12.1.2 Biologiske funktioner

Anthocyaniner har i dag stor ernæringsmæssig interesse på grund af deres bidrag til menneskers sundhed. Der er masser af beviser i litteraturen for de sundhedsmæssige fordele, som en anthocyaninrig kost giver (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). Tidlige rapporter antydede, at de sundhedsfremmende virkninger af anthocyaniner udelukkende var et resultat af deres antioxidante egenskaber. Nyere undersøgelser har imidlertid vurderet, at anthocyaniner også spiller roller på antiinflammatoriske, cellesignalering og genekspressionsveje (Lila et al., 2016).

Anthocyaniner har en stærk antioxidantkapacitet, således at de potentielt kan forebygge skader relateret til frie radikaler. Deres kemiske struktur er tilstrækkelig til at donere hydrogener eller elektroner til frie radikaler, samt til at fange og flytte dem gennem deres aromatiske struktur. De er i stand til at fjerne en lang række reaktive oxygen- (ROO-, O2, O2–, O2–, OH-), nitrogen- (NO-) og klor-arter samt alkyl- og peroxylradikaler og genererer et stabilt phenoxylradikal. Antioxidationskapaciteten skyldes tilstedeværelsen af hydroxylgrupper i position 3′ og 4′ i B-ringen, som giver stabilitet til det dannede radikal. Desuden fungerer frie hydroxylgrupper i position 3 (ring C) og 5 (ring A) som elektrondonorer (Heim et al., 2002). In vitro-undersøgelser har vist, at anthocyaniners antioxidante virkning afhænger af deres kemiske struktur, og at effektiviteten øges, når antallet af hydroxylgrupper i ring B øges. Cyanidins antioxidante aktivitet falder imidlertid med tilstedeværelsen af glykosidgrupper i position 3 i ring C (Seeram og Nair, 2002). Desuden har catecholdelen i B-ringen, oxoniumionen i C-ringen samt hydroxylerings- og metyleringsmønsteret, acyleringen og glykosyleringen indflydelse på antioxidantegenskaberne (Pojer et al, 2013).

Diverse undersøgelser har vurderet, at den oxidative aktivitet af anthocyaniner og aglyconer svarer til den af klassiske antioxidanter såsom C- og E-vitamin; de synes også at være bedre antioxidanter end α-tocopherol (Fukumoto og Mazza, 2000). Heinonen et al. (1998) påviste desuden en lineær sammenhæng mellem antocyaninindholdet og antioxidantvirkning i visse frugter som f.eks. brombær, røde hindbær, sorte hindbær og jordbær. In vivo-tests udført med raske frivillige har vist, at det daglige indtag af anthocyaniner fra acai-pulp og -saft giver antioxidantvirkning i plasma og urin (Mertens-Talcott et al., 2008). De frivillige havde indtaget 7 mL/kg acai bærprodukter om morgenen efter natlig faste, og plasma- og urinprøver blev analyseret i løbet af 12 og 24 timer efter indtagelsen, hvilket afslørede en stigning i den antioxidante aktivitet.

