Interações Flavonóides-Macromoléculas em Doenças Humanas com Foco em Alzheimer, Aterosclerose e Câncer

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Abstrato: Os flavonóides, uma classe de polifenóis, consumidos diariamente em nossa dieta, estão associados a um risco reduzido de doenças crônicas relacionadas ao estresse oxidativo (OS), como doenças cardiovasculares, doenças neurodegenerativas, câncer einflamação. O envolvimento de flavonóides com doenças crônicas relacionadas à OS tem sido tradicionalmente atribuído à sua atividade antioxidante. No entanto, evidências de estudos recentes indicam que o impacto benéfico dos flavonóides pode ser atribuído à sua interação com macromoléculas celulares, em vez de exercer um efeito antioxidante direto. Esta revisão fornece uma visão geral da pesquisa recente em evolução sobre interações entre os flavonóides e lipoproteínas, proteínas, cromatina, DNA e moléculas de sinalização celular que estão envolvidas nas doenças crônicas relacionadas ao OS; concentra-se nos mecanismos pelos quais os flavonóides atenuam o desenvolvimento das doenças crônicas acima mencionadas por meio dos efeitos diretos e indiretos na expressão gênica e nas funções celulares. A revisão atual resume dados da literatura e de nossa pesquisa recente e, em seguida, compara as interações de flavonóides específicos com seus alvos, concentrando-se emflavonóiderelações estrutura-atividade. Além disso, são apresentados os vários métodos de avaliação das interações flavonóide-proteína e flavonóide-DNA. Nosso objetivo é esclarecer a ação dos flavonóides no organismo, além de sua atividade antioxidante direta bem estabelecida, e fornecer insights sobre os mecanismos pelos quais essas pequenas moléculas, consumidas diariamente, influenciam as funções celulares.

Palavras-chave:flavonóide; antioxidante; estresse oxidativo; inflamação; Alzheimer; aterosclerose; Câncer

1. Introdução

Flavonóidessão uma classe de polifenóis em plantas que são amplamente consumidos em nossa dieta. Eles têm uma estrutura geral C6–C3–C6, na qual as duas unidades C6 (Anel A e Anel B) são de natureza fenólica. Os flavonóides podem ser divididos em diferentes subgrupos, como flavonas, flavonóis, flavanonas, flavanonois, flavan{4}}óis e antocianinas (Figura 1). Enquanto na maioria dos flavonóides, o anel B está ligado na posição C2 do anel C, em alguns, como isoflavonas e isoflavanas, o anel B está ligado na posição C3.

Dietéticoflavonóidessão produtos naturais amplamente distribuídos no reino vegetal. Muitos alimentos e bebidas, como frutas, vegetais, legumes, grãos integrais, chocolate, especiarias, chá e vinho, são ricas fontes de flavonóides. Ao longo de décadas, pesquisadores e fabricantes de alimentos tornaram-se cada vez mais interessados ​​em flavonóides, devido às suas propriedades antioxidantes, sua grande abundância em nossa dieta e seu papel sugerido na prevenção de várias doenças associadas à OS, como câncer, doenças cardiovasculares e doenças neurodegenerativas [2-5]. A literatura recente fornece evidências crescentes de que os efeitos dos flavonóides são mediados por outros mecanismos além da atividade antioxidante clássica impulsionada por sua propriedade química de doar um elétron ou quelar metais de transição [6,7]. Explorar seus modos fundamentais de ação pode fornecer novos insights sobre os mecanismos pelos quais os flavonóides influenciam as funções biológicas.

2. Atividades Biológicas do Flavonóide

2.1. Flavonóides como antioxidantes

Em relação à sua atividade antioxidante,flavonóidesAcredita-se que previnem doenças relacionadas à OS por meio da eliminação direta de espécies reativas de oxigênio (ROS) através da doação de um átomo de hidrogênio, ativação de enzimas antioxidantes, atividade quelante de metais (como ferro e cobre) e alívio da oxidação. estresse causado pelo óxido nítrico (NO) [1,8–11]. A atividade antioxidante, no entanto, não pode ser a única explicação para os efeitos celulares in vivo dos flavonóides, uma vez que a atividade antioxidante é expressa em concentrações de flavonóides superiores a 10 µM, mas sua concentração na circulação não excede 2 µM [12]. Os flavonóides dietéticos são pouco absorvidos pelo intestino, altamente metabolizados ou rapidamente eliminados. Durante o curso da absorção, os flavonóides são conjugados no intestino delgado e posteriormente no fígado. Este processo inclui principalmente metilação, sulfatação e glucuronidação. Este é um processo de desintoxicação metabólica comum a muitos xenobióticos que restringe seus potenciais efeitos tóxicos e facilita sua eliminação biliar e urinária aumentando sua hidrofilicidade [13]. Estudos recentes sugerem que os efeitos biológicos dos flavonóides podem ser mediados por diferentes mecanismos que ainda não foram totalmente explorados. A presente revisão enfoca o modo de ação dos flavonóides através de sua interação com macromoléculas, como lipoproteínas, proteínas celulares e séricas, DNA e RNA (Figura 2）

