Aktualna wiedza na temat polifenoli i ekstraktów bogatych w te związki, potwierdzona badaniami in vitro i in vivo, wskazuje na ich właściwości przeciwzapalne.

Zasadniczy wpływ polifenoli na przebieg procesów zapalnych polega na hamowaniu syntezy prozapalnych cytokin, takich jak IL-1ß, IL-2, IL-6, γ-interferonu (ang. interferon-gamma – IFN-γ), czynnika martwicy nowotworów α (ang. tumor necrosis factor α – TNF-α) oraz chemokin w różnych typach komórek (1, 2). Ponadto polifenole wykazują właściwości przeciwzapalne na wielu poziomach, głównie na drodze hamowania czynnika jądrowego κB (ang. nuclear factor-κB – NF-κB), regulacji kinazy białkowej aktywowanej mitogenami (ang. mitogen-activated protein kinases – MAPK), indukowalnej syntazy tlenku azotu (ang. inducible nitric oxide synthase – iNOS) oraz hamowania enzymów zaangażowanych w metabolizm kwasu arachidonowego – cyklooksygenazy-2 (ang. cyclooxygenase-2 – COX-2) i lipooksygenazy (ang. lipoxygenase – LOX), a także obniżenia syntezy reaktywnych form tlenu (ang. reactive oxygen species – ROS) w stosunku do reaktywnych form azotu (ang. reactive nitrogen species – RNS) (3-5).

Celem niniejszego artykułu jest przegląd aktualnych danych pochodzących z badań in vitro i in vivo, wskazujących na przeciwzapalne działanie niektórych polifenoli oraz ekstraktów bogatych w te związki, poprzez hamowanie aktywności NF-κB, COX-2 oraz iNOS.

Istotnym celem działania polifenolowych związków roślinnych jest czynnik NF-κB, odgrywający znaczącą rolę w procesach odpornościowych i zapalnych. NF-κB występuje w niemalże wszystkich organizmach eukariotycznych w postaci homo- i heterodimerów, uformowanych z rodziny białek transkrypcyjnych Rel, tworząc nieaktywny kompleks z inhibitorem białkowym (ang. inhibitor of NF-κB – IκB) w cytoplazmie. Fosforylacja IκB powoduje aktywację i umożliwia przemieszczenie NF-κB do jądra, czego wynikiem jest również aktywacja transkrypcji genów kodujących białka, odpowiedzialnych za komórkową odpowiedź na czynniki chorobotwórcze i stresowe (6). NF-κB kontroluje ekspresję cytokin prozapalnych i chemokin (IL-1α, IL-1β, IL-2, IL-6, IL-8, TNF-α), COX-2, niektórych czynników wzrostu i regulatorów apoptozy poprzez indukcję proliferacji oraz stymulację angiogenezy w komórkach (7). Dlatego czynniki, które ograniczają aktywację NF-κB, mogą potencjalnie zapobiegać także ekspresji cytokin, a tym samym blokować odpowiedź zapalną. Zaburzenia wydzielania NF-κB są istotne w wielu chorobach związanych z procesem zapalnym, takich jak astma, stwardnienie rozsiane, miażdżyca, choroba Leśniowskiego-Crohna czy wrzodziejące zapalenie jelit (5, 8). Nadmierna aktywność tego czynnika jest także obserwowana w rozwoju cukrzycy typu 2 połączonej z otyłością (9).

Badania ostatnich lat wskazują, że modulacja NF-κB pod wpływem działania polifenoli wywołuje pozytywny efekt przeciwzapalny (5).

Dowiedziono, że galusan epigallokatechiny (ang. (–)-epigallocatechin-3-gallate – EGCG), kapsaicyna i kurkumina hamują działanie czynnika NF-κB, przeciwdziałają aktywacji kinazy IκB, ograniczając tym samym ekspresję regulowanych przez ten czynnik genów (10). W komórkach nowotworowych jelita grubego Caco-2 oraz mastocytach stwierdzono hamowanie aktywności NF-κB przez chryzynę (11, 12). Wykazano, że chryzyna w stężeniu 10 μg/ml łagodziła alergiczne stany zapalne mastocytów na drodze hamowania aktywności NF-κB oraz TNF-α, IL-1β, IL-4 i IL-6 (3). Podobny przeciwzapalny efekt powodowały antocyjany wyizolowane z owoców borówki amerykańskiej (frakcja PC18), które blokowały translokację NF-κB do jądra mysich komórek mikrogleju (BV-2) (13). Aktywacja BV-2 może prowadzić do postępujących uszkodzeń układu nerwowego, w tym udaru mózgu, stwardnienia rozsianego, a także chorób Parkinsona i Alzheimera. Udokumentowano, że badana frakcja PC18 w stężeniu 100 μg/ml na poziomie transkrypcyjnym hamuje indukowaną lipopolisacharydem (ang. lipopolysacharide – LPS) syntezę prozapalnych mediatorów COX-2 (40%) i iNOS (80%) w stosunku do kontroli. Malwidyno-3-glukozyd (Mv3glc), również należący do antocyjanów, hamował aktywowaną nadtlenoazotynem ekspresję iNOS, NF-κB, COX-2 i IL-6 w bydlęcych komórkach śródbłonka aorty, pozyskanych z aorty klatki piersiowej. Poziom NF-κB już po 14 godz. inkubacji komórek w obecności 25 μM Mv3glc uległ obniżeniu przez ograniczenie degradacji cytoplazmatycznego inhibitora IkBα (14). Ekspresja regulowanych przez NF-κB prozapalnych mediatorów została zredukowana o 50% w przypadku COX-2 i prawie w 100% dla IL-6 już po 1 godz. inkubacji z malwidyną.