Inflammation er den beskyttende reaktion fra kroppens væv på skadelige stimuli, såsom patogener, beskadigede celler eller irriterende stoffer. Stimuleringen af inflammation skyldes cyclooxygenase (COX)-enzymer, der omdanner arachidonsyre til prostaglandiner. Udtrykket af COX-1-isoenzym er almindeligt i de fleste væv; COX-2 er imidlertid opreguleret i betændte celler, og denne regulering formidles af cytokiner (Bowen-Forbes et al., 2010). Cyanidin-3-glucosidrige ekstrakter har vist sig at have en effekt på ekspressionen af gener, der regulerer immun-, inflammatoriske og apoptotiske processer; denne effekt er blevet observeret, når cyanidin påvirker NF-κB, et proteinkompleks, der har en vigtig rolle i den transkriptionelle aktivitet, der finder sted i kernen (Pascual-Teresa, 2014). Denne effekt er også blevet relateret til en nedregulering af COX-2 og nitrogenoxidsyntase (iNOS), der er ansvarlig for antiinflammatorisk og immunrespons over for forskellige induktorer. Nogle undersøgelser har påvist den hæmmende virkning af anthocyaniner: Bowen-Forbes et al. (2010) observerede, at ekstrakter af de jamaicanske Rubus spp. resulterede i moderat COX-hæmmende aktivitet (27,5-33,1 %) ved koncentrationer på 100 μg/mL i hexan i in vitro-assays. Intuyod et al. (2014) gav et anthocyaninrigt ekstrakt (cyanidin og delphinidin) til hamstere i et in vivo-forsøg og fandt, at anthocyaninerne mindskede ophobningen af fibrøst væv og reducerede inflammationsniveauet uden effekt på motorikken. Delphinidin og cyanidin har vist sig at hæmme COX-2 ekspression, mens pelargonidin, peonidin og malvidin ikke gjorde det (Pojer et al., 2013).

Anthocyaninernes antioxidante kapacitet er relateret til deres forebyggende funktion i forskellige sygdomme, som er produceret af tilstedeværelsen af reaktive oxidative arter, der forårsager celleskader på forskellige steder såsom membraner, cytoplasma og kerne. I betragtning af deres antiinflammatoriske aktivitet kunne anthocyaninerne deltage i behandlingen af sygdomme, der involverer vævsinflammation. Der blev observeret fordele ved forebyggelse eller behandling af ikke-smitsomme kroniske sygdomme som f.eks. kardiovaskulære, neurologiske og kognitive forandringer, kræft, fedme eller diabetes samt andre patologiske processer som f.eks. aldring eller synsforandringer.

En række undersøgelser har vist, at indtagelse af polyfenoler reducerer forekomsten af koronar hjertesygdomme, som skyldes trombocytaggregation, hypertension, højt plasmakolesterol i lavdensitetslipoprotein (LDL) og vaskulær endothel dysfunktion. Den kardiobeskyttende virkning af anthocyaniner kan være forbundet med stigningen i serumantioxidantkapaciteten, som beskytter mod LDL-oxidation, og antiinflammatoriske og trombocythæmmende aktiviteter (Erlund et al., 2008; Thompson et al., 2017). Nogle forfattere evaluerede effekten af bærs antioxidante aktivitet på oxidation af LDL og opnåede, at aronia- og drueekstrakt sænkede totalkolesterol-, LDL- og triglyceridniveauerne, mens det øgede højdensitetslipoproteinkolesterol (HDL) (Kong et al., 2003; Valcheva-Kuzmanova et al., 2007) og dermed forebyggede åreforkalkning. Hassellund et al. (2013) observerede en stigning i HDL-kolesterol og sukker i plasma hos præhypertensive mænd efter indtagelse af anthocyaniner samt en stigning i polyfenoler i plasma, selv om der ikke blev observeret nogen anden gavnlig effekt på kort sigt. Thompson et al. (2017) evaluerede effekten af tilskud af anthocyaniner (320 mg/dag) hos 26 protrombotiske overvægtige og fede personer og observerede en reduktion af trombocytaggregatdannelsen med 29 %.

Anthocyaninernes antimutagene og antikarcinogene egenskaber blev afsløret i et stort antal in vitro- og in vivo-analyser. Forebyggelse af kræftudvikling er vigtig, og det kan være en afgørende proces at identificere de forbindelser, der kan hæmme tumorcelleformering. Med henblik herpå bør produktionen af hydroperoxid eller forøgelsen af DNA-syntesen kontrolleres. Det blev påvist, at anthocyaniners antioxidantkapacitet mindsker hydroperoxidniveauet i in vivo-forsøg, da rotter blev holdt på en vitamin E-mangelfuld diæt i 12 uger for at øge modtageligheden for oxidativ skade og derefter blev genopfodret med anthocyanidinekstrakter. Indtagelse af anthocyaniner forbedrede plasma antioxidantkapaciteten og nedsatte hydroperoxid- og 8-oxo-deoxyguanosinkoncentrationerne i leveren, som er indikatorer for henholdsvis lipidperoxidation og DNA-skader (Ramírez-Tortosa et al., 2001).

