Dio 1: Zaštitni učinci flavonoida protiv mitohondriopatija i povezanih patologija: fokus na prediktivni pristup i personaliziranu prevenciju

Za više informacija. kontakttina.xiang@wecistanche.com

Sažetak: Višestruko faktorsko oštećenje mitohondrija pokazuje "začarani krug" koji dovodi do progresije mitohondrijske disfunkcije i štetnih učinaka na više organa. Mitohondrijska oštećenja (mitohondriopatije) povezana su s teškim patologijama uključujući, ali ne ograničavajući se na rak, kardiovaskularne bolesti i neurodegeneraciju. Međutim, vrsta i razina kaskadnih patologija vrlo su individualni. Posljedično, stratifikacija pacijenata, procjena rizika i mjere ublažavanja ključni su za troškovno učinkovitu individualiziranu zaštitu. Stoga je promjena paradigme s reaktivne na prediktivnu, preventivnu i personaliziranu medicinu (15:00) neizbježna u naprednoj zdravstvenoj skrbi.Flavonoidi pokazati evidentnoantioksidansa aktivnost čišćenja je od velike terapeutske koristi protiv oštećenja mitohondrija i kaskadnih patologija. U kontekstu 3 PM, ovaj pregled usredotočen je na podatke pretkliničkih i kliničkih istraživanja koji procjenjuju učinkovitost flavonoida kao snažnog zaštitnika protiv mitohondriopatija i povezanih patologija.

Ključne riječi: prirodne tvari; fitokemikalije; flavonoidi; antioksidativno djelovanje;genozaštita;stres; oštećenje mitohondrija; mitohondriopatija;funkcija mitohondrija; disfunkcija; ozljeda; tumorogeneza; Rak; kardiovaskularnih bolesti; neurodegeneracija; prediktivna preventivna personalizirana medicina (PPPM/3PM); stratifikacija bolesnika

1. Uvod

Pojmovi mitohondrijska funkcija i disfunkcija široko su korišteni u bioenergetici i staničnoj biologiji. Abnormalnosti u mitohondrijskim procesima, uključujući stvaranje adenozin trifosfata (ATP), apoptozu, regulaciju kalcija u citoplazmi i mitohondrijskom matriksu, stvaranje i detoksikaciju reaktivnih kisikovih vrsta (ROS), sintezu metabolita i unutarstanični transport, mogu se nazvati mitohondrijskom disfunkcijom [1. Mitohondrijska disfunkcija utječe na različite organe i tkiva, uključujući mozak, mišiće, mrežnicu, pužnicu, jetru i bubrege, koji su najosjetljiviji na defekte oksidativne fosforilacije (OXPHOS). Pacijenti s mitohondrijskim poremećajima (mitohondriopatije) pokazuju različite simptome, uključujući gluhoću, oštećenje vida, probleme sa srcem, jetrom i bubrezima, moždani udar, migrene, dijabetes, epilepsiju, ataksiju, odgođeni motorički i mentalni razvoj i neuspjeh u napredovanju, a svi su oni često se opaža u nekoliko nemitohondrijskih poremećaja [2]. Stoga je učinkovito liječenje mitohondriopatija veliki izazov u medicini.

Trenutno se mitohondrijski poremećaji dijagnosticiraju na temelju funkcionalnih studija, kliničkih, biokemijskih i histopatoloških pretraga te molekularno-genetičkih ispitivanja [3]. Međutim, dijagnostičke tehnike koje koriste nukleinske kiseline ili biotekućine bez stanica kao što su krv, urin, slina, cerebrospinalna tekućina, znoj ili suze mogle bi zamijeniti invazivne biopsije tkiva [4-7]. Promjena paradigme s reaktivne na prediktivnu, preventivnu i personaliziranu medicinu (3 PM) temelji se na pristupima zdravstvenoj skrbi koji iskorištavaju ciljane preventivne mjere koje uzimaju u obzir kronične bolesti te etičke i ekonomske aspekte medicinskih usluga [8, 9]. 3 PM također uključuje individualizirano profiliranje bolesnika, što je važno za stratifikaciju bolesnika, karakterizaciju individualne predispozicije i personalizirano liječenje [10]. Štoviše, višerazinski dijagnostički pristupi uključuju molekularno biološku karakterizaciju, nove dijagnostičke alate temeljene na eZdravstvu, upitnike i medicinsko oslikavanje [9].

