Antocianinele din fructe si legume

Antocianinele din fructe si legume

Introducere

Unele rapoarte media pe teme de sanatate implica faptul ca o dieta bogata in fructe si legume colorate este panaceul nutritional intr-o societate marcata de probleme, cum ar fi obezitatea, ateroscleroza si cancerul. Interesul pentru nutritie si dietele specifice pentru cauzele si prevenirea cancerului este in continua crestere [1]. Flavonoidele sunt foarte comune in diete si subiectul principal in acest studiu. Probele preclinice arata ca unele flavonide pot intarzia sau distruge carcinogeneza la soareci. Exemplele includ isoflavone genisteina din soia, flavonolul quercetin din ceapa si flavone apigenina din frunzele legumelor. Antociani sunt flavonoli, care apar in regnul vegetal si confera coloratie rosie stralucitoare sau o coloratie albastra stralucitore pe boabe si pe alte fructe si legume. Ce face antociani deosebiti de interesanti vis-a-vis de alte flavonoide este faptul ca acestea apar in dieta la concentratii relativ ridicate. Aportul zilnic de antociani in dieta a fost sugerat de catre SUA, sa fie intre 180-215 mg/zi [2], in schimb, aportul zilnic de alte flavonoide dietetice, inclusiv genisteina, quercetin si apigenina este estimata a fi doar 20-25 mg/zi. Antocianidinele gasite in plantele superioare sunt cianidina, delfinidina, malvidina, pelargonidina, peonidina si petunidina (a se vedea Figura 1, pentru structuri), cu o distributie in natura de 50%, 12%, 12%, 12%, 7% si 7 %, si apar aproape exclusiv in antocianine [3].

Fig.1. Structuri ale antocianidinelor

Dovezile epidemologice

Care este dovada care sa sustina ideea ca fructele si legumele colorate, adica produsele alimentare care contin niveluri ridicate de antocianine, poseda intarzierea cancerului sau poseda proprietati preventive? Desi sunt vagi datele epidemologice, exista rapoarte care fac aluzie la potentialul lor anti-carcinogenitate. Intr-un grup de persoane in varsta, care au consumat cantitati mari de capsuni, ratia sansei de a dezvolta orice fel de cancer, a fost de 0,3, comparativ cu subiectii care s-au abtinut de la consumul de capsuni [4]. Consumul din fructe si legume colorate, a fost asociat de asemenea, cu un risc redus de cancer la san [5] si al reaparitiei polipului colorectal [6]. Produsele alimentare in care se gasesc antocianinele au fost asociate cu un risc scazut de boli cardiace coronariene. Ele s-au dovedit a avea efecte benefice pentru mai multe parti ale organismului [7], inclusiv sistemul nervos central, al ochiilor si se considera a fi benefce in scaderea riscului de boali cardiovasculare.

Propietati chimice

Cele mai comune componente in zahar ale antocianinelor sunt glucoza, galactoza si arabinoza, care sunt, de obicei, conjugate cu o molecula antocianidina prin intermediul gruparii hidroxil C3 in inelul C. Unele antocianine cuprind mai multe parti de zahar care implica functionalitatile hidroxil din molecula de aglicon, alta decat cea de la C-3. Antociani sunt extrem de solubil in apa si sa apar in diferite conformatii dependente de pH, cu diferite culori sau intensitati de culori (Figura 2).

Fig.2. Dependentele de pH in conformitate cu rearanjarea moleculelor de antociana din zahar pentru C3. Conformerul care predomina depinde de pH. La antocianine pH-ul neutru apare ca o calcona cu un inel deschis C (i). In conformitate cu conditiile acide usoare, inelul este inchis pentru a forma o baza de pseudo carbinol (ii). In acid puternic (pH= 2), inelul C dobandeste aromaticitate, implicand un cation flavilium, care confera culoare intensa pe molecula (iii). In alcaline, oxidarea inelului A genereaza o structura quinoidala cu eliminarea incarcaturii pozitive, aceasta specie este, de asemenea colorata (iv). Inelul calcon deschis poate fi reformat la pH neutru.

Desi stabilitatea cationului flavilium, stabilita prin spectrofotometria UV-Vis, este compromisa de cresterea pH-lui [8, 9], diferitele manifestari ale implicatiilor conformationale ale antocianinelor pentru activitatea farmacologica sunt neclare.

