Phytochemicals in Health and Disease (2004) [Φυτοχημικά στην υγεία και την ασθένεια]

edited by

Yongping Bao

and

Roger Fenwick

Institute of Food Research Norwich, England

Πρόλογος

Η έρευνα για τη βιολογική δραστηριότητα των φυτοχημικών έχει μακρά ιστορία. Αρχικά, η εστίαση ήταν στη χημεία των φυσικών προϊόντων, με τις μελέτες αποδόμησης να παρέχουν μια βάση για τον προσδιορισμό της δομής που επιβεβαιώθηκε από την κομψή σύνθεση πολλαπλών σταδίων. Πολλές βασικές αντιδράσεις της οργανικής χημείας αναπτύχθηκαν αρχικά από τις ειδικές συνθετικές απαιτήσεις αυτής της περιοχής.

Σε αυτό το πρώιμο στάδιο, η σύνθεση και η απομόνωση έδωσε σημαντικές ποσότητες μεμονωμένων ενώσεων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για βιολογική έρευνα. Τέτοιες μελέτες αντιμετώπισαν τις επιδράσεις μιας μεμονωμένης ένωσης και παρείχαν ένα πλαίσιο για μελλοντική έρευνα που μελέτησε τα αποτελέσματα που παράγονται από συγκεντρώσεις πολύ μεγαλύτερες από αυτές που συναντώνται συνήθως.

Μεγάλο μέρος αυτής της πρώιμης έρευνας επικεντρώθηκε σε φαρμακολογικά δραστικές ενώσεις, στις οποίες τα βιολογικά αποτελέσματα ήταν ξεκάθαρα και μετρήσιμα. Σε μια μειοψηφία περιπτώσεων, οι βιολογικές επιδράσεις ήταν αντιδιατροφικές. Τα κείμενα για τις “φυσικές τοξικές ουσίες” που δημοσιεύθηκαν από τη δεκαετία του ‘70 αποκαλύπτουν μεγαλύτερη γνώση στον χημικό τομέα από ότι στους βιολογικούς, κτηνιατρικούς και κλινικούς τομείς.

Για παράδειγμα, πολλές χιλιάδες εργασίες δημοσιεύθηκαν μεταξύ 1970 και 1990 που ασχολούνται με τις αντιθρεπτικές και “τοξικές” επιδράσεις των γευμάτων ελαιοκράμβης στα εκτρεφόμενα ζώα και πουλερικά. Η συντριπτική πλειονότητα αυτών επικεντρώθηκε στις επιδράσεις των γλυκοσινολικών και των προϊόντων διάσπασης τους. Εκ των υστέρων μπορεί κανείς να δει την απόκλιση μεταξύ “χημικών” και “βιολογικών” ερευνών. Η πρώτη, με επίκεντρο την ανάπτυξη αναλυτικών προσεγγίσεων, επικεντρώθηκε σε όλο και πιο γρήγορες, ευαίσθητες και ειδικές μεθόδους, σε σχεδόν πλήρη απομόνωση από τις βιολογικές μελέτες.

Μια συνέπεια ήταν η σπατάλη σημαντικών ανθρώπινων και οικονομικών πόρων και η άρνηση θεμελιωδών γνώσεων. Μια γενική έλλειψη συμφωνίας σχετικά με τα αναλυτικά πρωτόκολλα και τις βέλτιστες πρακτικές, επίσης, κατέστρεψε τις προσπάθειες αξιοποίησης των δεδομένων που παράγονται σε διαφορετικά εργαστήρια. Αυτό δεν σημαίνει υπερβολική κριτική στις δραστηριότητες που διεξάγονται, αλλά αντιπροσώπευε τα εμπόδια στην αποτελεσματική διεθνή συνεργασία και τη διαθέσιμη χρηματοδότηση.

Η επόμενη φάση της έρευνας διεξήχθη με ζωικά μοντέλα και, αργότερα, κυτταρικά συστήματα. Αυτή η προσέγγιση εξέτασε μεμονωμένες ενώσεις και συχνά δεν ήταν σε θέση να μεταφραστεί στην ανθρώπινη κατάσταση. Οι πειραματικές δόσεις χορηγήθηκαν με τρόπους που δεν συνάδουν με τη φύση, τους χρόνους και τα επίπεδα που σχετίζονται με την ανθρώπινη έκθεση. Η αποτυχία εντοπισμού και συμφωνίας σε τυποποιημένα πειραματικά πρωτόκολλα και μεθοδολογίες κατέστησε δύσκολη τη σύγκριση δεδομένων από διαφορετικά εργαστήρια και την αποστολή ενός σαφούς μηνύματος στον καταναλωτή, πέρα ​​από την απαραίτητη αλλά μη συναρπαστική προτροπή “να τρώει περισσότερα φρούτα και λαχανικά”.

