12.1.2 Biologické funkce

V současné době se antokyany těší velkému nutričnímu zájmu díky svému přínosu pro lidské zdraví. V literatuře existuje mnoho důkazů o zdravotních přínosech, které poskytuje strava bohatá na antokyany (Fang, 2015; Fernandes et al., 2017; Jamar et al., 2017; Kong et al., 2003; Lila et al., 2016; Pojer et al., 2013; Santos-Buelga et al., 2014). První zprávy naznačovaly, že zdraví prospěšné účinky antokyanů jsou výhradně výsledkem jejich antioxidačních vlastností. Nedávné studie však vyhodnotily, že antokyany hrají roli také na protizánětlivých drahách, buněčné signalizaci a genové expresi (Lila et al., 2016).

Antokyany mají silnou antioxidační kapacitu, takže by potenciálně mohly zabránit poškozením způsobeným volnými radikály. Jejich chemická struktura je adekvátní k tomu, aby darovaly vodíky nebo elektrony volným radikálům, a také k jejich vychytávání a přesunu prostřednictvím své aromatické struktury. Jsou schopny vychytávat širokou škálu reaktivních kyslíkových (ROO-, O2, O2–, OH-), dusíkových (NO-) a chlorových forem a alkylových a peroxylových volných radikálů za vzniku stabilního fenoxylového radikálu. Antioxidační kapacita vyplývá z přítomnosti hydroxylových skupin v polohách 3′ a 4′ kruhu B, které zajišťují stabilitu vznikajícího radikálu. Volné hydroxylové skupiny v polohách 3 (kruh C) a 5 (kruh A) navíc působí jako donory elektronů (Heim et al., 2002). Studie in vitro prokázaly, že antioxidační účinek antokyanů závisí na jejich chemické struktuře a účinnost se zvyšuje při zvyšování počtu hydroxylových skupin v kruhu B. Antioxidační aktivita kyanidinu však klesá s přítomností glykosidových skupin v poloze 3 kruhu C (Seeram a Nair, 2002). Kromě toho ovlivňuje antioxidační vlastnosti katecholová část v kruhu B, oxoniový iont v kruhu C, jakož i způsob hydroxylace a methylace, acylace a glykosylace (Pojer a kol.,

Různé studie vyhodnotily, že oxidační aktivita antokyanů a aglykonů je rovnocenná oxidační aktivitě klasických antioxidantů, jako jsou vitaminy C a E; také se zdá, že jsou lepšími antioxidanty než α-tokoferol (Fukumoto a Mazza, 2000). Heinonen et al. (1998) navíc prokázali lineární korelaci mezi obsahem antokyanů a antioxidačním účinkem u některých druhů ovoce, jako jsou ostružiny, červené maliny, černé maliny a jahody. Testy in vivo provedené se zdravými dobrovolníky ukázaly, že denní příjem antokyanů z dužiny a šťávy acai vyvolává antioxidační aktivitu v plazmě a moči (Mertens-Talcott et al., 2008). Dobrovolníci si ráno po nočním lačnění vzali 7 ml/kg produktů z bobulí acai a během 12 a 24 hodin po konzumaci byly analyzovány vzorky plazmy a moči, které odhalily zvýšení antioxidační aktivity.

