12.1.2 Funciones Biológicas

Hoy en día, las antocianinas tienen un gran interés nutricional debido a su contribución a la salud humana. Hay muchas evidencias en la literatura de los beneficios para la salud que proporciona una dieta rica en antocianinas (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). Los primeros informes sugerían que los efectos promotores de la salud de las antocianinas eran exclusivamente el resultado de sus propiedades antioxidantes. Sin embargo, estudios recientes han evaluado que las antocianinas también desempeñan funciones en las vías antiinflamatorias, de señalización celular y de expresión génica (Lila et al., 2016).

Las antocianinas tienen una fuerte capacidad antioxidante, por lo que podrían prevenir las lesiones relacionadas con los radicales libres. Su estructura química es adecuada para donar hidrógenos o electrones a los radicales libres, así como para eliminarlos y desplazarlos a través de su estructura aromática. Son capaces de eliminar una amplia gama de especies reactivas de oxígeno (ROO-, O2, O2–, OH-), nitrógeno (NO-) y cloro, así como radicales libres alquilo y peroxilo, generando un radical fenoxilo estable. La capacidad antioxidante se deriva de la presencia de grupos hidroxilos en las posiciones 3′ y 4′ del anillo B, lo que proporciona estabilidad al radical formado. Además, los grupos hidroxilos libres en las posiciones 3 (anillo C) y 5 (anillo A) actúan como donantes de electrones (Heim et al., 2002). Los estudios in vitro han demostrado que el efecto antioxidante de las antocianinas depende de su estructura química, y la eficacia aumenta al aumentar el número de grupos hidroxilo en el anillo B. Sin embargo, la actividad antioxidante de la cianidina disminuye con la presencia de grupos glucósidos en la posición 3 del anillo C (Seeram y Nair, 2002). Además, la fracción de catecol en el anillo B, el ion oxonio en el anillo C, así como el patrón de hidroxilación y metilación, la acilación y la glucosilación, influyen en la propiedad antioxidante (Pojer et al., 2013).

Diversos estudios han evaluado que la actividad oxidativa de las antocianinas y agliconas es equivalente a la de antioxidantes clásicos como las vitaminas C y E; además, parecen ser mejores antioxidantes que el α-tocoferol (Fukumoto y Mazza, 2000). Además, Heinonen et al. (1998) demostraron una correlación lineal entre el contenido de antocianinas y el efecto antioxidante en algunas frutas como las moras, las frambuesas rojas, las frambuesas negras y las fresas. Las pruebas in vivo realizadas con voluntarios sanos han demostrado que la ingesta diaria de antocianinas de la pulpa y el zumo de açaí produce actividad antioxidante en el plasma y la orina (Mertens-Talcott et al., 2008). Los voluntarios habían tomado 7 mL/kg de los productos de baya de acai por la mañana después del ayuno nocturno y se analizaron muestras de plasma y orina durante 12 y 24 horas después del consumo, revelando el aumento de la actividad antioxidante.

La inflamación es la respuesta protectora de los tejidos corporales a los estímulos dañinos, como los patógenos, las células dañadas o los irritantes. La estimulación de la inflamación se debe a las enzimas ciclooxigenasa (COX) que convierten el ácido araquidónico en prostaglandinas. La expresión de la isoenzima COX-1 es común en la mayoría de los tejidos; sin embargo, la COX-2 se regula al alza en las células inflamadas, y esta regulación está mediada por las citoquinas (Bowen-Forbes et al., 2010). Se ha descubierto que los extractos ricos en cianidina-3-glucósidos tienen un efecto sobre la expresión de los genes que regulan los procesos inmunitarios, inflamatorios y apoptóticos; este efecto se ha observado cuando la cianidina afecta al NF-κB, un complejo proteico que tiene un papel importante en la actividad transcripcional que se produce en el núcleo (Pascual-Teresa, 2014). Este efecto también se ha relacionado con una regulación a la baja de la COX-2 y de la óxido nítrico sintasa (iNOS), responsables de la respuesta antiinflamatoria e inmune a diferentes inductores. Algunos estudios han demostrado el efecto inhibidor de las antocianinas: Bowen-Forbes et al. (2010) observaron que los extractos del Rubus spp. jamaicano dieron lugar a una actividad inhibidora moderada de la COX (27,5%-33,1%) a concentraciones de 100 μg/mL en hexano en ensayos in vitro. Intuyod et al. (2014) proporcionaron un extracto rico en antocianinas (cianidina y delfinidina) a hámsters en un experimento in vivo y descubrieron que las antocianinas disminuyeron la acumulación de tejido fibroso y redujeron los niveles inflamatorios sin efecto alguno sobre la función motora. Se ha demostrado que la delfinidina y la cianidina inhiben la expresión de la COX-2, mientras que la pelargonidina, la peonidina y la malvidina no lo hicieron (Pojer et al., 2013).