2.2. Interações de flavonóides com macromoléculas

2.2.1. Interações Flavonóides-Proteínas

Interações moleculares de proteínas e ácidos nucléicos com compostos de baixo peso molecular são uma área de interesse fundamental [14]. Em baixas concentrações, moléculas, como íons, metabólitos e osmólitos, podem afetar proteínas, como enzimas, receptores, anticorpos e fatores de transcrição. O efeito pode ser nos níveis estrutural, funcional ou conformacional [7]. Os flavonóides dietéticos são um bom exemplo de pequenas moléculas que mediam os efeitos celulares, que são centrais para as cascatas de sinalização intracelular [16]. Os efeitos dos complexos flavonóides-enzima formados pela interação dos flavonóides com, por exemplo, hidrolases, oxidases e quinases, na estrutura e atividade da enzima têm sido amplamente explorados. Investigações sugeriram que os flavonóides interagem seletivamente com diferentes componentes de proteínas quinases e alteram seu estado de fosforilação, regulando assim múltiplas vias de sinalização celular [17]. Da mesma forma, descobriu-se que os flavonóides atuam como ligantes para receptores nucleares, causando sua proliferação ou ativação e modulando a homeostase energética. A apigenina e o kaempferol suprimiram diretamente a interação entre o receptor relacionado ao estrogênio (ERR ) e seu coativador coativador do receptor ativado por proliferadores de peroxissomo -1 (PGC-1 ). Em contraste, a luteolina suprimiu a atividade de PGC-1 promovendo a degradação de PGC-1 , levando à atividade de ERR suprimida em células HeLa [7,18]. Os flavonóides, como a glabridina e o glabreno, também podem interagir e modular as atividades endógenas dos receptores de estrogênio nas células endoteliais e musculares lisas humanas, podendo retardar e até prevenir doenças cardiovasculares e o desenvolvimento de câncer de mama e ovário em mulheres na pós-menopausa [19]. Além disso, a capacidade dos flavonóides de interagir com a albumina sérica e outras proteínas séricas também foi investigada [20,21]. As interações proteína-flavonóides reversíveis ou irreversíveis dependem do pH, temperatura e concentrações de proteínas e flavonóides [22]. Embora o destino biológico dos complexos proteína-flavonóides in vivo ainda seja desconhecido, descobriu-se que os flavonóides afetam várias doenças humanas relacionadas à OS, como câncer e doenças cardiovasculares e neurodegenerativas [23-25].

Métodos para caracterizar interações flavonóides-proteínas

Vários estudos foram realizados para caracterizar as interações entre flavonóides e proteínas da dieta, principalmente proteínas séricas e relacionadas a alimentos, por exemplo, albuminas séricas e -caseína [26-30]. As interações flavonóides-proteínas ocorrem principalmente por ligações não covalentes que são derivadas de interações hidrofóbicas, van der Waals, pontes de hidrogênio e interações iônicas, que podem alterar as conformações das proteínas e as atividades enzimáticas [31]. As interações não covalentes entre flavonóides e proteínas são fracas e reversíveis. Estudos também forneceram informações sobre as reações covalentes entre flavonóides e proteínas. Os flavonóides podem oxidar facilmente e reagir covalentemente com as cadeias laterais de amino e tiol de uma proteína por ligação irreversível. Numerosos métodos, principalmente espectroscópicos, foram desenvolvidos para caracterizar as interações não covalentes entre flavonóides e proteínas (Tabela 1) [33-36].

