12.1.2 Funcții biologice

În prezent, antocianii prezintă un interes nutrițional ridicat datorită contribuției lor la sănătatea umană. Există o mulțime de dovezi în literatura de specialitate cu privire la beneficiile pentru sănătate oferite de o dietă bogată în 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). Primele rapoarte au sugerat că efectele de promovare a sănătății ale antocianilor erau exclusiv rezultatul proprietăților lor antioxidante. Cu toate acestea, studii recente au evaluat că antocianii joacă, de asemenea, roluri pe căile antiinflamatorii, de semnalizare celulară și de expresie genetică (Lila et al., 2016).

Antocianii au o capacitate antioxidantă puternică, astfel încât ar putea preveni potențial leziunile legate de radicalii liberi. Structura lor chimică este adecvată pentru a dona hidrogeni sau electroni radicalilor liberi, precum și pentru a-i capta și deplasa prin structura lor aromatică. Aceștia sunt capabili să absoarbă o gamă largă de specii reactive de oxigen (ROO-, O2, O2–, OH-), azot (NO-) și clor, precum și radicalii liberi alchil și peroxil, generând un radical fenoxil stabil. Capacitatea antioxidantă derivă din prezența grupărilor hidroxil în pozițiile 3′ și 4′ ale inelului B, care conferă stabilitate radicalului format. În plus, grupările hidroxil libere din pozițiile 3 (inelul C) și 5 (inelul A) acționează ca donatori de electroni (Heim et al., 2002). Studiile in vitro au demonstrat că efectul antioxidant al antocianilor depinde de structura chimică a acestora, iar eficiența crește odată cu creșterea numărului de grupe hidroxil în inelul B. Cu toate acestea, activitatea antioxidantă a cianidinei scade odată cu prezența grupărilor glicozidice în poziția 3 a inelului C (Seeram și Nair, 2002). În plus, fracțiunea catecol din inelul B, ionul oxoniu din inelul C, precum și modelul de hidroxilare și metilare, acilarea și glicozilarea, influențează proprietatea antioxidantă (Pojer et al., 2013).

Diverse studii au evaluat că activitatea oxidativă a antocianilor și a agliconelor este echivalentă cu cea a antioxidanților clasici, cum ar fi vitaminele C și E; de asemenea, acestea par a fi antioxidanți mai buni decât α-tocoferolul (Fukumoto și Mazza, 2000). Mai mult, Heinonen et al. (1998) au demonstrat o corelație liniară între conținutul de antociani și efectul antioxidant la unele fructe, cum ar fi murele, zmeura roșie, zmeura neagră și căpșunile. Testele in vivo efectuate pe voluntari sănătoși au arătat că aportul zilnic de antociani din pulpa și sucul de acai produce o activitate antioxidantă în plasmă și urină (Mertens-Talcott et al., 2008). Voluntarii au luat 7 ml/kg de produse din fructe de acai dimineața, după un post nocturn, iar probele de plasmă și urină au fost analizate pe parcursul a 12 și 24 de ore de la consum, evidențiind creșterea activității antioxidante.

