12.1.2 Biological Functions

Oggi le antocianine hanno un alto interesse nutrizionale per il loro contributo alla salute umana. Ci sono molte prove in letteratura dei benefici per la salute forniti da una dieta ricca di antociani (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). I primi rapporti suggerivano che gli effetti salutari delle antocianine fossero esclusivamente il risultato delle loro proprietà antiossidanti. Tuttavia, studi recenti hanno valutato che le antocianine svolgono anche ruoli su percorsi antinfiammatori, di segnalazione cellulare e di espressione genica (Lila et al., 2016).

Le antocianine hanno una forte capacità antiossidante, così che potrebbero potenzialmente prevenire le lesioni legate ai radicali liberi. La loro struttura chimica è adeguata per donare idrogeni o elettroni ai radicali liberi, così come per scavengere e spostarli attraverso la loro struttura aromatica. Sono in grado di recuperare una vasta gamma di specie reattive di ossigeno (ROO-, O2, O2–, OH-), azoto (NO-) e cloro, e radicali liberi alchilici e perossilici generando un radicale fenossile stabile. La capacità antiossidante deriva dalla presenza di gruppi idrossilici nelle posizioni 3′ e 4′ dell’anello B, che fornisce stabilità al radicale formato. Inoltre, i gruppi ossidrilici liberi nelle posizioni 3 (anello C) e 5 (anello A) agiscono come donatori di elettroni (Heim et al., 2002). Studi in vitro hanno dimostrato che l’effetto antiossidante delle antocianine dipende dalla loro struttura chimica, e l’efficienza aumenta quando aumenta il numero di gruppi idrossilici nell’anello B. Tuttavia, l’attività antiossidante della cianidina diminuisce con la presenza di gruppi glicosidi in posizione 3 dell’anello C (Seeram e Nair, 2002). Inoltre, la parte di catecolo nell’anello B, lo ione ossonio nell’anello C, così come il modello di idrossilazione e metilazione, acilazione e glicosilazione, influenzano la proprietà antiossidante (Pojer et al, 2013).

Diversi studi hanno valutato che l’attività ossidativa delle antocianine e degli agliconi è equivalente a quella degli antiossidanti classici come le vitamine C ed E; inoltre, sembrano essere migliori antiossidanti dell’α-tocoferolo (Fukumoto e Mazza, 2000). Inoltre, Heinonen et al. (1998) hanno dimostrato una correlazione lineare tra il contenuto di antociani e l’effetto antiossidante in alcuni frutti come more, lamponi rossi, lamponi neri e fragole. Test in vivo fatti su volontari sani hanno dimostrato che l’assunzione quotidiana di antociani dalla polpa e dal succo di acai produce attività antiossidante nel plasma e nelle urine (Mertens-Talcott et al., 2008). I volontari avevano assunto 7 mL/kg di prodotti a base di bacche di acai al mattino dopo il digiuno notturno e i campioni di plasma e urina sono stati analizzati durante 12 e 24 ore dopo il consumo, rivelando l’aumento dell’attività antiossidante.

