Преглед на статии

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Цитати
  • Метрика
  • Лицензиране
  • Препечатки и разрешения
  • PDF

Резюме

Клетъчната редокс хомеостаза е състояние на баланс между образуването на обикновено реактивен кислород и/или азотни видове (ROS/RNS), ендогенни антиоксидантни защитни системи и екзогенни диетични антиоксиданти. Нарушаването на редокс хомеостазата чрез свръхпроизводството на ендогенни ROS/RNS може да увеличи риска от развитие на така наречените цивилизационни заболявания. Решението изглежда е или увеличеното производство на ендогенни, или консумацията на екзогенни антиоксиданти. Растителните антиоксиданти действат чрез различни химични и молекулярни механизми, като например намаляване на нивото на окислително увреждане в клетките директно чрез реакция с ROS/RNS или индиректно - чрез инхибиране на активността и експресия на ензими, генериращи свободни радикали, или чрез засилване на активността или експресия на вътреклетъчни антиоксидантни защитни ензими. Въпреки факта, че кавказката флора е богата на здравословни ядливи/лечебни растения, последните проучвания относно биологичната активност на тези растения са много оскъдни. Този преглед обобщава най-съвременното състояние на потенциала за укрепване на здравето на растенията, представляващи кавказката флора, чийто антиоксидантен капацитет е изследван в различни инвитро модели.

богат

Значението на редокс хомеостазата

През 19 век френският физиолог Клод Бернар (1813–1878) посочва значението на поддържането на „ среда интериор “или„ вътрешна среда “, като важно за доброто здраве на всеки жив организъм. Поддържането на вътреклетъчната хомеостаза може да бъде начин за предотвратяване или дори лечение на някои заболявания [1]. Това се отнася и до редокс хомеостазата, която може лесно да бъде нарушена от реактивни видове, получени от кислород (реактивни видове кислород - ROS), азот (реактивни азотни видове - RNS), сяра (реактивни видове сяра - RSS) или селен (реактивен селен - RSeS) [2–5].

Реактивните видове се произвеждат в различни части на клетката (напр. Плазмени мембрани, хлоропласти, митохондрии, пероксизоми, ендоплазмен ретикулум, апопласти и клетъчни стени) както при нормални, така и при стресови условия (напр. Микробни инфекции, екстензивни упражнения или влияние на замърсители токсини, различни видове радиация) [6]. Митохондриите представляват един от основните ендогенни източници на окислители с тяхната митохондриална електронно-транспортна верига и реакция на NADPH оксидаза (NOx). Немитохондриалните източници на свободни радикали включват микрозомален цитохром Р450 ензими, реакция на Фентън, пероксизомален бета-окисление и респираторен взрив на фагоцитните клетки [7]. В някои случаи се задействат и клетъчни „редокс каскади“, което води, например, до формирането на RSS [2, 3]. Свръхпродукцията на реактивни видове предизвиква стресовия статус на клетките, обикновено наричани „оксидативен стрес“. (ОПЕРАЦИОННА СИСТЕМА).

ROS обаче играят двойна роля в клетъчния метаболизъм, в зависимост от тяхната концентрация. При ниски или умерени концентрации те служат като вторични пратеници във вътрешноклетъчните сигнални каскади, докато при високи концентрации те могат да причинят различни видове увреждания на биомолекулите [8]. Не е изненадващо, че здравите клетки поддържат равновесие между образуването и използването на ROS/RNS, което може да бъде нарушено от образуването на реактивни видове, което с времето води до засилено увреждане на клетките [9].

Редокс хомеостазата в организма може да бъде възстановена чрез действието на вътреклетъчни антиоксидантни молекули, протеини и ензими, а също и чрез приема на хранителни антиоксиданти [10]. В тъканите, както клетките, така и извънклетъчният матрикс реагират на обида на ROS чрез активиране на множество допълнителни вътрешни ензимни защитни механизми, които помагат за потушаването на ROS и техните производни. Неензимните антиоксиданти са представени от молекули, които притежават способността да инактивират различни реактивни видове. Заедно с малки молекулни антиоксиданти, металопочистващи вещества и редокс активни протеини, те осигуряват първа линия на защита срещу ROS [11].