Posljednjih godina, blagotvorni zdravstveni učinci flavonoida, prirodnih polifenolnih spojeva, privukli su medicinska istraživanja, uključujući njihovu upotrebu u patologijama povezanim s oštećenjima mitohondrija [11] kao što su rak, kardiovaskularne i neurodegenerativne bolesti [12]. Učinkovitost flavonoida potkrijepljena je opsežnim pretkliničkim dokazima koji predstavljaju temelj za daljnja istraživanja potencijalne buduće upotrebe ovih spojeva u specifičnoj ciljanoj i personaliziranoj terapiji mitohondriopatija prema pristupu 3 PM [13-19].

Ovaj pregled raspravlja o učinkovitosti flavonoida u mitohondriopatijama kao što suRak, kardiovaskularne bolesti(KVB) i neurodegenerativnih poremećaja, ističući potrebu napredne primjene 3 PM.

2. Mitohondrijska oštećenja i povezana oštećenja

U eukariotskim organizmima mitohondriji imaju ključnu ulogu u staničnim funkcijama kao što su energetski metabolizam, biosinteza, ionska regulacija, oksidacija i/ili redukcija i signalni putovi povezani sa staničnom komunikacijom, starenjem, imunološkim odgovorima, apoptozom, preživljavanjem i smrću [12] . Glavne funkcije mitohondrija su sinteza ATP-a putem OXPHOS-a, oksidacija metabolita Krebsovim ciklusom i oksidacija masnih kiselina [20]. Mitohondrijski genom kodira ključne proteine ​​transportnog lanca elektrona (ETC) koji igraju bitnu ulogu u proizvodnji energije u aerobnim organizmima [21]. Ljudska mitohondrijska DNA (mtDNA) dvolančana je kružna molekula koja se sastoji od 16 569 parova baza [22]. U normalnim uvjetima mitohondriji sadrže višestruke kopije (100 do 10 000 po stanici) svoje DNK [23].

ETC je također izvor ROS-a i reaktivnih dušikovih vrsta (RNS), nusproizvoda OXPHOS-a koji uzrokuju oštećenje DNA, RNA i proteina [24]. Nemogućnost popravka ekscizijom baze (BER) da popravi oštećenu mtDNA dovodi do poremećaja ETC-a povezanog s proizvodnjom ROS-a (prikazano na slici 1). Nadalje, aktivnost ETC također može djelovati kao prediktor i cilj osjetljivosti na lijek (venetoklaks) u pacijenata s multiplim mijelomom [25]. Štoviše,oksidativni stresand insufficient DNA damage repair could increase DNA damage resulting in mitochondrial dysfunction in patients with depression. Therefore, a marker 8-oxoguanine of oxidative DNA damage obtained from fluid biopsies (blood, urine) could be beneficial for the prevention and prediction of neurodegenerative disorders such as mito chondriopathies [26]. Subsequently, extensive oxidative mtDNA damage manifests in several mitochondrial dysfunctions and diseases [27]. Mitochondrial dysfunctions can also be caused by mtDNA mutations, deletions, and impaired DNA replication (shown in Figure 1)[28]. For example, the mtDNA m.3243A>G mutacija može dovesti do kliničkih fenotipova povezanih s dva klinička sindroma: maternalno naslijeđeni dijabetes i gluhoća (MDD), te mitohondrijska encefalomiopatija, laktacidoza i epizoda slična moždanom udaru (MELAS) [29]. Štoviše, neke kliničke značajke mitohondrijskih sindroma povezanih s mutacijama mtDNA uključuju obiteljsku povijest majke zbog majčinog obrasca mitohondrijskog nasljeđa. Jednostavnost analize sekvenciranja mitohondrijskog genoma zbog dostupnosti konsenzusne ljudske sekvence mogla bi pomoći u prepoznavanju poremećaja mtDNA u smislu nasljeđa. Ostale mutacije mtDNA povezane s mitohondrijskom disfunkcijom stječu se tijekom života procesom starenja. Ove stečene mutacije mtDNA često su povezane s bolestima povezanim sa starenjem kao što je dijabetes. Stoga se napredak u razumijevanju osnovne mitohondrijske genetike smatra važnim alatom za analizu odnosa između nasljednih mitohondrijskih mutacija i fenotipova bolesti kroz identifikaciju stečenih mutacija mtDNA [30,31]. Štoviše, mitohondrijska disfunkcija može biti uzrokovana patogenim varijante nuklearnih gena povezanih s održavanjem mtDNA, uključujući one koji kodiraju enzime replikacije mtDNA, proteine ​​koji funkcioniraju u održavanju mitohondrijskog nukleotidnog fonda i proteine ​​koji sudjeluju u mitohondrijskom spajanju (prikazano na slici 1)[32]. Osim toga, proces starenja povezan je sa smanjenjem mitohondrijske biogeneze (fuzije i fisije), kao i s kritičnim procesom eliminacije disfunkcionalnih mitohondrija koji se karakterizira kao mitofagija [20]. Štoviše, incidencija i učestalost mutacija mtDNA značajno raste s godinama, pridonoseći staničnom starenju [33].

