Realizou-se um estudo estrutura-atividade sobre os efeitos citoprotetor/citotóxico de 5 flavonóides envolvendo processos mitocondriais, com ênfase na apoptose. Nossos resultados mostram que a dupla ligação na posição 2-3 / grupos 3-OH em conjugação com a função 4-oxo no anel C da estrutura dos flavonóides parece favorecer a interação destes compostos com a membrana mitocondrial, diminuindo a sua fluidez, e tanto inibindo a cadeia respiratória das mitocôndrias, quanto causando desacoplamento. Por outro lado, a estrutura o-di-OH no anel B parece favorecer a inibição da cadeia respiratória, sendo que a ausência desta estrutura parece favorecer a atividade desacopladora. Os flavonóides que não afetaram a respiração mitocondrial, induziram a transição de permeabilidade mitocondrial. A capacidade dos flavonóides em liberar o Ca2+ acumulado pelas mitocôndrias correlaciona-se com a sua capacidade de afetar a respiração mitocondrial e sua inabilidade em induzir a transição de permeabilidade mitocondrial. Já os dados referentes aos estudos da atividade protetora contra a formação de radicais livres demonstraram que a quercetina, luteolina e a galangina foram substancialmente mais potentes que a taxifolina e a catequina em conferir proteção contra a lipoperoxidação, embora somente a quercetina tenha sido um efetivo seqüestrador tanto de DPPH?, quanto de O2?-. Esses resultados sugerem que a dupla ligação na posição 2-3 em conjugação com a função 4-oxo na estrutura dos flavonóides são os fatores mais importantes na atividade antioxidante dos flavonóides sobre as mitocôndrias. Ainda, a presença da estrutura o-di-OH no anel B, conforme observado na quercetina, favorece essa atividade via seqüestro de O2?-, enquanto que a ausência dessa característica estrutural na galangina, a favorece via diminuição da fluidez de membrana e/ou desacoplamento mitocondrial. Os ensaios realizados para avaliar o efeito dos flavonóides sobre as células HepG2 mostraram que galangina, luteolina e quercetina são capazes de induzir morte celular. Esse efeito parece estar associado à dissipação do potencial de membrana mitocondrial e à diminuição na capacidade energética celular, mais pronunciada no caso dos dois primeiros; porém, como essa diminuição na concentração de ATP não é drástica, a morte celular pode ocorrer por apoptose. Os experimentos realizados para avaliar essa possibilidade sugerem uma ativação das caspases via mitocôndria, observada pelo aumento das atividades de caspase -9 e -3 e também pela exposição de fosfatidil serina. A taxifolina que não apresentou capacidade de produzir dano celular, apresentou, por outro lado, capacidade de prevenir parcialmente a diminuição de viabilidade das células HepG2 induzida pelo pró-oxidante t-butilhidroperóxido, aparentemente por meio de sua atividade antioxidante que inibiu, também de forma parcial, o acúmulo de espécies reativas de oxigênio. / We carried out a structure-activity study addressing the protective/toxic effects of 5 flavonoids (quercetin, taxifolin, luteolin, catechin and galangin) upon mitochondrial aspects with emphasis on the mechanisms potentially involved in cell apoptosis. The major findings were: The 2,3 double bond/3-OH group in conjugation with the 4-oxo function on the C-ring in the flavonoid structure seems favour the interaction of these compounds with the mitochondrial membrane, decreasing its fluidity either inhibiting the respiratory chain of mitochondria or causing uncoupling; while the o-di-OH on the B-ring seems favour the respiratory chain inhibition, the absence of this structure seems favour the uncoupling activity. The flavonoids not affecting the respiration of mitochondria induced MPT. The ability of flavonoids to induce the release of mitochondria-accumulated Ca2+ correlated well with their ability to affect mitochondrial respiration on the one hand, and their inability to induce MPT, on the other. The data concerning the protective activity against the free radical formation showed that quercetin, luteolin and galangin were far more potent than taxifolin and catechin in affording protection against lipid peroxidation, although only quercetin was an effective scavenger of both DPPH? and O2?-. These results suggest that the 2,3-double bound in conjugation with the 4-oxo function in the flavonoid structure are major determinants of the antioxidant activity of flavonoids on mitochondria, the presence of an o-di-OH structure on the B-ring, as occurring in quercetin, favouring this activity via O2?- scavenging, while the absence of this structural feature in galangin, favouring it via decrease in membrane fluidity and/or mitochondrial uncoupling. The assays addressing the flavonoids effects on HepG2 cells showed that galangin, luteolin and quercetin are able to induce cell death. This effect appears to be linked to the mitochondrial membrane potential dissipation and consequent decrease in the cellular energy charge, more pronounced for the galangin or luteolin treatment. However, since this decrease in ATP content is not drastic, the apoptosis process can occur. The set of experiments performed in order to evaluate this possibility demonstrated caspases-9 and -3 activation and also phosphatidylserine exposure on the cell membrane. On the other hand, taxifolin, that did not present ability to induce injury to the cell, was able to partially inhibit a viability decrease of HepG2 cell exposed to the pro-oxidant t-butylhydroperoxide, probably on account of its capacity to partially decrease ROS formation.