Zánět je ochranná reakce tělesných tkání na škodlivé podněty, jako jsou patogeny, poškozené buňky nebo dráždivé látky. Stimulace zánětu je způsobena enzymy cyklooxygenázy (COX), které přeměňují kyselinu arachidonovou na prostaglandiny. Exprese izozymu COX-1 je běžná ve většině tkání; COX-2 je však v zánětlivých buňkách regulována a tato regulace je zprostředkována cytokiny (Bowen-Forbes et al., 2010). Bylo zjištěno, že extrakty bohaté na kyanidin-3-glukosidy mají vliv na expresi genů, které regulují imunitní, zánětlivé a apoptotické procesy; tento účinek byl pozorován, když kyanidin ovlivňuje NF-κB, proteinový komplex, který má důležitou roli v transkripční aktivitě probíhající v jádře (Pascual-Teresa, 2014). Tento účinek souvisí také se snížením regulace COX-2 a syntázy oxidu dusnatého (iNOS), které jsou zodpovědné za protizánětlivou a imunitní odpověď na různé induktory. Některé studie prokázaly inhibiční účinek antokyanů: Bowen-Forbes et al. (2010) pozorovali, že extrakty z jamajských Rubus spp. vedly k mírné inhibiční aktivitě COX (27,5-33,1 %) při koncentracích 100 μg/ml v hexanu v testech in vitro. Intuyod et al. (2014) poskytli extrakt bohatý na antokyany (kyanidin a delfinidin) křečkům v experimentu in vivo a zjistili, že antokyany snižují akumulaci fibrózní tkáně a snižují úroveň zánětu bez vlivu na motorické funkce. Bylo prokázáno, že delfinidin a kyanidin inhibují expresi COX-2, zatímco pelargonidin, peonidin a malvidin nikoli (Pojer et al., 2013).

Antokyany mají antioxidační kapacitu, která souvisí s jejich preventivní funkcí při různých onemocněních, která vznikají přítomností reaktivních oxidativních forem způsobujících poškození buněk na různých místech, jako jsou membrány, cytoplazma a jádro. Vzhledem k jejich protizánětlivé aktivitě by se antokyany mohly podílet na léčbě onemocnění zahrnujících zánět tkání. Přínosy byly pozorovány při prevenci nebo léčbě neinfekčních chronických onemocnění, jako jsou kardiovaskulární, neurologické a kognitivní změny, rakovina, obezita nebo cukrovka, a také při dalších patologických procesech, jako je stárnutí nebo změny zraku.

Řada studií prokázala, že konzumace polyfenolů snižuje výskyt ischemických chorob srdečních, které jsou způsobeny agregací krevních destiček, hypertenzí, vysokým plazmatickým cholesterolem v lipoproteinech o nízké hustotě (LDL) a dysfunkcí cévního endotelu. Kardioprotektivní účinek antokyanů může souviset se zvýšením antioxidační kapacity séra, která chrání před oxidací LDL, a protizánětlivou a protidestičkovou aktivitou (Erlund et al., 2008; Thompson et al., 2017). Někteří autoři hodnotili vliv antioxidační aktivity bobulovin na oxidaci LDL a získali, že extrakt z aronie a hroznů snižuje hladinu celkového cholesterolu, LDL a triglyceridů, zatímco zvyšuje hladinu cholesterolu v lipoproteinech o vysoké hustotě (HDL) (Kong et al., 2003; Valcheva-Kuzmanova et al., 2007), a tím zabraňuje ateroskleróze. Hassellund et al. (2013) pozorovali u mužů s prehypertenzí po příjmu antokyanů zvýšení HDL cholesterolu a cukru v plazmě a také zvýšení polyfenolů v plazmě, ačkoli žádný jiný příznivý účinek v krátkodobém horizontu pozorován nebyl. Thompson et al. (2017) hodnotili účinek suplementace antokyanů (320 mg/den) u 26 protrombotických jedinců s nadváhou a obezitou a pozorovali snížení tvorby agregátů krevních destiček o 29 %.

Antimutagenní a antikarcinogenní vlastnosti antokyanů byly odhaleny ve vysokém počtu testů in vitro a in vivo. Prevence vzniku rakoviny je zásadní a identifikace sloučenin, které mohou inhibovat množení nádorových buněk, může být klíčovým procesem. Za tímto účelem by měla být kontrolována produkce hydroperoxidu nebo přírůstek syntézy DNA. Bylo prokázáno, že antioxidační kapacita antokyanů snižuje hladinu hydroperoxidu v testech in vivo, když byli potkani po dobu 12 týdnů udržováni na dietě s nedostatkem vitaminu E, aby se zvýšila náchylnost k oxidačnímu poškození, a poté jim byly znovu podávány antokyanidinové extrakty. Konzumace antokyanů zlepšila antioxidační kapacitu plazmy a snížila koncentrace hydroperoxidu a 8-oxo-deoxyguanosinu v játrech, což jsou indikátory peroxidace lipidů a poškození DNA (Ramírez-Tortosa et al., 2001).