Differente undersøgelser har vurderet, at visse bærekstrakter og isolerede anthocyaniner bidrager til at forebygge neurologiske og kognitive forandringer. Der er blevet stillet den hypotese, at anthocyaniner kan udøve beskyttende virkninger på kognition, herunder hukommelse og eksekutiv behandling, enten gennem en direkte virkning på hjernefunktionen eller indirekte ved at reducere blodtrykket (Kent et al., 2017). Anthocyaniner krydser den hæmatoencephale barriere og slutter sig til DNA-molekylet i hippocampus og hjernebarken og stabiliserer det således mod oxidative skader (Passamonti et al., 2005). Shukitt-Hale et al. (2005) viste, at kognitiv adfærd og neuronale funktioner kan forbedres, når man supplerer rotternes kost med jordbær og blåbær. Kent et al. (2017) viste, at daglig indtagelse af en anthocyaninrig kirsebærsaft forbedrede verbalfærdighed samt kort- og langtidshukommelse hos 49 ældre voksne (+ 70 år) med mild til moderat demens.

Det er blevet foreslået, at anthocyaniner har kapacitet til at forbedre synet efter flere måder: (i) at forbedre nattesynet ved at øge nethindens pigmenter; (ii) at forbedre cirkulationen i nethindens kapillærer; (iii) at mindske degeneration og diabetisk retinopati; (iv) at forebygge glaukom og andre synssygdomme (Pojer et al., 2013). Ohgami et al. (2005) gav anthocyaninrige ekstrakter til rotter med øjenmangel og observerede en reduktion af inflammation og en stigning i synsskarphed. For nylig evaluerede Nakamura et al. (2014) effekten af delphinidin 3,5-O-diglucosid, der er indeholdt i maqui bær, til forebyggelse af tørre øjensygdomme. Det blev konstateret, at anthocyaninet undertrykte dannelsen af reaktive oxygenarter fra tårekirtelvæv og bevarede tåresekretionen.

Obesity er en inflammatorisk sygdom, der er forbundet med ubalance mellem energitilgang/afgang og er karakteriseret ved overdreven ophobning af fedtvæv; hypertrofi af fedtvævet fører til metaboliske dysfunktioner gennem produktion af adipocytokiner. Type 2-diabetes er forbundet med insulinmangel, hvilket medfører høje glukoseværdier i blodet. Anthocyaniner interagerer med adiponectin, som er et af de vigtigste adipocytokiner, hvilket dæmper adipocytodysfunktion (Jamar et al., 2017; Gowd et al., 2017). Tsuda og kolleger (2004, 2006) eksperimenterede med adipocytter isoleret fra fedtvæv fra rotter og mennesker og observerede, at anthocyaniner øger adipocytokinudskillelsen (adiponectin og leptin), selv om mekanismen bør udredes. På den anden side blev det påvist, at et stort antal polyfenoler, herunder cyanidin, hæmmer syntesen af α-glucosidase, som er et af de vigtigste enzymer, der er ansvarlig for fordøjelsen af kulhydrater fra kosten til glukose. Hæmningen nedsætter glukosekoncentrationen i blodet og dermed risikoen for diabetes (Tadera et al., 2006).

Anthocyaninernes antioxidante kapacitet er ansvarlig for deres anti-aldringsegenskaber, da den mest accepterede teori for aldring er beskadigelse af DNA, proteiner, lipider og andre cellulære bestanddele ved frie radikaler/oxidativt stress (Soto et al., 2015). Flere undersøgelser har påvist virkningen af anthocyaninforbrug til forebyggelse af aldring af hud og hjerne (Rojo et al., 2013; Soto et al., 2015; Wei et al., 2017).