Realizou-se um estudo estrutura-atividade sobre os efeitos citoprotetor/citotóxico de 5 flavonóides envolvendo processos mitocondriais, com ênfase na apoptose. Nossos resultados mostram que a dupla ligação na posição 2-3 / grupos 3-OH em conjugação com a função 4-oxo no anel C da estrutura dos flavonóides parece favorecer a interação destes compostos com a membrana mitocondrial, diminuindo a sua fluidez, e tanto inibindo a cadeia respiratória das mitocôndrias, quanto causando desacoplamento. Por outro lado, a estrutura o-di-OH no anel B parece favorecer a inibição da cadeia respiratória, sendo que a ausência desta estrutura parece favorecer a atividade desacopladora. Os flavonóides que não afetaram a respiração mitocondrial, induziram a transição de permeabilidade mitocondrial. A capacidade dos flavonóides em liberar o Ca2+ acumulado pelas mitocôndrias correlaciona-se com a sua capacidade de afetar a respiração mitocondrial e sua inabilidade em induzir a transição de permeabilidade mitocondrial. Já os dados referentes aos estudos da atividade protetora contra a formação de radicais livres demonstraram que a quercetina, luteolina e a galangina foram substancialmente mais potentes que a taxifolina e a catequina em conferir proteção contra a lipoperoxidação, embora somente a quercetina tenha sido um efetivo seqüestrador tanto de DPPH?, quanto de O2?-. Esses resultados sugerem que a dupla ligação na posição 2-3 em conjugação com a função 4-oxo na estrutura dos flavonóides são os fatores mais importantes na atividade antioxidante dos flavonóides sobre as mitocôndrias. Ainda, a presença da estrutura o-di-OH no anel B, conforme observado na quercetina, favorece essa atividade via seqüestro de O2?-, enquanto que a ausência dessa característica estrutural na galangina, a favorece via diminuição da fluidez de membrana e/ou desacoplamento mitocondrial. Os ensaios realizados para avaliar o efeito dos flavonóides sobre as células HepG2 mostraram que galangina, luteolina e quercetina são capazes de induzir morte celular. Esse efeito parece estar associado à dissipação do potencial de membrana mitocondrial e à diminuição na capacidade energética celular, mais pronunciada no caso dos dois primeiros; porém, como essa diminuição na concentração de ATP não é drástica, a morte celular pode ocorrer por apoptose. Os experimentos realizados para avaliar essa possibilidade sugerem uma ativação das caspases via mitocôndria, observada pelo aumento das atividades de caspase -9 e -3 e também pela exposição de fosfatidil serina. A taxifolina que não apresentou capacidade de produzir dano celular, apresentou, por outro lado, capacidade de prevenir parcialmente a diminuição de viabilidade das células HepG2 induzida pelo pró-oxidante t-butilhidroperóxido, aparentemente por meio de sua atividade antioxidante que inibiu, também de forma parcial, o acúmulo de espécies reativas de oxigênio. / We carried out a structure-activity study addressing the protective/toxic effects of 5 flavonoids (quercetin, taxifolin, luteolin, catechin and galangin) upon mitochondrial aspects with emphasis on the mechanisms potentially involved in cell apoptosis. The major findings were: The 2,3 double bond/3-OH group in conjugation with the 4-oxo function on the C-ring in the flavonoid structure seems favour the interaction of these compounds with the mitochondrial membrane, decreasing its fluidity either inhibiting the respiratory chain of mitochondria or causing uncoupling; while the o-di-OH on the B-ring seems favour the respiratory chain inhibition, the absence of this structure seems favour the uncoupling activity. The flavonoids not affecting the respiration of mitochondria induced MPT. The ability of flavonoids to induce the release of mitochondria-accumulated Ca2+ correlated well with their ability to affect mitochondrial respiration on the one hand, and their inability to induce MPT, on the other. The data concerning the protective activity against the free radical formation showed that quercetin, luteolin and galangin were far more potent than taxifolin and catechin in affording protection against lipid peroxidation, although only quercetin was an effective scavenger of both DPPH? and O2?-. These results suggest that the 2,3-double bound in conjugation with the 4-oxo function in the flavonoid structure are major determinants of the antioxidant activity of flavonoids on mitochondria, the presence of an o-di-OH structure on the B-ring, as occurring in quercetin, favouring this activity via O2?- scavenging, while the absence of this structural feature in galangin, favouring it via decrease in membrane fluidity and/or mitochondrial uncoupling. The assays addressing the flavonoids effects on HepG2 cells showed that galangin, luteolin and quercetin are able to induce cell death. This effect appears to be linked to the mitochondrial membrane potential dissipation and consequent decrease in the cellular energy charge, more pronounced for the galangin or luteolin treatment. However, since this decrease in ATP content is not drastic, the apoptosis process can occur. The set of experiments performed in order to evaluate this possibility demonstrated caspases-9 and -3 activation and also phosphatidylserine exposure on the cell membrane. On the other hand, taxifolin, that did not present ability to induce injury to the cell, was able to partially inhibit a viability decrease of HepG2 cell exposed to the pro-oxidant t-butylhydroperoxide, probably on account of its capacity to partially decrease ROS formation.