Inflamația este răspunsul de protecție al țesuturilor organismului la stimuli dăunători, cum ar fi agenți patogeni, celule deteriorate sau iritanți. Stimularea inflamației se datorează enzimelor ciclooxigenază (COX) care transformă acidul arahidonic în prostaglandine. Expresia izozimei COX-1 este comună în majoritatea țesuturilor; cu toate acestea, COX-2 este suprareglementată în celulele inflamate, iar această reglementare este mediată de citokine (Bowen-Forbes et al., 2010). S-a constatat că extractele bogate în cianidină-3-glucozide au un efect asupra expresiei genelor care reglează procesele imunitare, inflamatorii și apoptotice; acest efect a fost observat atunci când cianidina afectează NF-κB, un complex proteic care are un rol important în activitatea transcripțională care are loc în nucleu (Pascual-Teresa, 2014). Acest efect a fost, de asemenea, legat de o reducere a COX-2 și a sintezei oxidului de azot (iNOS) responsabile de răspunsul antiinflamator și imunitar la diferiți inductori. Unele studii au demonstrat efectul inhibitor al antocianilor: Bowen-Forbes et al. (2010) au observat că extractele de Rubus spp. jamaicane au determinat o activitate inhibitoare moderată a COX (27,5 %-33,1 %) la concentrații de 100 μg/mL în hexan în teste in vitro. Intuyod et al. (2014) au furnizat un extract bogat în antociani (cianidină și delfinidină) la hamsteri într-un experiment in vivo și au constatat că antocianii au diminuat acumularea de țesut fibros și au redus nivelurile inflamatorii, fără niciun efect asupra funcției motorii. S-a demonstrat că delfinidina și cianidina inhibă expresia COX-2, în timp ce pelargonidina, peonidina și malvidina nu au făcut acest lucru (Pojer et al., 2013).

Capacitatea antioxidantă a antocianilor este legată de funcția lor preventivă în diferite boli, care sunt produse de prezența speciilor oxidative reactive care cauzează leziuni celulare în diferite locuri, cum ar fi membranele, citoplasma și nucleul. Având în vedere activitatea lor antiinflamatorie, antocianii ar putea participa la tratamentul bolilor care implică inflamarea țesuturilor. Au fost observate beneficii în prevenirea sau tratamentul bolilor cronice netransmisibile, cum ar fi alterările cardiovasculare, neurologice și cognitive, cancerul, obezitatea sau diabetul, precum și alte procese patologice, cum ar fi îmbătrânirea sau alterarea vederii.

O serie de studii au demonstrat că consumul de polifenoli reduce incidența bolilor coronariene, care se datorează agregării plachetare, hipertensiunii arteriale, colesterolului cu lipoproteine cu densitate scăzută (LDL) din plasmă ridicată și disfuncției endoteliului vascular. Efectul cardioprotector al antocianilor poate fi asociat cu creșterea capacității antioxidante serice, care protejează împotriva oxidării LDL, și cu activitățile antiinflamatoare și antiplachetare (Erlund et al., 2008; Thompson et al., 2017). Unii autori au evaluat efectul activității antioxidante a fructelor de pădure asupra oxidării LDL, obținând că extractul de chokeberry și de struguri a scăzut nivelul colesterolului total, al LDL și al trigliceridelor, în timp ce a crescut colesterolul lipoproteic cu densitate mare (HDL) (Kong et al., 2003; Valcheva-Kuzmanova et al., 2007), prevenind astfel ateroscleroza. Hassellund et al. (2013) au observat o creștere a colesterolului HDL și a zahărului în plasma bărbaților prehipertensivi după consumul de antociani, precum și o creștere a polifenolilor în plasmă, deși nu s-a observat niciun alt efect benefic pe termen scurt. Thompson et al. (2017) au evaluat efectul suplimentării cu antociani (320 mg/zi) la 26 de persoane supraponderale și obeze pro-trombotice, observând reducerea cu 29% a formării agregatelor plachetare.

Proprietățile antimutagenice și anticancerigene ale antocianilor au fost evidențiate într-un număr mare de teste in vitro și in vivo. Prevenirea dezvoltării cancerului este esențială, iar identificarea compușilor care pot inhiba propagarea celulelor tumorale poate fi un proces crucial. În acest scop, ar trebui să se controleze producția de hidroperoxid sau creșterea sintezei ADN. S-a demonstrat capacitatea antioxidantă a antocianinelor de a diminua nivelurile de hidroperoxid în testele in vivo, atunci când șobolanii au fost menținuți cu o dietă deficitară în vitamina E timp de 12 săptămâni, pentru a crește susceptibilitatea la daune oxidative, și apoi au fost hrăniți cu extracte de antocianidine. Consumul de antociani a îmbunătățit capacitatea antioxidantă plasmatică și a scăzut concentrațiile de hidroperoxid și de 8-oxo-deoxigozigozină în ficat, care sunt indicatori ai peroxidării lipidelor și, respectiv, ai deteriorării ADN-ului (Ramírez-Tortosa et al., 2001).