Kao što je gore razmotreno, oštećenja mitohondrija povezana su s različitim visoko heterogenim bolestima u smislu njihovih različitih kliničkih obilježja i genetske etiologije. Stoga analiza i/ili razjašnjenje molekularnih mehanizama povezanih s mitohondrijskim oštećenjima može predstavljati izazov za dijagnozu i daljnje kliničko liječenje [34]. Konačno, mitohondrijska disfunkcija obilježje je mnogih bolesti poznatih kao mitohondriopatije, uključujući maligne bolesti, KVB i neurodegeneraciju. Stoga je imperativ pronaći nove terapije usmjerene na mehanizme mitohondrijske bolesti.

2.1. Mitohondiopatije su uključene u razvoj raka

Mitohondriji imaju bitne funkcije u apoptotskim putovima i mehanizmima Warburgovog fenotipa, procesima koji su usko povezani sRak. Mitohondriji igraju bitnu ulogu u intrinzičnom putu apoptotičke stanične smrti povezane s permeabilizacijom vanjske membrane mitohondrija, otpuštanjem citokroma c, stvaranjem apoptosoma, aktivacijom kaspaze i staničnom smrću [35]. Izbjegavanje apoptoze je obilježje razvoja raka kod ljudi. Stanice raka iskorištavaju nekoliko strategija preživljavanja, uključujući aktivaciju anti-apoptotičke signalizacije i signalizacije za preživljavanje kroz inhibiciju mitohondrijske apoptoze. Stoga, intrinzični (mitohondrijski) apoptotski putevi predstavljaju obećavajuću metu za strategije protiv raka [36].

Godine 1956. Otto Warburg opisao je proces kojim stanice raka održavaju brzu proliferaciju; ovaj proces, poznat kao Warburgov efekt, karakteriziran je povećanim unosom glukoze i lučenjem laktata (aerobna glikoliza) čak i pod normoksičnim uvjetima, što sugerira da defekti u disanju mitohondrija mogu potaknuti nastanak tumora [37,38]. U sisavaca, modulacija protein kinaza (PK), kao što su PKL, PKR, PKM1 i PKM2, pojačava Warburgov učinak u stanicama raka [39]. Štoviše, smanjenje mtDNA dovodi do promjena u funkciji mitohondrija kod raka dojke, bubrega, prostate i drugih vrsta raka te bolesti povezanih sa starenjem, što naglašava ulogu mitohondrija u nastanku tumora [40-43]. Nadalje, različite mutacije u enzimima Krebsovog ciklusa, uključujući sukcinat dehidrogenazu (SDH), fumarat hidratazu (FH) i izocitrat dehidrogenazu 1 (IDH1) i 2 (IDH2), opisane su u stanicama raka [44]. SDH mutacije povezane su s aktivacijom puta hipoksije, što može promijeniti fuziju i fisiju mitohondrija, mitofagiju i OXPHOS. Osim toga, mutacije FH i IDH dovode do inicijacije tumora putem potiskivanja stanične diferencijacije, a mutacije IDH1 i DH2 uzrokuju pomak energije u stanicama raka [45,46]. Abnormalnosti u spomenutim enzimima Krebsovog ciklusa potiču karcinogenezu kroz proizvodnju jedno-metabolita, uključujući 2-hidroksiglutarat i citrat, povećanu oksidaciju masnih kiselina i indukciju epitelno-mezenhimalnog prijelaza (EMT) [47].