Mito i wsp. (15) dowiedli natomiast kardioochronnych właściwości kurkuminy, dzięki zahamowaniu ekspresji NF-κB oraz IL-1 i TNF-α, jako strategii leczenia zapalenia mięśnia sercowego. Badania (in vitro i in vivo) dotyczące raka prostaty wykazały, że kurkumina w stężeniu 15 μM blokowała translokację NF-κB do jądra przez inhibicję kinazy IκB oraz znacząco redukowała ekspresję COX-2, której nadekspresja powiązana jest z rozrostem gruczołu krokowego (2). Z kolei apigenina, należąca do flawonów, w komórkach RAW 264.7 ograniczyła aktywność kinazy IκB, blokując fosforylację podjednostki p65 NF-κB wzbudzanej przez LPS oraz in vivo zahamowała syntezę TNF-α (16, 17). Przeciwzapalny efekt działania tego flawonu zaobserwowano u myszy z ostrym urazem płucnym, wywołanym przez LPS, odpowiedzialnym za aktywację makrofagów. Apigenina podana dootrzewnowo w dawce 20 mg/kg obniżyła ekspresję NF-κB (30%), a także TNF-α (60%) i COX-2 (20%) w stosunku do grupy kontrolnej (17).

Skutecznym polifenolem zapobiegającym stanom zapalnym wątroby okazała się genisteina obecna w soi (18). Szybko postępującą niewydolność wątroby indukowaną u szczurów D-galaktozoaminą zahamowano dożołądkowym podawaniem genisteiny w dawce 5 mg/kg przez 30 dni. Powyższy efekt przeciwzapalny był wynikiem redukcji białka iNOS i COX-2 poprzez zablokowanie aktywacji NF-κB i fosforylacji p38 MAPK. Celem badań przeprowadzonych przez Terrę i wsp. (8) była ocena przeciwzapalnych właściwości ekstraktu z pestek winogron i jego wpływu na ekspresję NF-κB w komórkach RAW 264.7. Komórki makrofagów inkubowano przez 4 godz. z ekstraktem w stężeniu 65 μg/ml, a następnie stymulowano mieszaniną LPS i IFN-γ. Okazało się, że ekstrakt z pestek winogron zahamował translokację p65 NF-κB prawie o 40%.

Badania przeprowadzone na 120 zdrowych ochotnikach, spożywających dwa razy dziennie przez trzy tygodnie suplement diety Medox, odpowiadający 100 g świeżych owoców jagodowych, wykazały znaczne różnice w ekspresji prozapalnych mediatorów kontrolowanych przez NF-κB (19). Obserwacje dotyczyły między innymi chemokiny IL-8 oraz interferonu α (IFNα), których poziom w osoczu w grupie przyjmującej suplement Medox uległ obniżeniu odpowiednio o 45 i 40%, w porównaniu z grupą przyjmującą placebo. Powyższe przykłady sugerują, że suplementacja diety polifenolami może odgrywać ważną rolę w zapobieganiu i leczeniu chorób o podłożu zapalnym, przez hamowanie aktywności NF-κB oraz ograniczenie wydzielania w osoczu prozapalnych chemokin i cytokin.

Cyklooksygenaza (ang. cyclooxygenase – COX) występuje w postaci trzech izoform: COX-1, COX-2 i COX-3. COX-1 jest formą konstytutywną w większości komórek. COX-2 jest natomiast enzymem indukowalnym, którego ekspresję stymulują czynniki prozapalne (20, 27). Ekspresja COX-3 dotyczy zaś ośrodkowego układu nerwowego, obecność tego enzymu wykryto w korze mózgowej, rdzeniu kręgowym i sercu (21). Ekspresja genu COX-2 pobudzana jest przez wiele czynników, wśród których wyróżniamy: czynniki wzrostu, NF-κB oraz mediatory zapalenia IL-1 i TNF-α. Prawie we wszystkich typach komórek poddanych działaniu TNF-α, LPS lub innych czynników stymulujących zachodzi aktywacja NF-κB i aktywatora białka-1 (ang. activating protein-1 – AP-1), prowadząc do pobudzenia ekspresji genów COX-2, iNOS, cząstek adhezyjnych, cytokin i chemokin (22). Istnieje ścisły związek między procesem kancerogenezy a toczącym się w obrębie danej tkanki stanem zapalnym. Syntetyzowane z udziałem COX-2 prostaglandyny pełnią istotną rolę w patogenezie nowotworów, wpływając na proliferację komórek, adhezję komórkową oraz przez działanie immunosupresyjne zmniejszając szanse na rozpoznanie i eliminację nieprawidłowych komórek (23). Długotrwała synteza prostaglandyn lub nadekspresja COX-2 związana jest z zaburzeniami o charakterze zapalnym, takimi jak astma, reumatoidalne zapalenie stawów oraz choroba Alzheimera.