Flavonoide

Co termo xenérico flavonoide (do latín flavus 'amarelo') desígnase certos metabolitos secundarios das plantas que teñen esqueleto de flavona. Sintetízanse a partir dunha molécula de fenilalanina e tres de malonil-CoA, a través da "vía biosintética dos flavonoides", cuxo produto estrutural base se cicla pola acción dun encima isomerase. A estrutura base, un esqueleto C6-C3-C6, pode sufrir posteriormente moitas modificacións e adicións de grupos funcionais, polo que os flavonoides son unha familia moi variada de compostos, pero todos os produtos finais caracterízanse por ser polifenólicos e solubles en auga. Os flavonoides que conservan o seu esqueleto poden clasificarse, segundo as isomerizacións e os grupos funcionais que lles adicionaron, en 6 clases principais: clase da chalcona, da flavona, do flavonol, do flavandiol, da antocianina, e a clase dos taninos condensados.^[1] Hai unha sétima clase, as auronas, tida en conta por algúns autores por estaren presentes en moitas plantas. Tamén o esqueleto pode sufrir modificacións, converténdose entón no esqueleto dos isoflavonoides ou o dos neoflavonoides, que, por tanto, tamén son derivados dos flavonoides.

Os flavonoides biosintetízanse en todas as plantas e nalgunhas algas Charophyta, e aínda que todas as especies comparten a vía biosintética central, hai unha gran variabilidade na composición química dos produtos finais e nos mecanismos de regulación da biosíntese, polo que a composición e concentración de flavonoides é moi variable entre especies e en resposta ao ambiente. Os flavonoides son sintetizados no citoplasma e logo migran cara ao seu destino final nos vacúolos celulares. Cumpren funcións metabólicas importantes nas plantas, algunhas funcións son comúns a todas as plantas e outras son específicas dalgúnss taxons. As funcións máis estendidas son darlle resistencia ás plantas á fotooxidación orixinada pola luz ultravioleta do Sol, interviren no transporte da hormona auxina, e crese que funcionan como defensa ante o herbivorismo. Unha función importante desempeñada en moitas especies é a atracción dos animais polinizadores, por medio da cor ou o recendo que lle dan á planta ou ás flores.

Os flavonoides teñen propiedades moi apreciadas en medicina, como antimicrobianos, anticanceríxenos, na diminución do risco de enfermidades cardíacas, entre outros efectos. Tamén son coñecidos polos cultivadores de plantas ornamentais, os cales manipulan o ambiente das plantas para aumentaren a concentración de flavonoides que dan cor a follas e flores.

Debido ás importantes funcións metabólicas que os flavonoides teñen nas plantas e nos animais, as súas vías biosintéticas e mecanismos de regulación están sendo coidadosamente estudados. A ciencia aplicada aproveitou este coñecemento en moitos traballos de enxeñaría metabólica, nos que se tratou, por exemplo, de aumentar a concentración de flavonoides beneficiosos nas plantas de consumo humano ou de uso farmacéutico, de modificar a súa concentración en flores ornamentais para cambiarlles a cor, e de inhibir a súa produción no pole para esterilizar os híbridos de interese comercial. No que respecta á súa produción, desenvolveuse con éxito un cultivo de bacterias que sintetiza flavonoides de interese humano.

Os científicos deron usos variados aos flavonoides: os xenes da biosíntese de flavonoides foron usados como ferramenta para analizar os cambios no ADN. Por exemplo, Mendel estudou a herdanza dos xenes que lle daban cor aos chícharos (que interveñen na síntese de flavonoides), ou o descubrimento dos xenes saltadores de Barbara McClintock (que ao "saltaren" cara a un xene que intervén na biosíntese dun flavonoide o inutilizan e non se expresa a cor no gran de millo). A extracción e identificación de flavonoides tamén foi moi usada polos botánicos sistemáticos para estableceren parentescos entre especies de plantas.

Aínda queda moito por investigar sobre os flavonoides en canto ao seu valor medicinal, e o seu impacto na nutrición e a saúde humana e animal, e a súa estrutura, metabolismo e biodispoñibilidade^[2].