Štoviše, mutacije u mtDNA, posebno u genima za komplekse I, IⅢ, IV i V, koji su usko povezani s OXPHOS i redoks regulacijom, primijećene su u stanicama raka endometrija, vrata maternice, dojke i epitela jajnika [44,46,48]. ]. Konkretno, mutacije u kompleksu I povezane su s višim omjerom -ketoglutarat/sukcinat, koji potiče tumorigenezu destabilizacijom čimbenika 1 inducibilnog hipoksijom (HIF1) [49]. Iako mutacije u mtDNA dovode do mitohondrijske disfunkcije i potencijala za razvoj raka, te mutacije također utječu na ekspresiju nuklearnog gena putem retrogradne signalizacije [44].

2.2. Mitohondrijska disfunkcija u kardiovaskularnim bolestima

KVB su vodeći uzrok globalne smrtnosti i morbiditeta [50]. Mitohondriji imaju ključnu ulogu u homeostazi srca. Morfologija mitohondrija reagira na promjene u kardiomiocitima [51]. Mitohondrijske bolesti koje prvenstveno pogađaju srce povezane su s mitohondrijskim disfunkcijama, kao što su poremećaji u OXPHOS-u ili ETC-u[52]. Strukturne i funkcionalne promjene u mitohondrijskim organelama uzrokuju ishemijsku kardiomiopatiju, zatajenje srca i moždani udar [53].

Nadalje, poremećaji u dinamici mitohondrija, uključujući fuziju mitohondrija, fisiju, biogenezu i mitofagiju, dovode do razvoja i napredovanja kardiovaskularnih bolesti kao što su dijabetička kardiomiopatija, ateroskleroza, oštećenje od ishemije-reperfuzije, srčana hipertrofija i dekompenzirano zatajenje srca [54]. Nekoliko nuklearnih gena koji reguliraju održavanje i replikaciju mtDNA, uključujući mitohondrijski transkripcijski faktor A (TFAM), mtDNA polimerazu （POLG） i PEO1 （Twinkle）, promijenjeni su u KVB 【55】. Osim toga, mutacije mtDNA koje disreguliraju ekspresiju gena mtDNA potiču patogenezu moždanog udara i infarkta miokarda [56]. Štoviše, hipoksija uzrokuje promjene u staničnim mehanizmima koji dovode do oksidativnog stresa i posljedične mitohondrijske disfunkcije [57].