Βρισκόμαστε σε μια νέα εποχή φυτοχημικής έρευνας και έρευνας για την υγεία, όπου η προηγούμενη γνώση και εμπειρία της χημικής, βιοχημικής, διατροφικής και κλινικής έρευνας συνδέεται με τη νέα γενιά της μοριακής βιολογίας και της τρινομικής έρευνας. Την επόμενη δεκαετία θα γίνουμε μάρτυρες επιστημονικών προόδων, καθώς και θα θέσουμε νέα ερωτήματα και προκλήσεις για να απαντήσουν οι μελλοντικοί επιστήμονες.

Τα αρχικά κεφάλαια αυτού του τόμου είναι αφιερωμένα σε πτυχές της φυτοχημικής έρευνας που είναι θεμελιώδεις για αυτή τη νέα εποχή δραστηριότητας. Το Κεφάλαιο 1 εισάγει τις βασικές αρχές της διατροφικής γονιδιωματικής (θρεπτική γονιδιωματική), ιδίως τις συστοιχίες DNA, την πρωτεϊνομική και τη μεταβολομική, ενώ το Κεφάλαιο 2 υποδεικνύει τους πολλαπλούς παράγοντες που επηρεάζουν τη βιοδιαθεσιμότητα, συγκρίνει κριτικά διάφορες μεθόδους για τη μέτρησή της και υπογραμμίζει τις κρίσιμες διαφορές μεταξύ των μελετών σε νέα σκευάσματα φαρμάκων και διαιτητικά φυτοχημικά. Το θεμέλιο Η σημασία της εξέτασης των μεταβολικών διεργασιών εξετάζεται στο Κεφάλαιο 3, με ιδιαίτερη προσοχή σε εκείνες που σχετίζονται με τις πανταχού παρούσες πολυφαινόλες.

Η γενιστεΐνη έλαβε πρόσφατα μεγάλη επιστημονική και αντιεπιστημονική δημοσιότητα και το Κεφάλαιο 4 παρουσιάζει τις τρέχουσες γνώσεις σχετικά με την επαγόμενη από τη γενιστεΐνη έκφραση γονιδίου και τον ρόλο της στη ρύθμιση του πολλαπλασιασμού του καρκίνου, ιδιαίτερα αυτού της ουροδόχου κύστης. Το Κεφάλαιο 5 προσφέρει μια απεικόνιση του τρόπου με τον οποίο έχουν μελετηθεί τα αποτελέσματα και οι μηχανισμοί δράσης των εκχυλισμάτων Ginkgo biloba, ενώ το Κεφάλαιο 6 επικεντρώνεται σε ένα άλλο ευρέως μελετημένο φυτοχημικό, την ισοθειοκυανική σουλφοραφάνη. Το Κεφάλαιο 7 ασχολείται με την επίδειξη του τρόπου με τον οποίο ο επαγόμενος από ετεροκυκλική αμίνη σχηματισμός προσθήκης DNA, ένας βιοδείκτης βλάβης του DNA και κινδύνου καρκίνου, μπορεί να επηρεαστεί από φυτοχημικά.

Τα Κεφάλαια 8-11 είναι αφιερωμένα στην εξέταση δύο κύριων κατηγοριών φυτοχημικών. Το Κεφάλαιο 8 επικεντρώνεται στις οργανικές ενώσεις θείου από το γένος Allium και στον ρόλο τους στην πρόληψη του καρκίνου, ενώ τα επόμενα κεφάλαια είναι αφιερωμένα στις πολυφαινόλες και τις ευρείες επιδράσεις τους κατά των καρκίνων, του καταρράκτη και των καρδιαγγειακών παθήσεων. Το Κεφάλαιο 9 εξετάζει το προστατευτικό και θεραπευτικό δυναμικό των πολυμεθυλιωμένων φλαβονοειδών όπως τα εσπεριδοειδή, ενώ το Κεφάλαιο 10 συνοψίζει την πρόσφατη έρευνα χημειοπροφύλαξης έναντι του καρκίνου σε έναν τομέα ιδιαίτερα σχετικό με το βρετανικό και κινεζικό υπόβαθρο των εκδοτών, ιδίως το τσάι. Ένας πολύ λιγότερο καλά μελετημένος τομέας, αυτός του καταρράκτη και της πρόληψης του με διατροφικά φλαβονοειδή, παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 11.