A espectroscopia UV-visível é usada para prever interações flavonóides-proteínas e fornecer informações sobre a natureza dessas interações. A absorção de proteínas a 280 nm está relacionada com os aminoácidos aromáticos triptofano, tirosina e fenilalanina, que podem ser ainda mais estimulados pela interação com flavonóides [37]. A espectroscopia de dicroísmo circular é usada para análise quantitativa das mudanças conformacionais, -hélice e mudanças de folha, em proteínas devido a interações não covalentes com pequenas moléculas, como flavonóides [38]. A espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier também é usada para determinar as mudanças na estrutura secundária das proteínas como resultado de interações de flavonóides. Este método permite interpretar a estrutura secundária a partir da forma da banda amida I, localizada em torno de 1650–1660 cm [38]

As propriedades termodinâmicas da interação de ligação entre flavonóides e proteínas podem ser estudadas usando a calorimetria de titulação isotérmica, um método que se baseia na medição do calor que evoluiu durante a associação molecular [39]. Vitali et ai. avaliaram as interações de ligação entre quatro flavonóides (kaempferol, luteolina, quercetina e resveratrol) e albumina sérica humana e glutationa S-transferase Pi isoforma 1 usando ressonância plasmônica de superfície de dispersão de Taylor (SPR) - uma técnica altamente sensível e sem rótulo para estudar a interações não covalentes de biomoléculas, especialmente entre proteínas, e entre proteínas e pequenas moléculas [40].

O ensaio de extinção de fluorescência de triptofano (Trp) é outro método sensível, seletivo e amplamente utilizado para determinar interações entre flavonóides e proteínas [21,41,42]. A excitação de proteínas em 280-290 nm induz a emissão de fluorescência na faixa de 340-350 nm devido à presença de Trp. a supressão de fluorescência nesta faixa pode ser atribuída à ligação de flavonóides. Ao usar este método, o mecanismo de extinção - estático (formação de complexo entre polifenol e proteína) ou dinâmico (colisão do fluoróforo com o supressor) - pode ser determinado usando a equação de Stern-Volmer e calculando a constante de Stern-Volmer e a constante de taxa de extinção . Para extinção estática, a constante de ligação e o número de sítios de ligação na molécula de proteína podem ser calculados e, em seguida, as propriedades termodinâmicas podem ser caracterizadas. Finalmente, cálculos de docking podem ser usados ​​para prever o ajuste do ligante avaliado dentro da proteína, onde a forma é complementar ao sítio de ligação. A modelagem computacional complementa os dados experimentais sobre a ligação flavonóide-proteína e permite a triagem em larga escala para diferentes alvos proteicos selecionados a partir das estruturas que estão disponíveis no Protein Data Bank (PDB) [43].

2.2.2. Interações de flavonóides com DNA e cromatina

Há uma grande quantidade de evidências na literatura científica da regulação do genoma por flavonóides via expressão gênica e alterações cromossômicas [24,51], embora o mecanismo preciso de ação permaneça obscuro [48,52]. Os flavonóides, como a quercetina e o EGCG, penetram nas membranas celulares e se acumulam no núcleo das células intestinais e hepáticas humanas [53,54]. A estrutura da quercetina permite a intercalação hidrofóbica do seu segmento mais hidrofóbico no interior da hélice do DNA. A quercetina intercala com DNA e RNA duplexes e se liga preferencialmente ao DNA triplex e tetraplex em células de câncer de próstata humano (DU 145) [53]. Embora o mesmo número de grupos OH, que estão principalmente envolvidos no mecanismo de transferência de hidrogênio, estejam presentes no kaempferol e luteolina, este último apresenta uma afinidade ligeiramente maior ao DNA. Isso pode ser devido à presença de OH em sua posição 30. As relações estrutura-atividade nas interações flavonóides-DNA foram, de fato, amplamente detectadas. Propõe-se que a afinidade dos flavonóides pelo DNA aumenta ao longo da mesma sequência exibida por sua atividade biológica [44]. Após o tratamento de DNA com EGCG ou quercetina, vários efeitos, incluindo danos ao DNA, em linfócitos periféricos humanos, foram observados [56,57]. Estudos mostram que o EGCG inibe as atividades de várias proteínas da cromatina, como proteína de ligação ao elemento de resposta cAMP, DNA polimerase, DNA metiltransferase e DNA topoisomerase em pulmões humanos e células de adenoma colorretal e em fígado, pulmões e rim de camundongos [6,24 ]. Essas reações são provavelmente afetadas pela ligação do EGCG ao DNA e RNA, ou às proteínas que estão ligadas aos ácidos nucléicos em vários tipos de interação. Embora as interações de flavonóides, como resveratrol, quercetina, EGCG e genisteína, com o DNA, sejam conhecidas, a localização precisa dos sítios de ligação de flavonóides no DNA, o modo de interação e sua função no genoma não são totalmente conhecidos. Entendido.