In patients with atherosclerosis and associated CVDs dysfunctional mitochondria affect cellular respiration and energy production and also act as dangerous ROS generators leading to the induction of apoptosis [58]. The accumulation of ROS and RNS in the heart by dysfunctional mitochondria is associated with several CVDs, including cardiomyopathies and heart failure [59,60]. Interestingly, ROS production caused by TFAM dysfunction is related to mtDNA damage and consequent cardiomyocyte cell cycle arrest resulting in lethal cardiomyopathy [61]. Moreover, the prognosis of cardiomyopathy is poor in children with mitochondrial diseases, especially those with mtDNA defects, including the m.3243A>G mutation in mitochondrially encoded tRNA-Leu(UUA/G)1(MT-TL1), the m.13513G>A mutation in mitochondrially encoded NADH: Ubiquinone oxidoreductase core subunit 5(MT-ND5), the m.8528T>Cmutation in the overlapping region of mitochondrially encoded ATP synthase membrane subunits 6(MT-ATP6) and 8(MT-ATP8), the m.3302A>G mutation in MT-ND1, the m.1644G>Mutacija u mitohondrijski kodiranoj tRNA valinu (MT-TV) i patogene mutacije u BolA članu obitelji 3 (BOLA3) i tafazzinu TAZ. Djeca sa spomenutim mitohondrijskim mutacijama imaju veći rizik od kardiomiopatije i povezane smrtnosti. Stoga bi genetička analiza s detaljnim fenotipiziranjem mitohondrijskih oštećenja mogla biti korisna za prognozu kardiomiopatije [62]. Štoviše, nekoliko mutacija nuklearnog gena može izravno utjecati na dišni lanac mitohondrija i njegove komponente. Promjene u genima kompleksa I (NDuFS1, NduFS2, NDUFS3), kompleksa IV (SURF1, SCO1, SCO2, COX10, COX15), kompleksa V (ATP12, TMEM70), mitohondrijske translacije (TACO1, EFG1) i biosinteze kardiolipina (TAZ) ) povezani su s kardiomiopatijom [59]. Nadalje, intermiofibrilarni mitohondriji predstavljaju dobro organiziranu mrežu dugih i gustih organela i kontraktilnih miofilamenata. U zatajenju srca, poremećaj fizičkih i kemijskih interakcija između intermiofibrilarnih mitohondrija i sarkoplazmatskog retikula smanjuje kontraktilnost kardiomiocita i uzrokuje staničnu smrt[63]. Štoviše, zatajenje srca može biti karakterizirano preopterećenjem mitohondrija kalcijem, većim oslobađanjem ROS-a i smanjenom proizvodnjom ATP-a [64]. Tijekom zatajenja srca, preopterećenje kalcijem obično povećava fisiju i disfunkciju mitohondrija. Naknadno, ti procesi dovode do smanjenja aktivnosti srca koje karakterizira smanjena sposobnost punjenja lijeve klijetke i izbacivanja krvi u skladu sa zahtjevima tijela. Ovaj metabolički zahtjev srca mogao bi biti povezan s promjenama u otkucajima srca, inotropnim stanjem miokarda i napetosti stijenke miokarda što u konačnici potiče ozljedu srca. Akumulacija kalcija također je povezana sa smanjenjem mitohondrijske energije (proizvodnja ATP-a) što dovodi do negativnih promjena u ETC i OXPHOS povezanih s stvaranjem ROS-a koji oštećuje stanice i indukcijom apoptoze [65]. Nadalje, kardiolipin je ključni mitohondrijski fosfolipid u unutarnjoj mitohondrijskoj membrani potreban za aktivnost ETC-a. Gubitak kardiolipina uzrokuje proizvodnju ROS-a povezanu s prekidom peroksidacije kardiolipina i otpuštanjem citokroma c što dovodi do apoptoze kardiomiocita. Kod zatajenja srca ovaj začarani krug dovodi do mitohondrijske disfunkcije i posljedične smrti kardiomiocita [66].

2.3. Mitohondriopatije u neurodegeneraciji

Normalna dinamika mitohondrija važna je za održavanje polariteta u visoko polariziranim neuronima [67,68]. Smrt neuronskih stanica u poremećajima mozga (neurodegeneracija) i ozljedama (neurotoksičnost i ishemija) povezana je s različitim promjenama u homeostazi i/ili funkciji mitohondrija koje uključuju promet, kontrolu kvalitete, promet, bioenergetiku, prijenos elektrona i signalizaciju [69]. Neuroni više ovise o OXPHOS-u kako bi ispunili svoje energetske potrebe nego druge vrste stanica [70]. Neurodegenerativne poremećaje također karakterizira postupno nakupljanje mutacija mtDNA koje potencijalno mogu smanjiti učinkovitost proizvodnje ETC i ATP i povećati proizvodnju ROS [71]. Viša razina ROS-a mogla bi uzrokovati daljnje mutacije mtDNA u "začaranom krugu" koji dovodi do smrti stanice [72]. Štoviše, abnormalnosti proteina tau (tau) povezanog s mikrotubulama primijećene su u raznim neurodegenerativnim poremećajima, uključujući Alzheimerovu bolest (AD), Parkinsonovu bolest (PD) i Pickovu bolest [73]. Mitohondrijska disfunkcija usko je povezana s tau patologijom kod AD; sugerira se da prekomjerna ekspresija hiperfosforiliranog i agregiranog taua oštećuje transport aksona i uzrokuje abnormalnu distribuciju mitohondrija [74].