L’infiammazione è la risposta protettiva dei tessuti del corpo a stimoli dannosi, come agenti patogeni, cellule danneggiate o irritanti. La stimolazione dell’infiammazione è dovuta agli enzimi ciclossigenasi (COX) che convertono l’acido arachidonico in prostaglandine. L’espressione dell’isozima COX-1 è comune nella maggior parte dei tessuti; tuttavia, la COX-2 è sovraregolata nelle cellule infiammate, e questa regolazione è mediata dalle citochine (Bowen-Forbes et al., 2010). È stato riscontrato che gli estratti ricchi di cianidina-3-glucoside hanno un effetto sull’espressione dei geni che regolano i processi immunitari, infiammatori e apoptotici; questo effetto è stato osservato quando la cianidina colpisce NF-κB, un complesso proteico che ha un ruolo importante nell’attività trascrizionale che avviene nel nucleo (Pascual-Teresa, 2014). Questo effetto è stato anche collegato a una downregulation di COX-2 e ossido nitrico sintasi (iNOS) responsabili della risposta antinfiammatoria e immunitaria a diversi induttori. Alcuni studi hanno dimostrato l’effetto inibitorio delle antocianine: Bowen-Forbes et al. (2010) hanno osservato che gli estratti di Rubus spp. giamaicano hanno prodotto una moderata attività inibitoria della COX (27,5%-33,1%) a concentrazioni di 100 μg/mL in esano in test in vitro. Intuyod et al. (2014) hanno fornito un estratto ricco di antocianine (cianidina e delfinidina) ai criceti in un esperimento in vivo e hanno scoperto che le antocianine hanno diminuito l’accumulo di tessuto fibroso e ridotto i livelli infiammatori senza effetti sulla funzione motoria. È stato dimostrato che la delfinidina e la cianidina inibiscono l’espressione della COX-2, mentre la pelargonidina, la peonidina e la malvidina no (Pojer et al., 2013).

La capacità antiossidante delle antocianine è legata alla loro funzione preventiva in diverse malattie, che sono prodotte dalla presenza di specie ossidative reattive che causano danni cellulari in vari siti come membrane, citoplasma e nucleo. Considerando la loro attività antinfiammatoria, le antocianine potrebbero partecipare al trattamento di malattie che coinvolgono l’infiammazione dei tessuti. Sono stati osservati benefici nella prevenzione o nel trattamento di malattie croniche non trasmissibili come alterazioni cardiovascolari, neurologiche e cognitive, cancro, obesità o diabete, così come altri processi patologici come l’invecchiamento o le alterazioni della vista.

Diversi studi hanno dimostrato che il consumo di polifenoli riduce l’incidenza delle malattie coronariche, che sono dovute all’aggregazione piastrinica, all’ipertensione, al colesterolo a bassa densità (LDL) nel plasma e alla disfunzione dell’endotelio vascolare. L’effetto cardioprotettivo delle antocianine può essere associato all’aumento della capacità antiossidante del siero, che protegge dall’ossidazione delle LDL, e alle attività antinfiammatorie e antipiastriniche (Erlund et al., 2008; Thompson et al., 2017). Alcuni autori hanno valutato l’effetto dell’attività antiossidante delle bacche sull’ossidazione delle LDL, ottenendo che l’aronia e l’estratto d’uva hanno diminuito i livelli di colesterolo totale, LDL e trigliceridi, mentre hanno aumentato il colesterolo delle lipoproteine ad alta densità (HDL) (Kong et al., 2003; Valcheva-Kuzmanova et al., 2007), impedendo così l’aterosclerosi. Hassellund et al. (2013) hanno osservato un aumento del colesterolo HDL e dello zucchero nel plasma di uomini pre-ipertesi dopo l’assunzione di antociani, nonché un aumento dei polifenoli nel plasma, anche se non è stato osservato nessun altro effetto benefico a breve termine. Thompson et al. (2017) hanno valutato l’effetto dell’integrazione di antociani (320 mg/die) in 26 individui in sovrappeso e obesi pro-trombotici, osservando la riduzione della formazione di aggregati piastrinici del 29%.

Le proprietà antimutagene e anticancerogene degli antociani sono state rivelate in un elevato numero di saggi in vitro e in vivo. La prevenzione dello sviluppo del cancro è essenziale, e identificare i composti che possono inibire la propagazione delle cellule tumorali può essere un processo cruciale. A tal fine, la produzione di idroperossido o l’aumento della sintesi del DNA dovrebbero essere controllati. La capacità antiossidante delle antocianine ha dimostrato di diminuire i livelli di idroperossido nei saggi in vivo quando i ratti sono stati mantenuti con una dieta carente di vitamina E per 12 settimane al fine di aumentare la suscettibilità al danno ossidativo, e poi riforniti con estratti di antocianidine. Il consumo di antocianine ha migliorato la capacità antiossidante del plasma e diminuito le concentrazioni di idroperossido e 8-oxo-deoxyguanosina nel fegato, che sono indicatori di perossidazione lipidica e danni al DNA, rispettivamente (Ramírez-Tortosa et al., 2001).