Diferite studii au evaluat faptul că unele extracte de fructe de pădure și antociani izolați ajută la prevenirea alterărilor neurologice și cognitive. S-a emis ipoteza că antocianii pot exercita efecte protectoare asupra cogniției, inclusiv asupra memoriei și procesării executive, fie printr-un efect direct asupra funcției cerebrale, fie indirect prin reducerea tensiunii arteriale (Kent et al., 2017). Antocianii traversează bariera hematoencefalică și se alătură moleculei de ADN din hipocampus și cortexul cerebral, stabilizând-o astfel împotriva daunelor oxidative (Passamonti et al., 2005). Shukitt-Hale et al. (2005) au arătat că comportamentul cognitiv și funcțiile neuronale pot fi îmbunătățite atunci când se suplimentează dieta șobolanilor cu căpșuni și afine. Kent et al. (2017) au demonstrat că consumul zilnic al unui suc de cireșe bogat în antociani a îmbunătățit fluența verbală, precum și memoria pe termen scurt și pe termen lung a 49 de adulți în vârstă (+ 70 de ani) cu demență ușoară până la moderată.

S-a sugerat că antocianii au capacitatea de a îmbunătăți vederea, urmând mai multe căi: (i) îmbunătățirea vederii nocturne prin creșterea pigmenților retinieni; (ii) îmbunătățirea circulației în capilarele retinei; (iii) diminuarea degenerării și a retinopatiei diabetice; (iv) prevenirea glaucomului și a altor boli ale vederii (Pojer et al., 2013). Ohgami et al. (2005) au furnizat extracte bogate în antociani la șobolani cu deficiență oculară, observând o reducere a inflamației și o creștere a acuității vizuale. Recent, Nakamura et al. (2014) au evaluat efectul delfinidinei 3,5-O-diglucoside, conținută în boabele de maqui, pentru prevenirea bolii ochiului uscat. S-a constatat că antocianina a suprimat formarea de specii reactive de oxigen din țesutul glandei lacrimale și a conservat secreția lacrimală.

Obezitatea este o boală inflamatorie asociată cu dezechilibrul de intrare/ieșire a energiei și se caracterizează prin acumularea excesivă de țesut adipos; hipertrofia țesutului adipos duce la disfuncții metabolice prin producerea de adipocitokine. Diabetul de tip 2 este asociat cu deficitul de insulină, care determină niveluri ridicate de glucoză în sânge. Antocianii interacționează cu adiponectina, care este una dintre cele mai importante adipocitocine, atenuând disfuncția adipocitelor (Jamar et al., 2017; Gowd et al., 2017). Tsuda și colaboratorii (2004, 2006) au experimentat cu adipocite izolate din țesutul adipos al șobolanilor și al oamenilor, observând că antocianii sporesc secreția de adipocitocine (adiponectină și leptină), deși mecanismul ar trebui elucidat. Pe de altă parte, s-a demonstrat că un număr mare de polifenoli, inclusiv cianidina, inhibă sinteza α-glucozidazei, care este una dintre enzimele-cheie responsabile de digestia carbohidraților alimentari în glucoză. Inhibarea scade concentrația de glucoză în sânge și, prin urmare, riscul de diabet (Tadera et al., 2006).

Capacitatea antioxidantă a antocianinelor este responsabilă pentru proprietățile lor antiîmbătrânire, deoarece cea mai acceptată teorie a îmbătrânirii este deteriorarea ADN-ului, proteinelor, lipidelor și a altor constituenți celulari de către radicalii liberi/stresul oxidativ (Soto et al., 2015). Mai multe studii au demonstrat efectul consumului de antociani în prevenirea îmbătrânirii pielii și a creierului (Rojo et al., 2013; Soto et al., 2015; Wei et al., 2017).

.