Métodos para CaracterizaçãoFlavonóide–Interações de DNA
A ligação covalente de pequenas moléculas ao DNA foi observada pela primeira vez no início da década de 1980 [58]. Após a ligação covalente de [14C], a quercetina ao DNA foi determinada, argumentou-se que os flavonóides têm atividades bioquímicas conflitantes (efeito mutagênico por um lado e efeito anticarcinogênico por outro) [44]. Além da ligação covalente, os flavonóides podem interagir com o DNA por intercalação, ligação ao sulco e ligação à espinha dorsal. Vários métodos têm sido usados ​​para elucidar as interações não covalentes entre flavonóides e DNA, incluindo técnicas eletroquímicas e SPR, dicroísmo linear, absorção, fluorescência e espectroscopias de ressonância magnética nuclear [44-46]. A ligação de 10 agliconas e glicosídeos de flavonóides com duplexes de DNA foi investigada usando espectrometria de massa de ionização por eletrospray (ESI-MS) [47]. A análise ESI-MS e SPR mostraram que exatamente três moléculas de EGCG se ligam a oligômeros de DNA de fita simples poli(dT) 18 mer através de um grupo hidroxila do grupo trihidroxifenil em EGCG. Após a ligação, o EGCG protegeu oligômeros de DNA de fita dupla da fusão para DNA de fita simples [59].

Hoje, a simulação computacional e a espectroscopia são adotadas principalmente para explorar informações biofísicas (por exemplo, modo de interação) sobre as interações entre flavonóides e DNA [60]. Experimentos que foram realizados nos últimos anos sugeriram sítios de ligação de DNA de consenso específicos para flavonóides. A quercetina, por exemplo, liga-se à sequência duplex dodecâmero CGCGAATTCGCG, cuja estrutura não ligada foi resolvida há muitos anos (PDB ID: 1BNA) [61]. Atualmente, o genoma completo de um organismo pode ser revelado usando tecnologias de sequenciamento de próxima geração (NGS), como máquinas de sequenciamento massivamente paralelo Illumina ou Sanger. Além disso, seguindo protocolos especializados, é possível extrair o DNA em regiões específicas ou com funções específicas e então utilizar NGS para obter a sequência de DNA. Chem-seq (captura de afinidade química acoplada com sequenciamento de DNA massivamente paralelo) é uma nova aplicação de NGS, que foi recentemente usada para extrair e sequenciar regiões de DNA que estavam ligadas a pequenas moléculas. Este método permite a captura de regiões de cromatina ligadas a pequenas moléculas sem informação prévia, ou seja, com um marcador imparcial e inespecífico [49]. Os estudos mais recentes já ilustraram a capacidade de isolar interações droga-cromatina conhecidas usando Chem-seq [49,50]. Atrahimovich et ai. usaram a técnica Chem-seq para caracterizar as interações entre a quercetina e o DNA celular e demonstraram seu efeito subsequente na transcrição a jusante [48]. Os resultados mostram que a quercetina se liga à cromatina dos monócitos e modula a expressão de genes que estão envolvidos no ciclo celular e no desenvolvimento celular [48]. Usando a aplicação de Chem-seq, as interações dos flavonóides com o DNA e a cromatina podem ser determinadas para estudar seu significado. Essa capacidade pode ser extremamente importante para a medicina e a saúde humana, e benéfica para o desenho de intervenções dietéticas e medicamentos adequados para o tratamento do câncer.

3. Os flavonóides atenuam as doenças humanas por meio de interações diretas com proteínas, lipoproteínas e DNA

3.1. Interações de flavonóides com proteínas-chave envolvidas na inflamação

Inflamaçãocaracteriza a resposta protetora do sistema imunológico, envolvendo a produção de várias citocinas e quimiocinas pró-inflamatórias, que aumentam a produção de interferon-, proteases, NO e ROS [62]. As citocinas também induzem a expressão da ciclooxigenase-2 (COX-2), uma enzima que catalisa a produção de prostaglandinas (PGs), que são os principais mediadores da inflamação [63]. A xantina oxidase (XO) é outra fonte crítica de ROS que contribui para a inflamação. As condições inflamatórias levam ao aumento dos níveis de XO e, assim, ao aumento da geração de ROS e formação de peroxinitrito. O peroxinitrito é uma poderosa espécie reativa de nitrogênio (RNS) acompanhada de OS, que é produzida pela reação de NO e radicais superóxido [64].

Vários mecanismos de ação têm sido propostos para explicar a atividade anti-inflamatória dos flavonóides in vivo, como a atividade antioxidante e a modulação da produção de citocinas pró-inflamatórias e expressão gênica [11]. Curiosamente, os flavonóides afetam o processo inflamatório não apenas reduzindo a expressão de citocinas e outros marcadores inflamatórios relacionados, mas também interagindo com proteínas relacionadas ainflamação. Os flavonóides demonstraram modular a atividade de enzimas metabolizadoras de ácido araquidônico (AA), como fosfolipase A2 (PLA2), COX e lipoxigenase (LOX), e a enzima produtora de NO, óxido nítrico sintase (NOS). A inibição dessas enzimas pelos flavonóides reduz a produção de AA, PG, leucotrienos e NO, que são mediadores cruciais dainflamação. Assim, a inibição de flavonóides dessas enzimas é definitivamente um dos importantes mecanismos celulares de anti-inflamação [65].