Diversi studi hanno valutato che alcuni estratti di bacche e antocianine isolate aiutano a prevenire alterazioni neurologiche e cognitive. È stato ipotizzato che le antocianine possano esercitare effetti protettivi sulla cognizione, compresa la memoria e l’elaborazione esecutiva, sia attraverso un effetto diretto sulla funzione cerebrale sia indirettamente riducendo la pressione sanguigna (Kent et al., 2017). Le antocianine attraversano la barriera ematoencefalica e si uniscono alla molecola di DNA nell’ippocampo e nella corteccia cerebrale, stabilizzandola così contro i danni ossidativi (Passamonti et al., 2005). Shukitt-Hale et al. (2005) hanno dimostrato che il comportamento cognitivo e le funzioni neuronali possono essere migliorati quando si integra la dieta dei ratti con fragole e mirtilli. Kent et al. (2017) hanno dimostrato che il consumo quotidiano di un succo di ciliegia ricco di antociani ha migliorato la fluidità verbale, così come la memoria a breve e lungo termine di 49 adulti anziani (+ 70 anni) con demenza lieve-moderata.

È stato suggerito che gli antociani hanno la capacità di migliorare la visione, seguendo diversi modi: (i) migliorando la visione notturna aumentando i pigmenti della retina; (ii) migliorando la circolazione all’interno dei capillari della retina; (iii) diminuendo la degenerazione e la retinopatia diabetica; (iv) prevenendo il glaucoma e altre malattie della vista (Pojer et al., 2013). Ohgami et al. (2005) hanno fornito estratti ricchi di antociani a ratti con carenza oculare, osservando una riduzione dell’infiammazione e un aumento dell’acuità visiva. Recentemente, Nakamura et al. (2014) hanno valutato l’effetto della delfinidina 3,5-O-diglucoside, contenuta nella bacca di maqui, per la prevenzione della malattia dell’occhio secco. L’antocianina è stata trovata per sopprimere la formazione di specie reattive dell’ossigeno dal tessuto della ghiandola lacrimale e ha preservato la secrezione lacrimale.

L’obesità è una malattia infiammatoria associata allo squilibrio di energia in entrata/uscita ed è caratterizzata dall’eccessivo accumulo di tessuto adiposo; l’ipertrofia del tessuto adiposo porta a disfunzioni metaboliche attraverso la produzione di adipocitochine. Il diabete di tipo 2 è associato alla carenza di insulina, che causa alti livelli di glucosio nel sangue. Gli antociani interagiscono con l’adiponectina, che è una delle più importanti adipocitochine, attenuando la disfunzione degli adipociti (Jamar et al., 2017; Gowd et al., 2017). Tsuda e colleghi (2004, 2006) hanno sperimentato con adipociti isolati dal tessuto adiposo di ratti ed esseri umani, osservando che le antocianine aumentano la secrezione di adipocitochine (adiponectina e leptina), sebbene il meccanismo debba essere chiarito. D’altra parte, è stato dimostrato che un alto numero di polifenoli, tra cui la cianidina, inibisce la sintesi dell’α-glucosidasi, che è uno degli enzimi chiave responsabili della digestione dei carboidrati alimentari in glucosio. L’inibizione diminuisce la concentrazione di glucosio nel sangue e, quindi, il rischio di diabete (Tadera et al., 2006).

La capacità antiossidante delle antocianine è responsabile delle loro proprietà antiaging, poiché la teoria più accettata per l’invecchiamento è il danno del DNA, delle proteine, dei lipidi e di altri costituenti cellulari da parte dei radicali liberi/stress ossidativo (Soto et al., 2015). Diversi studi hanno dimostrato l’effetto del consumo di antociani nel prevenire l’invecchiamento della pelle e del cervello (Rojo et al., 2013; Soto et al., 2015; Wei et al., 2017).