Probablemente a primeira descrición dos flavonoides fíxoa Robert Boyle en 1664 cando estudou os efectos dos pigmentos das flores en medios ácidos e básicos.^[1] Pero o primeiro flavonoide identificouse en 1930 polo premio Nobel de Fisioloxía e Medicina Albert Szent-Györgyi, quen illou da pel de limón unha substancia, a citrina, que ao ser consumida podía regular a permeabilidade dos capilares.

Os flavonoides denomináronse ao principio vitamina P (por permeabilidade) e tamén vitamina C2, porque algúns tiñan propiedades similares á vitamina C. Pero despois se viu que os flavonoides non eran vitaminas e esas denominacións abandonáronse a mediados do século XX.^[3]

O primeiro flavonoide sintetizado pola "vía biosintética dos flavonoides" é unha chalcona, que presenta un esqueleto formado por un anel bencénico unido a unha cadea propánica que está unida á súa vez a outro anel bencénico. Na maioría dos flavonoides, a cadea de reaccións continúa, polo que a cadea carbonada que une os aneis aromáticos cíclase por acción dun encima isomerase, creando unha flavanona.

Moitas veces a biosíntese continúa e os produtos finais, tamén flavonoides, quedan unidos a moi diversos grupos químicos; por exemplo os flavonoides glicosidados levan moléculas de azucres ou os seus derivados. Tamén poden encontarse flavonoides parcialmente polimerizados, que dan lugar a dímeros, trímeros, ou complexos multienlazados, como os taninos condensados.

Todos os flavonoides posúen as características de seren polifenólicos e solubles en auga. Posúen un máximo de absorción de luz nos 280 nm.

A espectrofotometría utilízase para analizar as concentración de flavonoides.

Moitas veces esa medida realízase xunto cunha separación cromatográfica como por exemplo HPLC.

De acordo coa nomenclatura da IUPAC.^[4] poden clasificarse, tendo en conta o seu esqueleto e vía metabólica, en:

• Flavonoides, derivados da estrutura 2-fenilcromen-4-ona (2-fenil-1,4-benzopirona).
• Isoflavonoides, derivados da estrutura 3-fenilcromen-4-ona (3-fenil-1,4-benzopirona).
• Neoflavonoides, derivados da estrutura 4-fenilcumarina (4-fenil-1,2-benzopirona).

Os isoflavonoides fórmanse por migración dun anel bencénico da posición 2 á 3 do anel central. O grupo integra máis de 230 estruturas, e os dous máis coñecidos son a xenisteína e a daidzeína^[5] A súa función é defenderen as plantas do ataque de patóxenos.

Dentro dos flavonoides, recoñécense 6 (para algúns 7) clases principais, segundo os grupos funcionais que posúan: chalconas, flavonas, flavonois, flavandiois, antocianinas, e taninos condensados (e algúns autores consideran tamén as auronas, que outros integran nas chalconas). Tamén hai outros derivados dos flavonoides que posúen modificacións tales que non entran dentro de ningunha destas clases principais.

O número de flavonoides diferentes que é en teoría posible é astronómico, se temos en conta que dez dos carbonos do esqueleto do flavonoide poden ser substituídos por unha variedade de grupos diferentes, que á súa vez poden ser hidroxilados, metoxilados, metilados, isoprenilados ou bencilados. Ademais, cada grupo hidroxilo e algúns dos carbonos poden ser substituídos por un ou máis azucres diferentes, e á súa vez, cada un deses azucres pode ser acilado cunha variedade de ácidos fenólicos ou alipáticos diferentes. Identificáronse e illáronse arredor de 9.000 flavonoides, pero sen dúbida aínda hai moitos máis por descubrir.^[6]

1. As chalconas están implicadas na estimulación da polinización porque inducen o desenvolvemento de cores no espectro visible e ultravioleta, que atraen a insectos (bolboretas e abellas).

2. As flavonas son amarelas e están presentes en flores, como as da prímula, dándolles unha cor amarela aos seus pétalos, ou en froitos, como na pel das uvas, son as responsables da cor amarelenta dos viños brancos. Hai tres flavonas importantes: a tricetina, presente no pole dalgunhas mirtáceas, e tamén nas podocarpáceas (Podocarpus spp.); apixenina, presente en moitas plantas como a camomila, (Matricaria recutita) ou o estripo (Crataegus laevigata), dá unha suave cor castaña marfileña ás flores se se presenta soa; e luteolina, de cor amarela, que mesmo serve para tinguir la e outros tecidos, para o cal se ten empregado a Genista tinctoria, que a contén.