Mitohondrijska disfunkcija i oksidativni stres pridonose AD i PD, dvjema najčešćim neurodegenerativnim bolestima povezanima sa starenjem [71]. AD, oblik senilne demencije, karakteriziran je nakupljanjem oštećenih mitohondrija tijekom starenja. Izvanstanično taloženje amiloidnih peptidnih (A) plakova i unutarstanično stvaranje neurofibrilarnih čvorova (NFI) događa se u cerebralnom korteksu bolesnika s AD-om [75]. Kod AD, oligomeri A s hiperfosforiliranim pTau uzrokuju gubitak sinaptičke funkcije i kognitivno oštećenje [76,77]. Nekoliko mutacija usko je povezano s funkcijom mitohondrija, uključujući one u genima koji kodiraju -amiloidni prekursorski protein (APP), presenilin 1(PSEN1) i 2(PSEN2) i apolipoprotein E(APOE4), dovode do razvoja AD-a. Razne missense ili delecijske mutacije mitohondrijskog APP uzrokuju nasljedni oblik AD[73]. Uz APP mutacije, mutacije u PSENI i PSEN2 uočene su u ranoj obiteljskoj AD [78]. Štoviše, doprinos APOE4 patogenezi AD povezan je s APOE4-posredovanim promjenama agregacije i uklanjanja A. APOE4 mutacije predstavljaju jedan od glavnih genetskih čimbenika rizika za sporadičnu AD s kasnim početkom [79].

Nadalje, patološka obilježja PD-a uključuju gubitak dopaminergičkih neurona u substanciji nigri i prisutnost krivo presavijenog -sinukleina (c-syn) u intra-citoplazmatskim inkluzijama poznatim kao Lewyjeva tjelešca [80]. PD proizlazi iz različitih mitohondrijskih disfunkcija, uključujući bioenergetske i transkripcijske nedostatke, te promjene u dinamici (fuziji ili fisiji), veličini, morfologiji, trgovini, transportu i kretanju. Bez sumnje, mutacije u mtDNA, nuklearnoj DNA i mitohondrijskim proteinima dobro su opisane u PD[81]. Stoga, mutacije ili poremećaji u E3 ubikvitin ligazi (Parkin), c-syn, proteinu povezanom s parkinom koji je uključen u oksidativni stres (DJ1), ubikvitin karboksi-terminalna hidrolaza L1 (UCHL1), auksilin (DNAJC6), navodna serin-treonin kinaza (PINKT), sinaptojanin1 (SYN1), serin peptidaza 2 (HTRA2) i endofilin A1 (SH3GL2) ometaju nekoliko mitohondrijskih funkcija i mogu uzrokovati razvoj PD [12].

3. Klasifikacija i funkcije flavonoida

Flavonoidi predstavljaju važnu klasu prirodnih tvari. Svi se flavonoidi sintetiziraju u biljkama kao bioaktivni sekundarni metaboliti i sadrže osnovni flavanski kostur koji se sastoji od 15-ugljikovog fenilpropanoidnog lanca (C6-C3-C6 sustav) s karakterističnom polifenolnom strukturom koja se sastoji od dva fenilna prstena i heterocikličkog piranskog prstena [82,83]. Flavonoidi se mogu podijeliti u šest velikih skupina: izoflavonoidi, flavanoni, flavanoli, flavanoli, flavoni i antocijanidini [84]. Dodatne manje klase flavonoida uključuju kalkone, dihidrokalkone, a auroni su kategorizirani u manje flavonoide [85,86]. Štoviše, flavonoida ima u izobilju u hrani biljnog podrijetla te se stoga konzumira kroz voće, povrće, orašaste plodove, sjemenke, žitarice, koru, korijenje, stabljike, cvijeće, čaj i vino [84]. Opće kemijske strukture [83] i ključni predstavnici šest glavnih klasa flavonoida [87,88] prikazani su na slici 2.