Proprietatile chemopreventive de cancer la animale

Exista, opt rapoarte in care capacitatea antocianinelor de a interfera cu carcinogeneza la animale. In cadrul unei anchete comparative la soarecii Apc^Min, animalele au primit fie un amestec de antocianine la 800 mg /l, fie cianidina pura la 200 mg /l cu apa potabila, sau tarta de cirese adauga la dieta (200 g /kg dieta). Aceste sume corespund unor doze de aproximativ 2,4 si 0,6 mg antocianine /animal /zi sau 600 mg de cirese tarta / animal / zi, pe baza aportului mediu zilnic de alimentatie si apa. La soarecii care au primit aceste interventii, numarul de adenom cecal a fost redus, comparativ cu animalele pe dieta sau cele de control care au primit steroidale anti-inflamatoare [10]. Numarul adenoamelor intestinale nu a fost semnificativ influentat de antocianine. Soarecii Apc^Min purtand o gena a mutatiei APC si dezvoltand adenoame in tractul intestinal mic, sunt considerati a fi asemanatori in multe privinte cu omul [11]. Un studiu recent efectuat in laborator, sugereaza o moderatie, dar si o reducere semnificativa a numarului de adenome intestinale la soarecii Apc^Min care au primit in dieta lor fie un continut de extract de afine antocianine ori cianidin-3-glucozide pur la 0,1% (m/m). Aceasta concentratie se traduce intr-o doza de aproximativ 3.0 mg antociani /soarece /zi [12].

Extractul comercial bogat in antocianina disponibil in afine sau in mustul din struguri, a fost comparat in privinta efectului acestuia asupra azoximetanului indus de colon la sobolani [13]. La animalele care au primit aceste extracte de 4 g/kg de alimente (o doza de aproximativ 35 mg /animal / zi), numarul de focare aberante a fost redus in mod semnificativ in comparatie cu sobolani de controlul.

Femelele sobolani, la care formarea de tumori mamare au fost induse prin expunerea la 7,12-dimetilbenzen si antracen, au primit suc de struguri in apa de baut, continand 15 antocianine diferite, la doze de aproximativ 10, 15 sau 20 mg antociani /sobolan /zi [14]. La

animalele care au consumat suc, incidenta, multiplicitatea si greutatea finala a tumorilor mamare au fost reduse in comparatie cu sobolanii care au consumat doar apa potabila [14]. Acest studiu a fost proiectat cu animale de control adecvate, pentru a se elimina preventiv eliminarea oricarui efect potential de zaharuri sau acizi organici continuti in suc, astfel incat eficacitatea observata a fost, probabil, mediata de antocianinele din struguri.

Colorantii derivati din cartofi dulci violeti, varza rosie si porumb violet, fiind sunt bogati in antocianine, li s-a demonstrat ca inhiba chimicale induse de carcinogeneza pe un model de sobolani [15,16]. Adenoamelor si adenocarcinoamelor de colon au fost induse in tratamentul cu 1,2 - dimetil hidrazina (DMH), astfel incidenta tumorilor a fost majorata in suplimentarea dietei cu agentul cancerigen heterociclic 2-amino-1-metil-6-penlimidazo [4,5-b] si piridina (PhIP). Sobolanii care au ingerat colorantii din cartofii dulci voleti, porumb violet sau varza rosie, in dieta, in doze de aproximativ 490, 233 sau 620 mg antocianine/sobolan/zi, impreuna cu PhIP (0,02%), incidenta si pluralitatea adenoamelor si ale adenocarcinoamelor au fost semnificativ mai scazute in comparatie cu sobolanii de controlul.

Consumul de zmeura neagra liofilizata de sobolani la aproximativ 0.38, 0,75 sau 1,5 g/animal /zi a scazut multiplicitatea azoximetanelor induse de focarele aberante cu 21-36%, iar cea a adenocarcinoamelor cu 28-80% [17]. Acest efect protector a fost insotit de o reducere semnificativa a nivelurilor urinare de 8-hidroxi-2^/-deoxiguanosina, care este un marker oxidativ al afectarii ADN-ului.