3. Grupo do flavonol. Os flavonois adoitan ser incoloros ou amarelos e encóntranse nas follas e flores. Os máis importantes son tres: quercetina, é o flavonol amarelo do pole de moitas fagáceas (Quercus sp.);^[7] miricetina, presente na uva; e kaempferol, presente nas inflorescencias, ás que protexe da luz ultravioleta. A fisetina é un flavonol que se extrae da planta do xénero Amphipterygium.

4. Grupo do flavandiol. Hai tres flavandiois característicos: leucocianidina, presente nalgunhas plantas, como no plátano, ou na Ligaria cuneifolia; leucopelargonidina, presente como tal en certa concentración na Medicago truncatula; e leucodelfinidina, que é activa no castiñeiro de indias (Aesculus hippocastanum).

5. As antocianinas, son os pigmentos hidrosolubles presentes no líquido vacuolar das células responsables da maioría das coloracións vermellas, azuis e violetas das flores e follas.^[8]

6. Os taninos condensados son macromoléculas constituídas por unidades de flavonoides chamadas antocianidina. Os taninos están moi amplamente distribuídos nas plantas como por exemplo no te, no que contribúen ao sabor adstrinxente.^[9]

7. As auronas son responsables da coloración dalgunhas plantas. A pesar de que se suxeriu que estes compostos están relacionados estreitamente coas chalconas, hai poucos indicios sobre as súas vías biosintéticas^[10]

8. As flavanonas son precursoras doutros flavonoides máis complexos, pero atópanse como tales en altas concentracións nos cítricos. As máis importantes son narinxenina, presente no zume de laranxa, limón ou pomelo, dándolle un sabor amargo; liquiritixenina, presente na regalicia (Glycyrhiza); e eriodictiol, que se presenta no chícharo actuando como quimioatraente para interaccionar con agrobacterias.

9. Grupo do dihidroflavonol. Os dihidroflavonois son os precursores directos de flavandiois e flavonois, mais tamén teñen certa actividade como tales nalgunhas plantas. Hai tres importantes: dihidromiricetina, presente nas partes aéreas dos uces (Erica spp.), dihidroquercetina, nas uvas brancas ou na silvamar (Smilax aristolochiaefolia); e dihidrokaempferol.

Os flavonoides apareceron por primeira vez nos devanceiros das plantas terrestres (embriofitas), que inclúen o grupo monofilético de todas as plantas (carrizas, fentos, ximnospermas e anxiospermas). Crese que a adquisición dos flavonoides foi unha das adaptacións chave para a transición á vida terrestre desde a alga verde primixenia, debido á súa capacidade de absorber a radiación ultravioleta, moito máis intensa na atmosfera ca na auga.^[11]

Os encimas da biosíntese dos flavonoides aparentemente derivaron de encimas do metabolismo primario das plantas, que tiñan xenes duplicados, o que tería permitido a adaptación dalgúns deses encimas a outras funcións específicas (Iida et al. 1999^[12] Rausher et al. 1999,^[13] Durbin et al. 2000).^[14]

A vía biosintética dos flavonoides conservouse enormemente no decurso da evolución das plantas, pero houbo considerable diverxencia tanto nas funcións que foron cumprindo os seus produtos finais, coma nos mecanismos que regulan a súa expresión.^[15]

A vía do ácido siquímico iníciase nos plastos por condensación de dous produtos fotosintéticos, a eritrosa 4-P co fosfoenolpiruvato (PEP), e por diversas modificacións obtense o ácido siquímico, do cal derivan directamente algúns fenois nos vexetais. Pero a vía do ácido siquímico normalmente continúa, e a incorporación dunha segunda molécula de PEP leva á formación de fenilalanina.