Různé studie vyhodnotily, že některé extrakty z bobulí a izolované antokyany pomáhají předcházet neurologickým a kognitivním změnám. Předpokládá se, že antokyany mohou mít ochranné účinky na poznávání, včetně paměti a exekutivního zpracování, a to buď přímým účinkem na mozkové funkce, nebo nepřímo snížením krevního tlaku (Kent et al., 2017). Antokyany procházejí hematoencefalickou bariérou a spojují se s molekulou DNA v hipokampu a mozkové kůře, čímž ji stabilizují proti oxidačnímu poškození (Passamonti et al., 2005). Shukitt-Hale et al. (2005) prokázali, že při doplňování stravy potkanů o jahody a borůvky lze zlepšit kognitivní chování a neuronální funkce. Kent et al. (2017) prokázali, že každodenní konzumace třešňové šťávy bohaté na antokyany zlepšila verbální plynulost a také krátkodobou a dlouhodobou paměť 49 starších osob (+ 70 let) s mírnou až středně těžkou demencí.

Uvádí se, že antokyany mají schopnost zlepšovat zrak, a to několika způsoby: (i) zlepšení nočního vidění díky zvýšení obsahu pigmentů v sítnici; (ii) zlepšení cirkulace v kapilárách sítnice; (iii) snížení degenerace a diabetické retinopatie; (iv) prevence glaukomu a dalších onemocnění zraku (Pojer et al., 2013). Ohgami et al. (2005) podávali výtažky bohaté na antokyany potkanům s oční vadou, přičemž pozorovali snížení zánětu a zvýšení zrakové ostrosti. Nedávno Nakamura et al. (2014) hodnotili účinek delfinidin 3,5-O-diglukosidu, obsaženého v bobulích maqui, na prevenci onemocnění suchého oka. Bylo zjištěno, že antokyanin potlačuje tvorbu reaktivních forem kyslíku z tkáně slzných žláz a zachovává sekreci slz.

Obezita je zánětlivé onemocnění spojené s nerovnováhou příjmu/odběru energie a je charakterizováno nadměrným hromaděním tukové tkáně; hypertrofie tukové tkáně vede k metabolickým dysfunkcím prostřednictvím produkce adipocytokinů. Diabetes 2. typu je spojen s nedostatkem inzulinu, který způsobuje vysokou hladinu glukózy v krvi. Antokyany interagují s adiponektinem, který je jedním z nejdůležitějších adipocytokinů, a tlumí tak dysfunkci adipocytů (Jamar et al., 2017; Gowd et al., 2017). Tsuda a spolupracovníci (2004, 2006) experimentovali s adipocyty izolovanými z tukové tkáně potkanů a lidí a pozorovali, že antokyany zvyšují sekreci adipocytokinů (adiponektinu a leptinu), ačkoli mechanismus by měl být objasněn. Na druhé straně bylo prokázáno, že vysoký počet polyfenolů, včetně kyanidinu, inhibuje syntézu α-glukosidázy, což je jeden z klíčových enzymů zodpovědných za trávení sacharidů v potravě na glukózu. Inhibice snižuje koncentraci glukózy v krvi, a tím i riziko vzniku cukrovky (Tadera et al., 2006).

Antokyany mají antioxidační kapacitu, která je zodpovědná za jejich antiagingové vlastnosti, protože nejpřijatelnější teorií stárnutí je poškození DNA, proteinů, lipidů a dalších buněčných složek volnými radikály/oxidačním stresem (Soto et al., 2015). Několik studií prokázalo vliv konzumace antokyanů na prevenci stárnutí kůže a mozku (Rojo et al., 2013; Soto et al., 2015; Wei et al., 2017).

.