanie masy mięśniowej, siły i sprawności fizycznej. W jaskrze flawonoidy mogą spowalniać postęp ubytków pola widzenia i poprawiać funkcje wzrokowe dzięki działaniu neuroprotekcyjnemu i poprawie krążenia.

Źródła:

• Gouveia HJCB, Urquiza-Martínez MV, Manhães-de-Castro R, et al. Effects of the Treatment with Flavonoids on Metabolic Syndrome Components in Humans: A Systematic Review Focusing on Mechanisms of Action. Int J Mol Sci. 2022;23(15):8344. Published 2022 Jul 28. doi:10.3390/ijms23158344
• Micek A, Godos J, Del Rio D, Galvano F, Grosso G. Dietary Flavonoids and Cardiovascular Disease: A Comprehensive Dose-Response Meta-Analysis. Mol Nutr Food Res. 2021;65(6):e2001019. doi:10.1002/mnfr.202001019
• Cao Y, Xie L, Liu K, et al. The antihypertensive potential of flavonoids from Chinese Herbal Medicine: A review. Pharmacol Res. 2021;174:105919. doi:10.1016/j.phrs.2021.105919
• Shamsudin NF, Ahmed QU, Mahmood S, et al. Flavonoids as Antidiabetic and Anti-Inflammatory Agents: A Review on Structural Activity Relationship-Based Studies and Meta-Analysis. Int J Mol Sci. 2022;23(20):12605. Published 2022 Oct 20. doi:10.3390/ijms232012605
• Chu Z, Han S, Luo Y, Zhou Y, Zhu L, Luo F. Targeting gut-brain axis by dietary flavonoids ameliorate aging-related cognition decline: Evidences and mechanisms. Crit Rev Food Sci Nutr. 2024;64(28):10281-10302. doi:10.1080/10408398.2023.2222404
• Cheng N, Bell L, Lamport DJ, Williams CM. Dietary Flavonoids and Human Cognition: A Meta-Analysis. Mol Nutr Food Res. 2022;66(21):e2100976. doi:10.1002/mnfr.202100976
• Jia S, Hou Y, Wang D, Zhao X. Flavonoids for depression and anxiety: a systematic review and meta-analysis. Crit Rev Food Sci Nutr. 2023;63(27):8839-8849. doi:10.1080/10408398.2022.2057914
• Hamsalakshmi, Alex AM, Arehally Marappa M, Joghee S, Chidambaram SB. Therapeutic benefits of flavonoids against neuroinflammation: a systematic review. Inflammopharmacology. 2022;30(1):111-136. doi:10.1007/s10787-021-00895-8
• González-May CA, Barradas-Castillo MDR, Perera-Rios JH, Gallegos-Tintoré S, Pérez-Izquierdo O, Aranda-González II. Dietary flavonoids may have a protective and therapeutic effect in Parkinson disease: A systematic review. Nutr Res. 2024;121:39-50. doi:10.1016/j.nutres.2023.10.004
• Bayat P, Farshchi M, Yousefian M, Mahmoudi M, Yazdian-Robati R. Flavonoids, the compounds with anti-inflammatory and immunomodulatory properties, as promising tools in multiple sclerosis (MS) therapy: A systematic review of preclinical evidence. Int Immunopharmacol. 2021;95:107562. doi:10.1016/j.intimp.2021.107562
• Peluso I, Miglio C, Morabito G, Ioannone F, Serafini M. Flavonoids and immune function in human: a systematic review. Crit Rev Food Sci Nutr. 2015;55(3):383-395. doi:10.1080/10408398.2012.656770
• Peluso I, Raguzzini A, Serafini M. Effect of flavonoids on circulating levels of TNF-α and IL-6 in humans: a systematic review and meta-analysis. Mol Nutr Food Res. 2013;57(5):784-801. doi:10.1002/mnfr.201200721
• Yao J, Zhang Y, Wang XZ, et al. Flavonoids for Treating Viral Acute Respiratory Tract Infections: A Systematic Review and Meta-Analysis of 30 Randomized Controlled Trials. Front Public Health. 2022;10:814669. Published 2022 Feb 16. doi:10.3389/fpubh.2022.814669
• de Almeida Brasiel PG, Guimarães FV, Rodrigues PM, Bou-Habib DC, Carvalho VF. Therapeutic Efficacy of Flavonoids in Allergies: A Systematic Review of Randomized Controlled Trials. J Immunol Res. 2022;2022:8191253. Published 2022 Apr 13. doi:10.1155/2022/8191253
• Naselli F, Bellavia D, Costa V, et al. Osteoarthritis in the Elderly Population: Preclinical Evidence of Nutrigenomic Activities of Flavonoids. Nutrients. 2023;16(1):112. Published 2023 Dec 28. doi:10.3390/nu16010112
• Munguía L, Ortiz M, González C, et al. Beneficial Effects of Flavonoids on Skeletal Muscle Health: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Med Food. 2022;25(5):465-486. doi:10.1089/jmf.2021.0054
• Wu C, Suzuki K. The Effects of Flavonoids on Skeletal Muscle Mass, Muscle Function, and Physical Performance in Individuals with Sarcopenia: A Systematic Review of Randomized Controlled Trials. Nutrients. 2023;15(18):3897. Published 2023 Sep 7. doi:10.3390/nu15183897
• Sánchez-Salgado JC, Estrada-Soto S, García-Jiménez S, Montes S, Gómez-Zamudio J, Villalobos-Molina R. Analysis of Flavonoids Bioactivity for Cholestatic Liver Disease: Systematic Literature Search and Experimental Approaches. Biomolecules. 2019;9(3):102. Published 2019 Mar 14. doi:10.3390/biom9030102
• Carvalho MTB, Araújo-Filho HG, Barreto AS, Quintans-Júnior LJ, Quintans JSS, Barreto RSS. Wound healing properties of flavonoids: A systematic review highlighting the mechanisms of action. Phytomedicine. 2021;90:153636. doi:10.1016/j.phymed.2021.153636
• Patel S, Mathan JJ, Vaghefi E, Braakhuis AJ. The effect of flavonoids on visual function in patients with glaucoma or ocular hypertension: a systematic review and meta-analysis. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2015;253(11):1841-1850. doi:10.1007/s00417-015-3168-y