A vía biosintética dos flavonoides comeza cando a fenilalanina, por acción do encima fenilalanina amonioliase (PAL) se transforma en ácido cinámico, que logo é transformado en ácido p-cumarínico por incorporación dun grupo hidroxilo no anel aromático, e a acción dunha CoA ligase transfórmao en cumaril-SCoA, o precursor da maioría dos fenois de orixe vexetal, entre os que se encontran os flavonoides^[9]

• A vía do ácido siquímico é dependente da luz.
• A acción da fenilalanina amonioliase, que inicia a vía biosintética dos flavonoides, é fundamental para a vida das plantas e está estritamente regulada. Entre outros factores, a fenilalanina amonioliase é activada pola luz, e depende ademais da concentración de diferentes hormonas vexetais. A actividade da fenilalanina amonioliase adoita aumentar cando os vexetais están sometidos a estrés, como pode ser a falta de auga ("estrés hídrico"), infeccións fúnxicas ou bacterianas, radiacións ultravioleta, e o frío (por isto último as plantas sometidas a baixas temperaturas con frecuencia presentan cores avermelladas en talos e follas, e cando os invernos son moi fríos, as flores desenvolven cores moi intensas na primavera seguinte).
• Hai isoencimas dedicados á produción de flavonoides diferentes en resposta a sinais ambientais diferentes.^[16]

• Protección ante a luz ultravioleta. Os flavonoides incoloros acostuman acumularse nas capas máis superficiais das plantas e captan ata o 90% das radiacións ultravioleta impedindo os efectos nocivos destas radiacións nos tecidos internos.
• Defensa ante o herbivorismo. Algúns flavonoides como os taninos, protexen ás plantas xerando sabores desagradables para os herbívoros, principalmente amargos, ou texturas que poden ser desagradables para os herbívoros, que se ven estimulados a elixir outras plantas.^[9]
• Regulación do transporte da hormona auxina. As plantas mutantes que non posúen o encima chalcona sintase, que forma parte da vía biosintética dos flavonoides, mostran un crecemento irregular debido a unha deficiencia no transporte de auxina a través da planta. Esa deficiencia probablemente se deba á ausencia dese flavonoide na planta mutante^[17]

• Atracción de animais polinizadores. Moitos flavonoides son compoñentes de pigmentos de flores e follas que confiren cores que atraen insectos, co que a función de moitos flavonoides sería a de atraer aos polinizadores cara ás flores. Un caso moi salientable é o das bromeliáceas entre as que se encontran as especies Tillandsia e Billbergia, que desenvolven as súas flores sobre un talo que se alonga sobre unha base con follas en roseta. O talo alongado está formado por unha serie de brácteas que presentan unha cor encarnada moi forte antes da polinización ou durante esta, e logo se fan máis verdosas.^[18]

• Atracción de presas. As plantas carnívoras, como a Drosera e a Dionaea, posúen antocianinas nas súas flores e hojas, que cumpren unha función de atracción dos insectos que lles serven de alimento.
• Atracción de animais dispersores de sementes e froitos. Algúns flavonoides confiren aromas e cores aos froitos que os fan máis apetecibles para os herbívoros que se alimentan deles, cumprindo así unha función de dispersión das sementes.

• Indución da nodulación por parte das bacterias fixadoras de nitróxeno. Observouse que o eriodictiol e a apixenina-7-O-glicósido exsudados pola raíz do chícharo (Pisum sativum) inducen a nodulación da agrobacteria Rhizobium leguminosarum. Viuse tamén que dous isoflavonoides encontradas en exsudados de soia, a daidzeína e a xenisteína son indutores dos xenes da nodulación de varias estirpes de Bradyrhizobium japonicum.
• Protección contra os fungos. A pisatina é un isoflavonoide producido polo chícharo en resposta á infección por fungos e induce a expresión do xene PDA1 nestes. A pisatina e o eriodictiol inducen a xerminación das esporas de certos fungos.

Para un review en inglés ver Graf et al. 2005.^[19]

Os flavonoides consumidos polo ser humano protéxeno do dano dos oxidantes, como os raios ultravioleta (radiación que aumenta en verán); a polución ambiental (minerais tóxicos como o chumbo e o mercurio); algunhas substancias químicas presentes nos alimentos (colorantes, conservantes etc). Como o organismo humano non ten a capacidade de sintetizar estas substancias químicas, debe obtelas enteiramente dos alimentos inxeridos.

Non se consideran vitaminas.