Антиоксидантните защитни системи при бозайниците не се ограничават до ендогенни антиоксиданти [12]. Диетичните антиоксиданти като витамини (витамин Е и витамин С) каротеноиди, полифеноли (флавоноиди, фенолни киселини, лигнани и стилбени) и някои минерали (Zn, Se, Mn и Cu) могат да повлияят на активността на ендогенните антиоксиданти. Ендогенните и екзогенните антиоксиданти могат да действат синергично, за да поддържат или възстановят редокс хомеостазата на организма [13]. Тези съображения ни водят до въпроса, дали балансираната диета, съставена от „най-добрите съставки“, намерени по целия свят, може да бъде полезна за предотвратяване на цивилизационни заболявания.

Растителни антиоксиданти

Растенията съдържат различни антиоксидантни механизми за поддържане на собствената си редокс хомеостаза. Подобно на животинските клетки, растителните клетки могат да произвеждат както ензимни, така и неензимни антиоксиданти. Каталазите, супероксиддисмутазата (SOD), пероксидазите и някои други ензими, които са включени в цикъла на аскорбат-глутатион, като аскорбатна пероксидаза, монодехидроаскорбат редуктаза, дехидроаскорбат редуктаза и глутатион редуктаза, принадлежат към ензимните антиоксиданти, открити в растенията ]. Тези ензими се поддържат от неензимни растителни антиоксиданти, като аскорбат, глутатион (GSH), каротеноиди, токофероли, антоцианини и различни фенолни съединения [14]. В действителност, растителните антиоксиданти са много ефективни при контролирането на нивото на ROS/RNS, тъй като те също могат да модулират ензимните дейности [15].

Най-разпространената група растителни вещества с антиоксидантни свойства са полифенолите [16, 17]. За да се оцени тяхната антиоксидантна активност, обикновено се използват редица експериментални модели, от прости химични методи (напр. железно-редуцираща антиоксидантна сила (FRAP), 2,2′-азино-бис-3-етилбензтиазолин-6-сулфонова киселина (ABTS) и 1,1-дифенил-2-пикрилхидразил (DPPH) тестове чрез биологично по-подходящи клетъчни- базирани анализи, като анализ на клетъчната антиоксидантна активност, на най-точните животински модели и клинични проучвания при хора. Инвитро проучванията са често срещани, тъй като са сравнително прости, бързи и евтини, въпреки това тези изследвания не вземат предвид метаболитните, биохимичните и други физиологични параметри [17, 18]. In vivo проучванията се извършват главно в прокариотни и еукариотни клетки или лабораторни животни, а проучванията, включващи клинични изпитвания, остават оскъдни [18].

Простите химически анализи са най-популярни за предварителната оценка на антиоксидантната активност на растителните екстракти и техните биоактивни съставки. По-голямата част от инвитро тестовете представляват редокс-свързани колориметрични анализи. Полифенолите осигуряват идеална химическа структура за почистване на свободните радикали поради техните фенолни хидроксилни групи, които могат да дарят водороден атом или електрон на свободен радикал. Освен това те могат да разчитат и на разширена конюгирана ароматна система, която да декализира несдвоените електрони [19].

Независимо от това инвитро и in vivo Ефективността на полифенолите като антиоксиданти все още е предмет на дискусии и освен това изследванията при хора по тази тема са изключително оскъдни, също в сравнение с тези при животни. Друг проблем е бионаличността на полифенолите. Техните потенциални ползи за здравето при хора и при животински модели зависят от абсорбцията, разпределението, метаболизма и елиминирането. Най-често срещаните полифеноли, присъстващи в човешката диета, не са непременно най-активни в организма, било поради по-ниската им присъща активност, било защото се абсорбират слабо от червата, силно се метаболизират или бързо се елиминират [20, 21].