A quercetina foi o primeiro inibidor de flavonóides da PLA2 descoberto, a partir de neutrófilos humanos. A quercetina mostrou inibir seletivamente a PLA2 secretora do grupo II [66]. Da mesma forma, a rutina inibiu seletivamente a PLA2-II humana do líquido sinovial, enquanto foi um inibidor fraco da PLA2-I humana do suco pancreático. Quando diferentes flavonóides foram comparados quanto à sua capacidade de inibir a PLA2, pequenas mudanças na estrutura pareceram influenciar tanto a inibição geral da PLA2 quanto a seletividade do grupo II. A posição dos grupos hidroxila foi considerada um aspecto importante do anel C-2, 3-ligação dupla. Os grupos hidroxila nas posições 3' e 4' do anel B parecem ser importantes para a inibição seletiva da PLA2-II, enquanto o grupo hidroxila 5-no anel A, a insaturação , e o 4-oxi no anel C parecia ser importante para a capacidade geral dos flavonóides de inibir a atividade da PLA2 [67]; a inibição da PLA2 foi muito dependente da posição dos grupos hidroxila nos anéis A, B e C, enquanto os grupos hidroxila nas posições 5, 6 e 7 no anel A foram considerados necessários para a ligação a PLA2s. Assim, a quercetina, o kaempferol e a galangina mostraram alta atividade inibitória na PLA2, enquanto a naringina demonstrou menor atividade inibitória [68].

A COX produz PGs e tromboxanos e existe em pelo menos duas isoformas diferentes, COX-1 e COX-2. COX-1 é uma enzima constitutiva que está presente em quase todos os tipos de células. Enquanto, COX-2 é uma enzima induzível que é altamente expressa nainflamaçãotipos de células relacionadas, incluindo macrófagos e mastócitos [69]. Por produzir PGs, a COX-2 está intimamente associada a tipos agudos e crônicos de distúrbios inflamatórios. Alguns flavonóides, como luteolina, 3',4'-di-hidroxiflflavona, galangina e morina, catequina e epicatequina, inibem a COX da medula renal de rato com IC50 de 100-130 µM [70]. Em plaquetas agregadas de trombina humana, certos flflavonóides, como crisina e apigenina, revelaram-se inibidores de COX com IC50 de 13 e 18 µM, enquanto a miricetina e a quercetina a 10 µM exercem uma forte inibição da LOX. Em particular, a redução da ligação dupla C-2, 3-e glicosilação reduziram as atividades inibitórias dos flavonóides [71]. A análise in-silico demonstrou que a quercetina pode inibir parcialmente a enzima COX-2 ligando-se à subunidade A, que possui atividade de peroxidase e serve como fonte de ROS [72].

Geralmente,flavonóidespode estar envolvido principalmente nainflamaçãoprocesso via inibição e regulação de enzimas que modulam citocinas pró-inflamatórias ou pequenas moléculas, como ROS e RNS.

3.2. Interações de flavonóides com proteínas-chave na doença de Alzheimer (DA)

A DA é uma doença neurodegenerativa generalizada, caracterizada por emaranhados neurofibrilares, placas senis e perda sináptica, resultando eventualmente em morte neuronal [78,79]. A DA é uma forma de demência, caracterizada por perda progressiva de memória, declínio nas habilidades de linguagem e outras deficiências cognitivas, e afeta mais comumente os idosos [80]. A etiologia da DA não é clara; no entanto, uma variedade de fatores são considerados na fisiopatologia da doença, como a formação de placas de proteína amiloide (A), baixos níveis de acetilcolina, estresse oxidativo e modificações pós-traducionais anormais da proteína tau [81,82]. A clivagem sequencial da proteína precursora de amilóide forma agregados de peptídeos A de 39 a 43 aminoácidos, que aderem aos neurônios como placas amilóides insolúveis. A é gerado a partir da proteína precursora de amilóide pela enzima de clivagem da proteína precursora de amilóide do sítio -1 (BACE-1, -secretase) e -secretases [83,84]. Assim, assume-se que a inibição de BACE-1 desempenha um papel importante na prevenção da DA [85].