La capacidad antioxidante de las antocianinas está relacionada con su función preventiva en diferentes enfermedades, que se producen por la presencia de especies oxidativas reactivas que causan daños celulares en diversos sitios como las membranas, el citoplasma y el núcleo. Teniendo en cuenta su actividad antiinflamatoria, las antocianinas podrían participar en el tratamiento de enfermedades que implican inflamación de los tejidos. Se observaron beneficios en la prevención o el tratamiento de enfermedades crónicas no transmisibles como las alteraciones cardiovasculares, neurológicas y cognitivas, el cáncer, la obesidad o la diabetes, así como en otros procesos patológicos como el envejecimiento o las alteraciones de la visión.

Varios estudios han demostrado que el consumo de polifenoles reduce la incidencia de enfermedades coronarias, que se deben a la agregación plaquetaria, la hipertensión, el colesterol de baja densidad (LDL) en plasma y la disfunción del endotelio vascular. El efecto cardioprotector de las antocianinas puede estar asociado al aumento de la capacidad antioxidante del suero, que protege contra la oxidación de las LDL, y a las actividades antiinflamatorias y antiplaquetarias (Erlund et al., 2008; Thompson et al., 2017). Algunos autores evaluaron el efecto de la actividad antioxidante de las bayas sobre la oxidación de las LDL, obteniendo que el extracto de chokeberry y de uva disminuía los niveles de colesterol total, LDL y triglicéridos, mientras que aumentaba el colesterol de las lipoproteínas de alta densidad (HDL) (Kong et al., 2003; Valcheva-Kuzmanova et al., 2007), previniendo así la aterosclerosis. Hassellund et al. (2013) observaron un aumento del colesterol HDL y del azúcar en el plasma de hombres prehipertensos tras la ingesta de antocianinas, así como un aumento de los polifenoles en el plasma, aunque no se observó ningún otro efecto beneficioso a corto plazo. Thompson et al. (2017) evaluaron el efecto de la suplementación con antocianinas (320 mg/día) en 26 individuos pro-trombóticos con sobrepeso y obesidad, observando la reducción de la formación de agregados plaquetarios en un 29%.

Las propiedades antimutagénicas y anticancerígenas de las antocianinas se revelaron en un elevado número de ensayos in vitro e in vivo. La prevención del desarrollo del cáncer es esencial, y la identificación de los compuestos que pueden inhibir la propagación de las células tumorales puede ser un proceso crucial. Para ello, se debe controlar la producción de hidroperóxido o el incremento de la síntesis de ADN. Se demostró que la capacidad antioxidante de las antocianinas disminuye los niveles de hidroperóxido en ensayos in vivo cuando se mantuvo a las ratas con una dieta deficiente en vitamina E durante 12 semanas, con el fin de aumentar la susceptibilidad al daño oxidativo, y luego se las reabasteció con extractos de antocianidinas. El consumo de antocianinas mejoró la capacidad antioxidante del plasma y disminuyó las concentraciones de hidroperóxido y 8-oxo-deoxiguanosina en el hígado, que son indicadores de la peroxidación lipídica y del daño en el ADN, respectivamente (Ramírez-Tortosa et al., 2001).

