Genisteina jest izoflawonem sojowym, wykazującym plejotropowe efekty molekularne, takie jak hamowanie proliferacji komórek nowotworowych, działanie hamujące na funkcję białek regulujących cykl komórkowy, hamownie transdukcji sygnałów wewnątrzkomórkowych, hamowanie kinaz białkowych, hamowanie angiogenezy i działanie antyoksydacyjne. Dzięki temu może wpływać na rozwój chorób metabolicznych, zapalnych i nowotworowych oraz odgrywać rolę w zapobieganiu i leczeniu tych zaburzeń.
Genisteina funkcjonuje w literaturze naukowej, dokumentacji farmaceutycznej oraz piśmiennictwie branżowym pod wieloma nazwami. Poniżej zestawiono oficjalne oznaczenia stosowane w różnych kontekstach językowych i klasyfikacyjnych.
Genisteina to związek biologicznie aktywny, fitoestrogen zawarty w ziarnach soi. U roślin fitoestrogeny nie wykazują działania hormonalnego, ale pełnią funkcję ochronną w czasie trwania czynnika stresowego. Jako fitoaleksyny mają właściwości fungistatyczne, przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe i antyoksydacyjne. Genisteinę po raz pierwszy wyekstrahowano w 1899 r. z janowca barwierskiego (Genista tinctoria), gatunku rośliny z rodziny bobowatych (Fabaceae). Została również wyizolowana z bulionu pochodzącego z hodowli drobnoustrojów, takich jak Streptomyces sp., Pseudomonas sp.
Genisteina jest naturalnym izoflawonem należącym do flawonoidów – jednej z trzech klas fitoestrogenów. Zalicza się ją do związków biologicznie czynnych określanych mianem selektywnych modulatorów receptora estrogenowego (ang. selective estrogen receptor modulators, SERM).
Najważniejszym źródłem genisteiny w diecie człowieka są rośliny strączkowe: przede wszystkim soja i jej przetwory, w mniejszym stopniu bób i ciecierzyca. Dojrzałe ziarna soi mogą zawierać genisteinę w ilości od 5,6 do 276 mg/100 g. Szacuje się, że przyswajalność genisteiny po podaniu doustnym wynosi od 20 do 40%.
Metody inżynierii genetycznej pozwoliły na uzyskanie genisteiny z innych źródeł pokarmu. Dzięki klonowaniu enzymu – syntazy izoflawonowej (ang. isoflavone synthase, IFS) z bogatej w genisteinę odmiany soi, możliwe jest uzyskanie transgenicznego ryżu z 30-krotnie większą zawartością tego związku. Ponadto w trakcie procesu kiełkowania i fermentacji produktów sojowych wzrasta ilość genisteiny i pokrewnych aglikonów. Obecnie na rynku dostępne są suplementy zawierające syntetyczną genisteinę.
Naturalnie występującą formami genisteiny są 7-O-β-D-glukopiranozylogenisteina (genistyna) oraz jej estry z kwasami malonowym i octowym. Niegdyś uważano, że genisteina jest hydrolizowana przez enzymy bakterii jelitowych (β-glukozydazy) do form aktywnych – aglikonów, a stopień jej biodostępności determinowany jest przez odpowiedni skład ilościowy i jakościowy mikrobioty jelitowej. Obecnie wiadomo, że w układzie pokarmowym ssaków funkcjonuje system enzymatyczny hydrolazy laktazo-floryzynowej jelita cienkiego (ang. lactase phlorizin hydrolase of the small intestine, LPH), powszechnie znany jako enzym laktaza, który pozwala na uwolnienie aglikonów bez udziału mikrobiomu jelitowego. Po wchłonięciu genisteina ulega metabolizmowi jelitowo-wątrobowemu. W jelicie ulega reakcjom sprzęgania z kwasem glukuronowym (glukuronidacja) i w mniejszym stopniu z siarczanami (siarczanowanie). Po przetransportowaniu do wątroby glukuronid genisteiny może być wydalany wraz z żółcią do jelita, skąd ponownie może być wchłaniany i metabolizowany.
Genisteina wykazuje strukturalne podobieństwo do 17-β-estradiolu (E2), głównego żeńskiego hormonu płciowego. Dzięki obecności grupy fenolowej może łączyć się z receptorami w jądrze komórkowym i wywierać różne efekty metaboliczne. Genisteina może wpływać na funkcjonowanie wielu narządów poprzez interakcje z receptorami α-estrogenowymi (α-ER) – obecnymi w gruczole piersiowym, endometrium, jajnikach oraz z receptorami β-estrogenowymi (β-ER), występującymi głównie w naczyniach krwionośnych, mózgu, kościach. Genisteina może zarówno promować jak i osłabiać działanie hormonów, ponieważ w niskich stężeniach działa jak agonista (efekt estrogenowy), natomiast w wysokich jak antagonista (efekt antyestrogenowy) receptorów estrogenowych. Powinowactwo izoflawonu do izoform β-ER jest około 5-krotnie wyższe niż do izoform α-ER, przy czym w przypadku estradiolu powinowactwo do obu typów receptorów jest zbliżone. Genisteina, dzięki podobieństwu do estrogenów, może zmniejszać skutki menopauzy. Dowiedziono, że już pojedyncze zastosowanie syntetycznej genisteiny w dawce 30 mg/dobę może zmniejszać częstość uderzeń gorąca i długość ich trwania.