O neurotransmissor acetilcolina desempenha um papel importante no processo de aprendizagem e memória no hipocampo. Duas enzimas, acetilcolinesterase (AChE) e butirilcolinesterase (BChE) estão envolvidas na hidrólise da acetilcolina, diminuindo seu nível durante o desenvolvimento da DA. Portanto, a inibição de AChE e BChE é uma estratégia altamente desejável para o tratamento da DA [86–88]. As drogas clinicamente aprovadas tacrina, donepezil, galantamina e rivastigmina melhoraram a memória de curto prazo e os níveis cognitivos por meio da inibição da AChE. As desvantagens desses medicamentos e seus efeitos colaterais graduais, como efeitos colaterais periféricos, hepatotoxicidade e distúrbios do trato gastrointestinal, incentivaram os pesquisadores a desenvolver inibidores de AChE mais eficazes [89-91].
Os flavonóides são produtos naturais promissores com potencial neuroprotetor, que previnem o aparecimento ou retardam a progressão de doenças neurodegenerativas relacionadas à idade. O mecanismo pelo qual os flavonóides previnem ou retardam a progressão da DA pode ser via interação direta com as principais enzimas envolvidas nesta doença [81,85,92-95]. Shimmyo et ai. examinaram o potencial de flavonóis e flavonas para inibir BACE-1. Eles descobriram que quatro flavonóis: miricetina, quercetina, kaempferol e morina, e uma flavona: apigenina, inibem diretamente a atividade da enzima BACE-1 de maneira dependente da concentração, com valores de IC50 de 2,8, 5,4, 14,7, 21,7, e 38,5 µM, respectivamente [95]. Estudos em camundongos transgênicos TASTPM envelhecidos (um modelo de DA) mostraram que a administração oral de (-)-epicatequina reduz a patologia A através da inibição indireta, não catalítica de BACE-1 e não através da modulação da atividade - ou -secretase [96 ]. Epigalocatequina-3-galato (EGCG) e curcumina foram encontrados para reduzir a regulação positiva de BACE{28}} mediada por A em culturas neuronais, o que, curiosamente, aumentou o processamento não amiloidogênico da proteína precursora amilóide, aumentando a clivagem de -secretase [95 ]. Pueyo et ai. revisaram a literatura sobre flavonóides naturais e sintéticos com atividade inibidora de AChE. Eles encontraram 128 desses flflavonóides: 41 flflavonas, 21 flflavanonas, 35 flflavonóis, 25 isofflavonas e seis chalconas. Entre eles, oito flavonóides sintéticos inibiram a AChE com IC50 < 100="" nm.="" três="" flavonóides="" naturais,="" acaciína="" de="" flores="" de="" chrysanthemum="" indicum,="" e="" desmetilanidroicaritina="" e="" kaempferol="" de="" raízes="" de="" sophora="" flavescens,="" inibiram="" a="" ache,="" com="" valores="" de="" ic50="" de="" 3,2,="" 6,7="" e="" 3,3="" nm,="" respectivamente="" [97].="" orhan="" et="" ai.="" rastreou="" vários="" derivados="" de="" flavonóides="" para="" a="" sua="" inibição="" de="" ache="" e="" bche.="" na="" concentração="" de="" 1="" mg/ml,="" a="" quercetina="" foi="" a="" mais="" efetiva="" em="" relação="" à="" ache,="" com="" 76,2="" por="" cento="" de="" inibição,="" e="" a="" genisteína="" apresentou="" a="" maior="" inibição="" (65,7="" por="" cento="" )="" da="" bche,="" seguida="" pela="" luteolina-7-o-rutinosídeo="" e="" silibinina="" (54,9="" por="" cento="" )="" por="" cento="" e="" 51,4="" por="" cento,="" respectivamente)="" [98,99].="" em="" outro="" estudo,="" citrus="" junos="" teve="" um="" efeito="" inibitório="" significativo="" sobre="" a="" ache="" in="" vitro="" e="" in="" vivo,="" e="" o="" composto="" ativo="" foi="" identificado="" como="" naringenina,="" um="" importante="" derivado="" de="" flavanona="" [100].="" lee="" et="" ai.="" examinaram="" o="" efeito="" inibitório="" de="" flavanonas="" cítricas="" sobre="" bace-1,="" ache="" e="" bche.="" entre="" todas="" as="" flflavanonas="" examinadas,="" a="" hesperidina="" demonstrou="" a="" melhor="" inibição="" de="" bace-1,="" ache="" e="" bche,="" com="" valores="" de="" ic50="" de="" 10,02,="" 22,80="" e="" 48,09="" µm,="" respectivamente.="" estudos="" cinéticos="" revelaram="" que="" todas="" as="" flavanonas="" eram="" inibidores="" não="" competitivos="" de="" bace-1="" e="" colinesterase="">