Въпреки тези очевидни недостатъци, диетите, богати на антиоксиданти, често са в центъра на епидемиологичните проучвания, които имат за цел да свържат определени хранителни навици и местни особености с поддържането на здравето и профилактиката на някои заболявания. В наши дни тези изследвания често са мотивирани от демографски промени или застаряване на населението [22]. Мрежата „NutRedOx“ (EU COST Action 16112) е един чудесен пример за този подход на „здравословен начин на живот и стареене чрез здравословен начин на живот и здравословно хранене“ [23, 24]. Фактите - и митовете - около известната „Средиземноморска диета“ е друга история [25–28]. Интересното е, че фокусът върху такива местни диети често се движи или следва зад глобалния пазар, което на теория позволява да се проектират особено атрактивни нови диети с избрани съставки от цял ​​свят. Ето защо не е изненадващо, че в наши дни кулинарните и научните експерти все повече обединяват усилия, за да вземат проби - и да разследват - диети и хранителни съставки от различни места.

Ботаническото разнообразие на кавказката флора

В този контекст Кавказ и тук регионите в Армения и Грузия изглеждат особено богати на подобряващи здравето ядливи или лечебни растения. Армения е разположена на кръстопътя на няколко биогеографски зони. Тези райони се характеризират с невероятно ботаническо разнообразие, с приблизително 3600 растителни вида само в Армения. В Армения тези биогеографски зони са тясно свързани, което води до сравнително малко ендемични видове арменска флора. Като цяло са описани 123 ендемични растителни вида, фракция, която представлява само 3% от общата арменска флора, която като цяло е много богата на растения с фармакологично значение [29]. Тези растения обикновено се използват в традиционната медицина за профилактика и лечение на различни заболявания от Amirdovlat Amasiatsi (XX-YY), например арменският лекар от 15-ти век демонстрира предпочитание към диворастящите растения като източник на лекарства. Той препоръчва използването на шафран, мандрагора и хашиш като болкоуспокояващи и предизвикващи съня лекарства [30, 31]. Въпреки това обещаващо ботаническо богатство, през последните години има само ограничена литература, свързана с биологичната активност на растенията, принадлежащи към арменската флора.

Арменско грозде и производство на вино

Сред арменските растения, описани като богати на антиоксиданти, гроздето (Vitis vinifera) се отличава на видно място. Армения се счита за родина на лозарството и най-ранната „винена култура“. Неотдавнашните археологически разкопки в пещерния комплекс Арени-1 (Югоизточна Армения) (Географска ширина: 39,730361 ° С дължина: 45,203722 ° И) разкриха важни артефакти и инсталации, които предполагат производството на вино, датиращо от около 4000 г. пр. Н. Е. [32].

Арменските сортове грозде се подбират традиционно в продължение на хиляди години и произтичащата от това вариабилност на хибридите се разширява допълнително чрез кръстосване. В момента лозарството е един от най-важните отрасли на арменското земеделие и производството на вино и ракия осигурява важен принос за икономиката на страната. В три ампелографски колекции са запазени 140 сорта грозде, сред тях 125 са местни присъединения и 15 са сортове с чужд произход. Около 70 местни сорта са стари автохтонни сортове. Районите на разпространение на дивата лоза (Vitis vinifera ssp. sylvestris) в Армения напоследък рязко намаля. И все пак много диви популации все още нарастват в Южна Армения [33].

Антиоксидантна активност на сортовете грозде

През последните години полифенолите, присъстващи в такова грозде, представляват научен и приложен интерес. Кората на гроздето и семената са богати на фенолни съединения и флавоноиди. Съдържанието им в гроздето зависи от сорта гроздова лоза и също се влияе от лозарските и екологични фактори, като надморска височина и почвени условия; Aroutiounian, и др. например, оценява общото фенолно съдържание и антиоксидантните свойства на голям брой арменски аборигенни сортове, междувидови и вътревидови хибриди и диви видове с различен генетичен произход и географски произход (таблица 1) [33].