Flavonoidi imaju mnoga korisna svojstva, poput antioksidansa, hvatanja slobodnih radikala, hepatoprotektivnog, kardioprotektivnog, protuupalnog, imunomodulatornog, antiangiogenog, antivirusnog, antikancerogenog djelovanja i učinaka sličnih antidepresivima [82,89-91]. Različiti flavonoidi (vitexin i baicalin) i drugi fitokemijski spojevi kao što su kurkumin (diarilheptanoid), likopen (karoten) i ginsenosid (triterpeni), imaju neuroprotektivne učinke protiv ozljeda izazvanih ishemijom [92]. Štoviše, flavonoidi mogu modulirati nekoliko ključnih mitohondrijskih enzimskih putova [93]. Redoks potencijali povezani s kemijskom strukturom flavonoida omogućuju ovim spojevima da termodinamički čiste ROS, uključujući hidroksilne, superoksidne, alkoksilne, alkil-peroksilne i radikale dušikovog oksida [94]. S druge strane, oksidirani reaktivni nusproizvodi redoks i mehanizama čišćenja flavonoida kemijski destabiliziraju te spojeve [95]. Naime, redoks svojstva flavonoida variraju ovisno o staničnim uvjetima, dozi, vremenu liječenja, eksperimentalnom modelu, tumorogenom stanju i drugim čimbenicima. Pod specifičnim staničnim uvjetima kao što je pojava okolišnih čimbenika ili stresora, antioksidansi mogu djelovati i kao prooksidansi. Prooksidacijska aktivnost flavonoida, npr. luteolina i fisetina, može se karakterizirati sposobnošću podvrgavanja autooksidaciji kataliziranoj prijelaznim metalima za proizvodnju superoksidnih aniona [96,97]. Za određivanje statusa prooksidansa važno je procijeniti različite redukcijsko-oksidacijske markere kao što su glutation (GSH) u GSSG, NADPH u NAPD- i NADH u NAD- [98]. Prooksidativna svojstva flavonoida mogu uzrokovati oksidacijska oštećenja kroz reakcije s različitim biomolekulama, kao što su lipidi, proteini i DNA [99,100].

Flavonoidi općenito pokazuju nisku oralnu bioraspoloživost zbog svoje slabe topljivosti u vodi. Sastav njihovih izvora također može utjecati na njihovu bioraspoloživost. Stoga je mikrobiom crijeva ključan za apsorpciju i metabolizam flavonoida [101]. Najnižu bioraspoloživost imaju antocijanidini i proantocijanidini, dok najveću bioraspoloživost imaju kvercetin glukozidi, katehin, flavanoni, izoflavoni i galna kiselina [102]. Ovo je pitanje koje se mora razmotriti s biotehnološkog stajališta kako bi se povećala njihova bioraspoloživost i olakšala klinička primjena.

Flavonoidi daju vrijedan doprinos okvirima 3 PM. Uloga 3 PM-a je uvođenje prediktivnih analitičkih pristupa troškovno učinkovitom ciljanom prevencijom i personalizacijom medicinskih usluga. Predispozicije i rana dijagnostika, usmjerena na visokorizične pojedince, individualizirano profiliranje bolesnika i stratifikacija bolesnika mogli bi značajno poboljšati terapijske strategije za različite bolesti [12]. Unatoč gore navedenim ograničenjima, flavonoidi su ekološki prihvatljive i isplative tvari s minimalnim nuspojavama pri dugotrajnoj primjeni. Zdravstveni korisni učinci flavonoida obećavaju za koncepte 3 PM uključujući prediktivne pristupe, ciljanu prevenciju i personalizaciju medicinskih usluga, koji mogu pozitivno utjecati na preventivne i terapijske strategije, npr. antikancerogeni učinci flavonoida koji mogu inhibirati inicijaciju metastaza i njihovo širenje kod visokorizičnih osoba [86].