A hiperfosforilação de proteínas tau com acúmulo subsequente como emaranhados neurofibrilares é um dos principais contribuintes para disfunções cognitivas e um dos primeiros marcadores de DA. Várias quinases, como GSK-3b e CDK5/p25, são conhecidas por contribuir para a fosforilação de proteínas tau e estão implicadas na patogênese da DA. Flavonóides que inibem as atividades de várias quinases podem ser usados ​​na prevenção da DA. A terapia com o flavonóide morina demonstrou reduzir a hiperfosforilação da tau in vitro e in vivo nos neurônios do hipocampo de animais transgênicos (camundongos 3xTg-AD) [103]. A quercetina inibiu a atividade da PI3-quinase e a Cianidina 3-O-glicosídeo também proporcionou proteção significativa contra disfunções cognitivas que são induzidas pela administração de A em modelos animais, mediadas pela modulação de GSK{{9} }b/tau. [104,105].

Em geral, os flavonóides podem exercer suas potenciais ações neuroprotetoras interagindo com proteínas-chave que estão envolvidas na DA. Uma melhor compreensão das interações flavonóides-proteínas na DA pode ser uma estratégia promissora para o desenvolvimento de novas terapias neuroprotetoras para a prevenção e tratamento de doenças neurodegenerativas.

3.3. Interações de flavonóides com proteínas-chave e lipoproteínas na aterosclerose

A aterosclerose é outra doença que os flavonóides demonstraram atenuar. O primeiro passo na aterosclerose é o acúmulo de lipoproteína de baixa densidade (LDL), o principal transportador de colesterol, na parede arterial. As lipoproteínas de alta densidade (HDL), por outro lado, são um importante fator antiaterogênico no sangue, que mantém o nível de colesterol em todo o corpo em um estado estável. Mais de 80 proteínas foram identificadas no proteoma HDL, com as apolipoproteínas A1 e A2 representando aproximadamente 65% e 15% da massa proteica, respectivamente. As outras proteínas incluem uma variedade de enzimas, como a paraoxonase 1 (PON1). A PON1 é responsável por muitas das propriedades antiaterogênicas do HDL. As correlações entre PON1, HDL e aterosclerose, tanto in vivo quanto in vitro, foram bem estabelecidas [106,107]. Além do efluxo de colesterol, o HDL tem outras atividades biológicas potentes: antioxidante [108], anti-inflamatório [109], antiapoptótico [110] e vasodilatador [111]. Essas atividades não dependem necessariamente da quantidade de HDL, mas provavelmente dependem de sua qualidade [112,113]. No que diz respeito à saúde cardiovascular, mostramos anteriormente que o flavonóide glabridina, extraído da raiz de alcaçuz, atua como um excelente antioxidante e demonstra propriedades antioxidantes e antiaterogênicas aditivas. A glabridina liga-se à PON1 recombinante (rePON1) e protege sua Cys284 da oxidação pelo componente aterosclerótico hidroperóxido de ácido linoleico (LA-OOH). Esta capacidade específica da glabridina é única; aflavonóidecatequina não mostra qualquer afinidade de ligação ao rePON1 [21]. A associação entre a estrutura dos flavonoides e seus efeitos na atividade de rePON1 foi mais explorada. As interações de 12 flavonóides representativos de diferentes subclasses químicas com rePON1 foram caracterizadas [42]. Além disso, o potencial dos complexos rePON1-flavonóides para prevenir a oxidação do LDL, um processo chave na aterogênese, foi examinado. Catequina, que não se liga à rePON1, acelera a oxidação do LDL; em contraste, a glabridina demonstrou uma alta afinidade de ligação à rePON1 e aumentou seu efeito protetor contra a oxidação de LDL [42]. Além disso, observamos consistentemente interações de flavonóides específicos com a partícula HDL ou suas proteínas ligadas, apolipoproteína A1 e PON1. Mostramos que a quercetina e a punicalagina se ligam à partícula de HDL e aumentam suas propriedades anti-inflamatórias [41], enquanto que, ao se ligar à partícula de LDL ou à sua apolipoproteína B100 ligada, a punicalagina induz o influxo de LDL às células do macrófago J774A.1, que pode diminuir os níveis circulantes de LDL [114]. Em geral, os flflavonóides e os polifenóis em geral inibem os sintomas da aterosclerose e reduzem seu desenvolvimento por meio de interações específicas de flflavonóides com proteínas e lipoproteínas celulares e séricas.