Το Κεφάλαιο 12 συνοψίζει τον ρόλο των διαιτητικών φυτοχημικών, ιδιαίτερα εκείνων από φρούτα, βότανα και μπαχαρικά, στην πρόληψη των καρδιαγγειακών παθήσεων. Το Κεφάλαιο 13 είναι αφιερωμένο στα αποτελέσματα και τους μηχανισμούς δράσης της ρεσβερατρόλης, μιας πολυφαινολικής φυτοαλεξίνης που έχει λάβει σημαντική δημοσιότητα. Το ίδιο ισχύει και για το λυκοπένιο, το θέμα του Κεφαλαίου 14, το οποίο εμφανίζεται σε ιδιαίτερα υψηλά επίπεδα στις φρέσκες και επεξεργασμένες ντομάτες. Στο Κεφάλαιο 15 εξετάζονται οι επιδράσεις του oltipraz (μια συνθετική διθειολεθειόνη) στα ένζυμα που μεταβολίζουν ξενοβιοτικά φάσης 1 και 2. Αυτό συνδυάζει διατροφικές, κλινικές και φαρμακολογικές έρευνες και παρέχει ορισμένες ενδείξεις για το μέλλον. Αυτά αναλύονται στο Κεφάλαιο 16, το οποίο εξετάζει τις κατευθύνσεις της έρευνας, τις προκλήσεις και τις ευκαιρίες.

Αυτό το βιβλίο παρουσιάζει απεικονίσεις για ένα ευρύ φάσμα προσεγγίσεων και μεθοδολογιών, άλλες νέες, άλλες λιγότερο νέες και τις συγκεντρώνει για να αντιμετωπίσει μερικά από τα θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με τα φυτοχημικά και την υγεία. Σε αυτό το πλαίσιο, είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι οι ερωτήσεις που τίθενται από τους καταναλωτές είναι απλές στην παρουσίαση, αλλά πολύ περίπλοκες στην αντιμετώπιση: Τι πρέπει να φάω; Πόσο συχνά; Πόσο;

Ένας σημαντικός τομέας που απαιτεί περαιτέρω μελέτη σχετίζεται με την ικανότητα των φυτοεπιστημόνων και γεωπόνων να τροποποιούν τη σύνθεση των φρούτων και των λαχανικών για να ενισχύσουν τα επίπεδα φυτοχημικών ή να εισάγουν σχετικά γονίδια σε άλλα είδη προκειμένου να διευρυνθεί η εμφάνιση αυτών των ενώσεων στη διατροφή. όπως παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 6, για τη σουλφοραφάνη. Σε αυτόν τον τομέα, όπως και σε πολλούς άλλους, η στάση του κοινού στα μελλοντικά γενετικά τροποποιημένα φυτά και τρόφιμα θα είναι ζωτικής σημασίας.

Σε πολλά από αυτά τα κεφάλαια έχει επισημανθεί ότι η μεθοδολογική και επιστημονική ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια είναι τέτοια που θα σημειωθούν πολύ σημαντικές προόδους την επόμενη δεκαετία. Πράγματι, υποπτεύεται κανείς ότι είναι τέτοιος ο ρυθμός προόδου που οι πληροφορίες που παρουσιάζονται σε αυτόν τον τόμο θα θεωρηθούν πριν από πολύ καιρό χρονολογημένες. Αυτό είναι ευπρόσδεκτο και, κατά τη γνώμη μας, είναι πολύ προτιμότερο από την προηγούμενη κατάσταση, όπου τα κείμενα για τις φυσικές τοξικές ουσίες/ φυτοχημικά/ δευτερεύοντες μεταβολίτες συχνά περιείχαν την ίδια γενική κάλυψη για πολλά χρόνια.