Wśród osób spożywających duże ilości produktów sojowych odnotowano mniejszą w stosunku do ogółu populacji zapadalność na choroby układu krążenia. Może to wynikać z właściwości przeciwmiażdżycowych i antyoksydacyjnych genisteiny. Polegają one odpowiednio na obniżeniu poziomu frakcji LDL (ang. low density lipoprotein, LDL) cholesterolu oraz zapobieganiu powstawania utlenionych form lipidów w szczególności oksydowanych form cholesterolu LDL (oksy-LDL), posiadających niekorzystne – aterogenne – działanie na naczynia krwionośne. Ponadto sugeruje się, że genisteina, dzięki podobieństwu strukturalnemu i funkcjonalnemu do estrogenów, może wywierać pozytywny wpływ na nabłonek naczyń krwionośnych poprzez pobudzenie licznie obecnych w nim receptorów β-estrogenowych. Tym samym może przyczyniać się do rozszerzenia naczyń i zmniejszenia ich sztywności, w efekcie działa hipotensyjnie.
Osteoporoza charakteryzuje się zmniejszeniem masy i zaburzeniem mikroarchitektury kostnej. Szczególnym przypadkiem jest osteoporoza pomenopauzalna, związana z niedoborem żeńskich hormonów płciowych (estrogenów). Praktyczne zastosowanie genisteiny wykazało, że może ona łagodzić objawy osteoporozy pomenopauzalnej i zmniejszać ryzyko związanych z nią złamań. Mechanizm korzystnego wpływu genisteiny na strukturę i gęstość mineralną kości polega na stymulowaniu tworzenia nowej tkanki kostnej poprzez promowanie proliferacji osteoblastów i apoptozy osteoklastów. Innym punktem uchwytu działania genisteiny jest hamowanie aktywności kinazy tyrozynowej związanej z receptorem estrogenowym. Skutkuje to wzrostem poziomu frakcji kostnej enzymu fosfatazy zasadowej (ang. bone alkaline phosphatase, b-ALP), która jest swoistym markerem procesu kościotworzenia.
Zastosowanie genisteiny w kontekście leczenia chorób neurodegeneracyjnych możliwe jest dzięki małym rozmiarom cząsteczki, które pozwalają na przekroczenie bariery krew-mózg. Działanie tego izoflawonu wspomaga procesy degradacji i usuwania białek, co zapobiega kumulowaniu się toksycznych związków w mózgu, takich jak agregaty α-synukleiny, β-amyloid, białko tau. Genisteina stymuluje autofagię i reguluje funkcje lizosomalne, a także redukuje stres oksydacyjny i stan zapalny związany z obecnością agregatów α-synukleiny, β-amyloidu, białka tau. Dzięki temu może przynieść korzyści w leczeniu chorób ośrodkowego układu nerwowego, w tym choroby Alzheimera.
Działanie cytostatyczne i cytotoksyczne genisteiny na komórki nowotworowe jest związane z hamowaniem aktywności enzymatycznej kinaz tyrozynowych. Właściwość ta prowadzi do zaburzenia przekaźnictwa sygnałów związanych ze wzrostem komórki oraz produkcją niezbędnej dla procesu replikacji topoizomerazy II, a tym samym do regresji nowotworu. Izoflawony, w tym genisteina, wykazując wyższe powinowactwo do β-ER niż do α-ER, mogą hamować niekontrolowaną proliferację komórek i kierować je na szlak programowanej śmierci (apoptozy). Jest to istotne w kontekście znaczenia suplementacji genisteiny w celu zniesienia efektu estrogenowego i obniżenia ryzyka rozwoju oraz zahamowania progresji niektórych typów nowotworów, w których stosunek α-ER do β-ER jest znacznie wyższy w porównaniu ze zdrową tkanką. Z uwagi na charakter zapalny środowiska guza nowotworowego, ważną cechą genisteiny jest jej działanie antyoksydacyjne, polegające na hamowaniu procesów utleniania i neutralizowaniu reaktywnych form tlenu (ang. reactive oxygen species, ROS). Co więcej, wyniki badań in vitro sugerują, że genisteina może hamować angiogenezę nowotworową poprzez obniżenie stężenia czynników regulujących ten proces, a mianowicie czynnika wzrostowego śródbłonków (ang. vascular endothelial growth factor, VEGF) oraz transformującego czynnika wzrostowego beta (ang. transforming growth factor β, TGF-β). Wskazują również na rolę genisteiny w zmniejszeniu ekspresji metaloproteinaz macierzy zewnątrzkomórkowej, co wiąże się ze zmniejszeniem zdolności do naciekania i przerzutowania, a więc inwazyjności nowotworu.