Ao limitaren a acción dos radicais libres (que son oxidantes), os flavonoides reducen o risco de cancro, melloran os síntomas alérxicos e de artrite, aumentan a actividade da vitamina C, , bloquean a progresión das cataratas e a dexeneración macular, evitan as sensacións de calores da menopausa e combaten outros síntomas.

En xeral o sabor é amargo, chegando mesmo a provocar sensacións de adstrinxencia se a concentración de taninos condensados é moi alta. O sabor pode variar dependendo das substitucións presentadas no esqueleto da molécula, chegando algúns mesmo a a usarse como edulcorantes centos de veces máis doces ca a glicosa.

Os seus efectos nos humanos poden clasificarse en:

• Propiedades anticancerosas: moitos demostraron ser eficaces no tratamento do cancro. Sábese que moitos inhiben o crecemento das células cancerosas. Probouse contra o cáncer de fígado^[20]
• Propiedades cardiotónicas: teñen un efecto tónico sobre o corazón, potenciando o músculo cardíaco e mellorando a circulación. Estas propiedades sonlle atribuídas fundamentalmente ao flavonoide quercetina aínda que aparecen en menor intensidade noutros como a xenisteína e a luteolina. Estudouse o seu efecto na redución do risco de enfermidades cardíacas.^[21][22]
• Fraxilidade capilar: melloran a resistencia dos capilares e favorecen que estes non rompan, polo que son axeitados para previr hemorraxias. Os flavonoides con mellores resultados neste campo son a hesperidina, a rutina e a quercetina.
• Propiedades antitrombóticas: a capacidade destes compoñentes para impedir a formación de trombos nos vasos sanguíneos posibilita unha mellor circulación e unha prevención de moitas enfermidades cardiovasculares.
• Diminución do colesterol: posúen a capacidade de diminuír a concentración de colesterol e de triglicéridos.
• Protección do fígado: algúns flavonoides demostraron diminuír a probabilidade de enfermidades no fígado. Foi probado en laboratorio que a silimarina protexe e rexenera o fígado durante a hepatite. Xunto coa apixenina e a quercetina, son moi útiles para eliminar certas doenzas dixestivas relacionadas co fígado, como a sensación de plenitude ou os vómitos.
• Protección do estómago: certos flavonoides, como a quercetina, a rutina e o kaempferol, teñen propiedades antiulcéricas ao protexeren a mucosa gástrica.
• Antiinflamatorios e analxésicos: a hesperidina polas súas propiedades antiinflamatorias e analxésicas, utilizouse para o tratamento de certas enfermidades como a artrite. Os taninos teñen propiedades adstrinxentes, vasoconstritoras e antiinflamatorias, podéndose utilizar no tratamento das hemorroides.^[9]
• Antimicrobianos: isoflavonoides, furanocumarinas e estilbenos demostraron ter propiedades antibacterianas, antivirais e antifúnxicas.
• Propiedades antioxidantes: Nas plantas os flavonoides actúan como antioxidantes, especialmente as catequinas do té verde. Estudouse durante anos o seu efecto no home, e recentemente (en 2007^[23]) concluiuse que teñen un efecto mínimo ou nulo no organismo humano como antioxidantes.

Por todas estas causas son prescritas as dietas ricas en flavonoides. Abundan en todas as verduras pero as concentracións máis importantes poden encontrarse no brócoli,^[22] a soia, o te verde e negro, o viño, e tamén se poden inxerir nalgúns suplementos nutricionais, xunto con certas vitaminas e minerais. Nos froitos, as maiores concentracións se encontran na pel, polo que é mellor comelos sen pelar, debidamente lavados previamente.^[18] Tamén é importante salientar que moitos destes compostos se atopan en proporcións variables nos diferentes tipos de viños, sendo responsables do efecto preventivo que ten o consumo moderado de viño sobre as enfermidades cardiovasculares, cáncer e outras enfermidades dexenerativas.^[9] As maiores concentracións no tomate están presentes no de tipo "cherry", e na leituga, na do tipo "Lollo Rosso".^[24] A concentración dos flavonoides tamén varía moito entre plantas da mesma especie, polo que se recomenda o consumo de verduras de boa calidade, e como os flavonoides se estragan con facilidade, recoméndase consumilas se é posible crúas, e se as cociñamos non se recomenda o uso do microondas nin conxelalas antes de fervelas,^[24]

As plantas de maior valor estético teñen maior demanda no mercado, polo que se aplicaron os coñecementos sobre flavonoides para obter determinadas coloracións das plantas.