Αυτός ο τόμος είναι γραμμένος για την ερευνητική και επιστημονική κοινότητα. Ωστόσο, πρέπει να θυμόμαστε ότι εάν πρόκειται να παραδοθούν στην κοινωνία τα πλήρη οφέλη για την υγεία των φυτοχημικών, θα είναι απαραίτητο οι ερευνητές και οι επιστήμονες να εξηγήσουν τα ενδιαφέροντα και τις δραστηριότητές τους στο ευρύ κοινό. Αυτή, ίσως, είναι μια εξίσου σημαντική πρόκληση με αυτή που αντιμετωπίζεται στο εργαστήριο. Εάν εμείς, ως επιστήμονες, αποτύχουμε σε αυτόν τον τομέα, τότε τα μέλη του κοινού θα αναζητήσουν πληροφορίες και διαβεβαιώσεις από λιγότερο καλά ενημερωμένες και λιγότερο ανεξάρτητες πηγές. Δεδομένου ότι πολλά από αυτά τα άτομα θα έχουν προσωπικούς ή οικογενειακούς λόγους για να αναζητήσουν τέτοιες πληροφορίες, οι συνέπειες μπορεί να είναι τόσο σοβαρές όσο και επικίνδυνες.

Είμαστε ευγνώμονες στους συντελεστές (από 16 διαφορετικούς οργανισμούς σε 8 χώρες) για τον ενθουσιασμό, τον επαγγελματισμό και την προσοχή τους στη λεπτομέρεια. Όλοι είναι διεθνώς αναγνωρισμένοι ειδικοί στους αντίστοιχους τομείς τους και ήταν χαρά να συνεργαστώ μαζί τους. Θα θέλαμε επίσης να ευχαριστήσουμε τη Susan Lee, την Elyce Misher και τον Richard Johnson στις εκδόσεις Marcel Dekker, Inc. για την υποστήριξη, την ενθάρρυνση και τη βοήθειά τους σε αυτό το έργο.

Yongping Bao

Roger Fenwick

Περιεχόμενα

1. Διατροφική γονιδιωματική, Ruan M.Elliott, James R.Bacon and Yongping Bao

2. Μέθοδοι για τη μελέτη της βιοδιαθεσιμότητας των φυτοχημικών, Birgit Holst and Gary Williamson

3. Χαρακτηρισμός μεταβολιτών πολυφαινόλης, Andrea J.Day, Joseph A.Rothwell and Michael R.A.Morgan

4. Προφίλ μικροσυστοιχίας των μοτίβων γονιδιακής έκφρασης της γενιστεΐνης σε κύτταρα όγκου, Ching Li and Biehuoy Shieh

5. Γονιδιακή ρυθμιστική δραστηριότητα των Ginkgo biloba L., Gerald Rimbach, Rainer Cermak and Siegfried Wolffram

6. Χημειοπρόληψη του καρκίνου με σουλφοραφάνη, ένα διαιτητικό ισοθειοκυανικό, Yuesheng Zhang

7. Τα φυτοχημικά προστατεύουν από τον σχηματισμό προσαγωγών DNA που προκαλείται από ετεροκυκλική αμίνη, Yongping Bao and James R.Bacon

8. Οργανικές ενώσεις θείου-σκόρδου και πρόληψη του καρκίνου, John Milner

9. Πολυμεθυλιωμένα φλαβονοειδή: Προληπτικές και θεραπευτικές δυνατότητες για τον καρκίνο που προέρχονται από τον αντιφλεγμονώδη και τον μεταβολισμό φαρμάκων – τροποποιητικές ιδιότητες, Akira Murakami and Hajime Ohigashi

10. Βιοχημικοί και μοριακοί μηχανισμοί χημειοπροφύλαξης του καρκίνου από το τσάι και τις πολυφαινόλες του τσαγιού, Jen-Kun Lin

11. Ο ρόλος των φλαβονοειδών στην προστασία κατά του καταρράκτη, Julie Sanderson and W.Russell McLauchlan

12. Φυτοχημικά και πρόληψη των καρδιαγγειακών παθήσεων: Δυνητικοί ρόλοι για επιλεγμένα φρούτα, βότανα και μπαχαρικά, Samir Samman

13. Ευεργετικές επιδράσεις της ρεσβερατρόλης, Ann M.Bode and Zigang Dong

14. Ο ρόλος του λυκοπενίου στην ανθρώπινη υγεία, Regina Goralczyk and Ulrich Siler

15. Επιδράσεις του oltipraz σε φάσης 1 και φάσης 2 ξενοβιοτικά μεταβολιστικά ένζυμα, Sophie Langouët, Fabrice Morel and André Guillouzo

16. Μελλοντικές προοπτικές στην έρευνα για τα φυτοχημικά και την υγεία, Yongping Bao and Roger Fenwick

(το βιβλίο σε μορφή αρχείου PDF)