Antocianinele au fost de asemenea dovedite in prevenirea cancerul de piele la rozatoare [18]. Pielea carcinogena a fost initiata la femelele de soareci CD-1 cu 7,12-dimethilbenzen, antracen si promovat de 12-O-tetradecanoil-porbol-13-acetat (TPA). Aplicarea tipului de antocianine care contine extract de rodie, a determinat o intarziere in initierea de tumori cutanate, cat si in scaderea incidentei de tumori cutanate [18]. Atenuarea tumorii a fost insotita de inhibarea esterului, indus de evenimentele biochimice , inclusiv fosforilarea ERK1 /2, si JNK1 /2, activarea NFkB-lui si a IKK-lui si degradarea IKB-lui.

Efectele farmacologice in vitro

Studiile, in care efectele antocianidinelor asupra cresterii celulare sau studiile pe evenimentele celulare care au legatura cu promovarea sau progresia tumorii, care au fost investigate, sunt rezumate in Tabelul 1. In ceea ce priveste inhibarea supravietuirii celulelor neoplazice, anthocianidina a demonstrat o potenta mai mare decat omologul sau glicozilat. Antocianidinele s-au dovedit a inhiba cresterea fibroblastelor embrionare si a celulelor canceroase umane derivate din tesuturile maligne (a se vedea Tabelul 1) dintr-o varietate de origini, inclusiv pulmonar, san, uter, si colon [3,19-23]. Printre anthocianidine, delfinidina poseda cel mai mare inhibitor de activitate de crestere. Aceasta consta intr-un factor determinant structural in activitatea anti-proliferativa, sugerand dependenta de potenta cu privire la prezenta gruparilor hidroxil pe inelul B alei moleculei antocianidina. Incompatibila cu dispozitiile prezentului, se constata ca, in unele tipuri de celule potenta malvidina a fost echivalenta cu, sau mai mare decat cea a delfinidinei [20-23].

Antocianidina care contine extracte de struguri, de afine la 25-75 lg/ml inhiba cresterea cancerului de colon, a celulelor maligne HT29 , dar nu si cea a derivatelor non-maligne din celulele colonului NCM460 [24].

Antocianinele pot interfera cu activitatile biochimice care au legatura cu promovarea sau progresia afectiuni maligne, cum ar fi cele mediate prin enzime ciclooxigenaze (COX), kinaze, tirozina si fosfodiesteraze (Tabelul 1).

Tabelul 1.

Rezumatul efectelor de inhibare a cresterii ale antocianinei si extractele bogate din antocianina

Antocianinele putand interfera cu activitatile biochimice, au legatura cu promovarea sau progresia afectiunii maligne, cum ar fi cele mediate prin enzimele ciclooxigenate (COX), kinaze tirozina si fosfodiesteraze [25-27]. Mai multe rapoarte sugereaza ca antocianidina poate inhiba, antocianinele si anumite extracte din fructe [28-30]. De exemplu, antocianinele 40 μM inhiba activitatile enzimelor purificate COX, preparate intr-un sistem de celule-libere, cu cianidina, fiind cel mai puternic congener, capabil sa scada activitatile lui COX-1 si COX -2 cu 52% si 74% [30]. Capacitatea delfinidiei de a regla COX-2 poate sa fie, consecinta suprimarii esterului lipopolisaccaride indusa de degradarea IjB-lui si activarea IKK-lui si NFjB-lui [18, 31].

In ceea ce priveste efectul acestora asupra ciclului celular, s-a dovedit ca antocianidinele intrerup ciclul celular de la G1 sau G2/M, care ar putea contribui la inducerea apoptozei [14,20,22,35,36]. In termeni ai relatiei activitate-structura, gruparea hidroxil din inelul B confera activitate mai mare, masurata in celulele canceroase umane pe molecula de anthocianidina, decat cea ale gruparilor metoxil [20]. In cele din urma, extrasul de mure a demonstrat activitate antioxidanta puternica corelata cu continutul antocianinei [37-39].