A fenilalanina amonioliase é activada por situacións de estrés, como pode ser o frío. A baixas temperaturas moitas plantas, como as orquídeas, poden presentar coloracións encarnadas (ou violetas) en follas que inicialmente eran verdes. Isto non é máis ca un mecanismo de defensa, pero pode ter aplicacións comerciais: se pulverizamos con auga un froito nas horas de maior temperatura, favorécese a coloración nas zonas en que non se desenvolve ben a cor normalmente. Este tratamento produce, ao se evaporar a auga, un descenso da temperatura do froito de ata 10 °C, o que frearía temporalmente as reaccións respiratorias e favorecería a reacción de síntese de cianidina producindo uns froitos de cores máis rechamantes, de máis valor comercial.

• Glicósidos

• Biotecnología en el Cultivo de Especies Ornamentales. Escandón, Alejandro S., Biotecnología y Mejoramiento Vegetal pp. 255–266
• Flavonoides, isoflavonoides y salud. María Rosario de Felipe y José Manuel Pozuelo, Centro de Ciencias Medioambientales (CSIC), Schironia Nº 3- xullo de 2004
• AN9, a Petunia Glutathione S-Transferase Required for Anthocyanin Sequestration, Is a Flavonoid-Binding Protein. Lukas A. Mueller, Christopher D. Goodman, Rebecca A. Silady, and Virginia Walbot, Plant Physiology, agosto 2000, Vol. 123, pp. 1561–1570,
• General Plant Metabolism. Organised by N. Smirnoff for the Plant Metabolism Group, Abstracts / Comparative Biochemistry and Physiology Part A 132 (2002) S173–S180
• The characterisation of New Zealand Podocarpus hybrids using flavonoid markers. ROSEMARY F. WEBBY, KENNETH R. MARKHAM, New Zealand Journal of Botany, 1987, Vol. 25: 355-366
• The Unique Occurrence of the Flavone Aglycone Tricetin in Myrtaceae Pollen. Maria G. Camposa, Rosemary F. Webbyb e Kenneth R. Markhamb, 0939Ð5075/2002/0900Ð0944 $ 06.00 ” 2002 Verlag der Zeitschrift für Naturforschung, Tübingen
• Estudio del efecto solvatocrómico en derivados fenólicos naturales. Romero Ale, E; Olives, AI; Martín, L; Martín, MA;* Del Castillo, B.; Agnese, AM.; Ortega, MG; Núñez-Montoya, S; Cabrera JL*, Ars Pharmaceutica, 43:1-2; 57-71, 2002
• Curso Popular de Cata de Vinos. 1997, Manuel Ruiz Hernández, Miguel Martínez Garoña
• Arabidopsis ICX1 Is a Negative Regulator of Several Pathways Regulating Flavonoid Biosynthesis Genes. Helena K. Wade, Awinder K. Sohal2, e Gareth I. Jenkins, Plant Physiology, febreiro 2003, Vol. 131, pp. 707–715,
• Section E SNIF part 2: Summary information format for products containing genetically modified higher plants (GMHPs). Florigene Moonlite (123.2.28)
• Anthocyanins and other flavonoids. J. B. Harborne e C. A. Williams, Plant Science Laboratories, University of Reading, Reading, UK, RG6 6AS (Moi bo para buscar que flavonoides se presentan en determinadas plantas).

• Flavonoides
• Antocianinas - Papel indicador de Ph e estudo da estabilidade da solução de repolho roxo
• A Brief Introduction to the Floriculture Research Center, Agricultural Research Institute, Council of Agriculture
• Dihydroquercetin dimers by oxidative coupling reactions
• Annie´s special plant lists
• Ecology & Evolutionary Biology Conservatory Bletilla striata
• Die lachsrote Petunia
• Policromía das Palmas por Sven Nehlin - The Multicolored Palms
• Park Garden
• Crean as primeiras rosas azuis
• Novas cores en flores obtidas por enxeñaría xenética
• A composición química das follas.