3.4. Flavonóides como agentes anticancerígenos via interação com DNA e cromatina

As atividades anticancerígenas dos flavonóides podem ser resultado da interação desses compostos naturais com biomoléculas (DNA, RNA e proteína). Reconhecemos que os flavonóides da dieta podem se ligar ao DNA especificamente ou estocasticamente e alterar sua função [115]. Extensos estudos in vitro sugerem que os flavonóides diminuem efetivamente a proliferação celular, induzem apoptose e diminuem o risco de metástase [24]. Os efeitos quimiopreventivos de flavonóides, incluindo luteolina, galato de epigalocatequina, quercetina, apigenina e crisina, foram demonstrados com foco na proteção contra danos ao DNA causados ​​por vários fatores cancerígenos. Esses flavonóides protegem seletivamente as células normais e induzem mecanismos de morte celular em células cancerosas em pulmões humanos e células de adenoma colorretal durante quimioterapia ou radioterapia [24]. Verificou-se que os flavonóides, ou seja, quercetina, miricetina, kaempferol, apigenina e luteolina, que são lipossolúveis e fracamente ácidos, podem se difundir livremente através da membrana celular e se acumular especificamente dentro das células leucêmicas K562 [116]. Portanto,

está implícito que os flavonóides são mais propensos a ligar DNA ou proteínas no núcleo da célula cancerosa e interromper especificamente a regulação do genoma do câncer. Além disso, resultados in-silico mostraram que a quercetina, em particular, interage bem com o DNA G-quadruplex, que está relacionado à telomerase. A quercetina atua como um agente terapêutico anticancerígeno através da regulação da atividade da telomerase [117]. Ao comparar perfis de ligação computacional e experimental, um novo estudo confirmou que a quercetina tem a afinidade de ligação mais forte ao DNA entre os flavonóides estudados. Além disso, o estudo revelou que os flavonóides podem alterar a conformação do DNA e inibir a amplificação do DNA, eles mostram uma indução impressionante da parada do ciclo celular e podem promover a apoptose em células cancerígenas HepG2, MCF-7 e A549 [60] .Para alcançar as doses terapêuticas efetivas utilizadas em estudos pré-clínicos, deve-se dar importância a técnicas de liberação de fármacos aprimoradas e direcionadas, de modo a alcançar a máxima eficiência com o mínimo de efeitos colaterais adversos. Os avanços nos sistemas de entrega de drogas baseados em nanotecnologia abrem melhores oportunidades para aumentar a solubilidade, melhorar a biodisponibilidade e melhorar as capacidades de direcionamento dos flavonóides [118]. Nanopartículas à base de lipossomas, lipossomas de polietilenoglicol, à base de níquel, à base de lecitina e nanofitas são transportadores moleculares adequados para a entrega de drogas flavonóides aos tecidos alvo. Foi relatado que as nanopartículas foram usadas com sucesso para fornecer quercetina em tumores sólidos em modelos in vitro e in vivo de câncer do sistema nervoso central, pulmões, cólon, fígado e mamas [119].
Assim, numerosos estudos apoiam o potencial dos flavonóides como produtos naturais de saúde na quimioprevenção do câncer. No entanto, mais estudos são necessários para configurar seu mecanismo de ação para melhorar nossa compreensão dos processos epigenéticos que podem fornecer uma base mais racional para combinar compostos dietéticos específicos em um ambiente clínico [24].

Dana Atrahimovich 1,2, Dorit Avni 3 e Soliman Khatib 1,2,*

1 Laboratório de Compostos Naturais e Química Analítica, MIGAL–Galilee Research Institute, Kiryat Shmona 11016, Israel; Danaa@migal.org.il
2 Departamento de biotecnologia, Tel-Hai College, Upper Galilee 12210, Israel
3 Laboratório de Esfingolipídeos, Metabólitos Bioativos e Modulação Imune, MIGAL—Instituto de Pesquisa da Galileia, Kiryat Shmona 11016, Israel; dorita@migal.org.il* Correspondência: solimankh@migal.org.il; Tel.: mais 972-4-6953512; Fax: mais 972-4-6944980

4. Conclusões

Contribuições do autor:DA (Dana Atrahimovich), escrevendo—preparação e edição do rascunho original, DA (Dorit Avni) escrevendo a seção de 'Interações de Flavonóides com Proteínas-Chave Envolvidas na Inflamação' e edição; SK supervisão, redação—revisão e edição. Todos os autores leram e concordaram com a versão publicada do manuscrito.
Financiamento:Esta pesquisa não recebeu financiamento externo.
Conflitos de interesse:Os autores declaram não haver conflito de interesses.

Dana Atrahimovich 1,2, Dorit Avni 3 e Soliman Khatib 1,2,*

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