Farmacocinetica pre-clinica si clinica

Dovezile prezentate pe scurt mai sus si anume ca antocianidinele sunt mai puternice in anumite activitati decat omologii lor. Prin urmare, o intrebare cruciala in ceea ce priveste proprietatile farmacocinetice ale antocianinelor, este daca sunt supuse, deglicozilarii metabolice in organismele mamiferelor. S-a sugerat ca vilozitatile intestinale pot cataliza hidroliza antocianinei pentru a genera agliconul [48-52], dar au lipsit dovezi concludente pentru aceasta ipoteza. Doua studii recente efectuate pe sobolani au sprijinit ideea ca ar putea exista hidroliza in vivo. Intr-un studiu, animalele au primit cianidin-3-glucozida oral sau intravenos. Numai sobolanii care au primit doza orala au aratat semne de cyanidin-3-glucuronid in plasma [52]. Prezenta conjugatului glucuron implica formarea intermediara a agliconului. Absenta din plasma al cianidin-3-glucuronida dupa administrarea intravenoasa sugereaza ca formarea agliconului este o consecinta a metabolismului, fie de catre microflora intestinala, fie de mucoasa intestinala. Intr-un alt raport recent, cianidina a fost identificata fara greseala prin spectrometria de masa in analiza HPLC la sobolanii care au primit extract de mure, continand in principal cianidin-3-glucozida [53].

Metabolismul antocianinelor a primit o atentie speciala atunci cand au fost administrate la om, sub forma de extracte din boabe.

Rezultatele duc la sugestia ca dozele mici de antocianine raman metabolizate in mucoasa intestinala, in timp ce la dozele mai mari are de castigat metaboliza hepatica, fiind o diferenta importanta care ar putea afecta profilul de excretie al antocianinelor.

Alte studii ale biodisponibilitatii si farmacocineticii antocianinei, s-au efectuat la femeile varstnice. Au fost comparate in studiu estrasul de mure si de soc [48]. Concentratia urinara ale antocianinelor dupa consumul de mure fost mult mai mica decat cea dupa ingestia extractului de soc [56]. Rezultatele obtinute cu ajutorul testului ORAC, care reflecta proprietatile antioxidante, sugereaza o corelatie pozitiva intre continutul antocianinei serice si statutul antioxidant [40]. Se faca aluzie la utilitatea potentiala a capacitatii antioxidante ca un marker farmacodinamic de eficacitate al antocianinelor [57].

Concluzii

Antocianinele, in special antocianidinele, poseda o varietate de proprietati farmacologice, facandu-le interesante ca agenti potentiali chemopreventivi de cancer. Ele apar in fructe si legume in cantitati relativ mari. Studiile farmacocinetice rezumate mai sus sugereaza ca antocianinele sunt usor de ingerat datorita surselor sale naturale. Problemele care raman nerezolvate sunt daca aceste niveluri sunt suficiente pentru exercitarea de efecte anticarcinogenice si daca antocianinele exercita eficacitatea chemopreventiva sau trebuie sa fie supuse la hidroliza omologilor sai. Antocianidinele s-au dovedit a inhiba supravietuirea celulelor maligne. Desi studiile disponibile in prezent, ofera sugestii la utilitatea potentiala a antocianilor ca interventii chemopreventive de cancer, totusi fiind necesare studii suplimentare pentru a ajuta la dezvoltarea acestora. Doua tipuri de astfel de investigatii par deosebit de importante. In primul rand, diferenta potentei farmacologica intre derivatele ale antocianilor trebuie sa fie definite in continuare, pentru a le permite stabilirea prioritatilor care urmeaza sa fie facute cu privire la antocianidina si / sau antocianinei. In al doilea rand, studiile ar trebui sa se concentreze pe tipurile de tesuturi, care pot fi deosebit de sensibile la prevenirea cancerului de catre antociani.

Rezultatele unui astfel de studiu impreuna cu cele prezentate mai sus, ofera baza stiintifica in sprijinirea ideei ca ingestia a cinci portii de fructe colorate pe zi este foarte buna pentru organism, deoarece poate preveni cancerul.

Se constata ca stabilitatea antocianilor este influentata de natura si concentratia solventilor organici (etanol, acetona, eter dietilic, butanol, alcool izoamilic, etilacetat etc.) si a sorbantilor solizi (schimbatori de ioni, celuloza, silicagel). Au fost calculate caracteristicile cinetice ale proceselor de degradare a antocianilor (ordinul de reactie, energia de activare, timpul de injumatatire). Ordinul de reactie de degradare in faza lichida depinde de natura si de concentratia solventului.