Diferentes estudios han evaluado que algunos extractos de bayas y antocianinas aisladas ayudan a prevenir alteraciones neurológicas y cognitivas. Se ha planteado la hipótesis de que las antocianinas pueden ejercer efectos protectores sobre la cognición, incluyendo la memoria y el procesamiento ejecutivo, ya sea a través de un efecto directo sobre la función cerebral o indirectamente mediante la reducción de la presión arterial (Kent et al., 2017). Las antocianinas atraviesan la barrera hematoencefálica y se unen a la molécula de ADN en el hipocampo y la corteza cerebral, estabilizándola así contra el daño oxidativo (Passamonti et al., 2005). Shukitt-Hale et al. (2005) demostraron que el comportamiento cognitivo y las funciones neuronales pueden mejorar al complementar la dieta de las ratas con fresas y arándanos. Kent et al. (2017) demostraron que el consumo diario de un zumo de cerezas rico en antocianinas mejoraba la fluidez verbal, así como la memoria a corto y largo plazo de 49 adultos mayores (+ 70 años) con demencia leve a moderada.

Se ha sugerido que las antocianinas tienen la capacidad de mejorar la visión, siguiendo varias vías: (i) mejorando la visión nocturna al aumentar los pigmentos de la retina; (ii) mejorando la circulación dentro de los capilares de la retina; (iii) disminuyendo la degeneración y la retinopatía diabética; (iv) previniendo el glaucoma y otras enfermedades de la visión (Pojer et al., 2013). Ohgami et al. (2005) suministraron extractos ricos en antocianinas a ratas con deficiencia ocular, observando una reducción de la inflamación y un aumento de la agudeza visual. Recientemente, Nakamura et al. (2014) evaluaron el efecto de la delfinidina 3,5-O-diglucósido, contenida en la baya del maqui, para la prevención de la enfermedad del ojo seco. Se encontró que la antocianina suprime la formación de especies reactivas de oxígeno del tejido de la glándula lagrimal y preserva la secreción de lágrimas.

La obesidad es una enfermedad inflamatoria asociada al desequilibrio de entrada/salida de energía y se caracteriza por la acumulación excesiva de tejido adiposo; la hipertrofia del tejido adiposo conduce a disfunciones metabólicas a través de la producción de adipocitoquinas. La diabetes de tipo 2 está asociada a la deficiencia de insulina, que provoca niveles elevados de glucosa en sangre. Las antocianinas interactúan con la adiponectina, que es una de las adipocitoquinas más importantes, atenuando la disfunción de los adipocitos (Jamar et al., 2017; Gowd et al., 2017). Tsuda y colaboradores (2004, 2006) experimentaron con adipocitos aislados de tejido adiposo de ratas y humanos, observando que las antocianinas potencian la secreción de adipocitoquinas (adiponectina y leptina), aunque el mecanismo debe ser dilucidado. Por otra parte, se demostró que un gran número de polifenoles, entre ellos la cianidina, inhiben la síntesis de la α-glucosidasa, que es una de las enzimas clave responsables de la digestión de los carbohidratos de la dieta en glucosa. La inhibición disminuye la concentración de glucosa en sangre y, por tanto, el riesgo de diabetes (Tadera et al., 2006).

La capacidad antioxidante de las antocianinas es la responsable de sus propiedades antienvejecimiento, ya que la teoría más aceptada del envejecimiento es el daño del ADN, las proteínas, los lípidos y otros constituyentes celulares por el estrés de los radicales libres/oxidativos (Soto et al., 2015). Varios estudios han demostrado el efecto del consumo de antocianinas en la prevención del envejecimiento cutáneo y cerebral (Rojo et al., 2013; Soto et al., 2015; Wei et al., 2017).