12.1.2 Biologiska funktioner

Antocyaniner har numera ett stort näringsmässigt intresse på grund av deras bidrag till människors hälsa. Det finns många bevis i litteraturen för de hälsofördelar som en antocyaninrik kost ger (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). Tidiga rapporter antydde att de hälsofrämjande effekterna av antocyaniner uteslutande berodde på deras antioxidativa egenskaper. Nya studier har dock bedömt att antocyaniner även spelar roller på antiinflammatoriska, cellsignalering och genuttrycksvägar (Lila et al., 2016).

Anthocyaniner har en stark antioxidantkapacitet, så att de potentiellt skulle kunna förebygga skador relaterade till fria radikaler. Deras kemiska struktur är tillräcklig för att donera väte eller elektroner till fria radikaler, samt för att fånga och flytta dem genom sin aromatiska struktur. De kan fånga upp ett stort antal reaktiva syre- (ROO-, O2, O2–, OH-), kväve- (NO-) och klorarter samt fria alkyl- och peroxylradikaler och generera en stabil fenoxylradikal. Antioxidationsförmågan beror på närvaron av hydroxylgrupper i positionerna 3′ och 4′ i B-ringen, vilket ger stabilitet åt den bildade radikalen. Dessutom fungerar fria hydroxylgrupper i positionerna 3 (ring C) och 5 (ring A) som elektrondonatorer (Heim et al., 2002). In vitro-studier har visat att antocyaninernas antioxidativa effekt beror på deras kemiska struktur, och effektiviteten ökar när antalet hydroxylgrupper i ring B ökar. Cyanidins antioxidativa aktivitet minskar dock med förekomsten av glykosidgrupper i position 3 i ring C (Seeram och Nair, 2002). Dessutom påverkar katekoldelen i B-ringen, oxoniumjonen i C-ringen samt hydroxylerings- och metyleringsmönstret, acyleringen och glykosyleringen den antioxidativa egenskapen (Pojer et al, 2013).

Diverse studier har bedömt att den oxidativa aktiviteten hos antocyaniner och aglykoner är likvärdig med den hos klassiska antioxidanter som vitamin C och E. De verkar också vara bättre antioxidanter än α-tokoferol (Fukumoto och Mazza, 2000). Heinonen et al. (1998) visade dessutom en linjär korrelation mellan antocyanininnehållet och den antioxidativa effekten i vissa frukter som björnbär, röda hallon, svarta hallon och jordgubbar. In vivo-tester med friska frivilliga har visat att ett dagligt intag av antocyaniner från acai-pulp och juice ger antioxidativ aktivitet i plasma och urin (Mertens-Talcott et al., 2008). Volontärerna hade tagit 7 mL/kg av acai-bärprodukterna på morgonen efter nattfastan och plasma- och urinprover analyserades under 12 och 24 timmar efter konsumtionen, vilket avslöjade att den antioxidativa aktiviteten ökade.

Inflammation är kroppens vävnaders skyddande reaktion på skadliga stimuli, såsom patogener, skadade celler eller irriterande ämnen. Stimuleringen av inflammation beror på cyklooxygenas (COX)-enzymer som omvandlar arakidonsyra till prostaglandiner. Uttrycket av COX-1-isoenzym är vanligt i de flesta vävnader, men COX-2 uppregleras i inflammerade celler, och denna reglering medieras av cytokiner (Bowen-Forbes et al., 2010). Cyanidin-3-glukosidrika extrakt har visat sig ha en effekt på uttrycket av gener som reglerar immun-, inflammatoriska och apoptotiska processer; denna effekt har observerats när cyanidin påverkar NF-κB, ett proteinkomplex som har en viktig roll i den transkriptionella aktiviteten som sker i kärnan (Pascual-Teresa, 2014). Denna effekt har också relaterats till en nedreglering av COX-2 och kväveoxidsyntas (iNOS) som ansvarar för antiinflammatorisk och immunrespons mot olika inducerare. Vissa studier har visat antocyaninernas hämmande effekt: Bowen-Forbes et al. (2010) observerade att extrakt av jamaicanska Rubus spp. resulterade i måttlig COX-hämmande aktivitet (27,5 %-33,1 %) vid koncentrationer på 100 μg/ml i hexan i in vitro-försök. Intuyod et al. (2014) gav ett antocyaninrikt extrakt (cyanidin och delfinidin) till hamstrar i ett in vivo-experiment och fann att antocyaniner minskade ackumuleringen av fibrös vävnad och minskade inflammationsnivåerna utan någon effekt på motoriken. Delphinidin och cyanidin har visat sig hämma COX-2-uttrycket, medan pelargonidin, peonidin och malvidin inte gjorde det (Pojer et al., 2013).

Antioxidationskapaciteten hos antocyaniner är relaterad till deras förebyggande funktion vid olika sjukdomar, som produceras av närvaron av reaktiva oxidativa arter som orsakar cellskador på olika ställen, såsom membraner, cytoplasma och kärna. Med tanke på deras antiinflammatoriska aktivitet skulle antocyaniner kunna delta i behandlingen av sjukdomar med vävnadsinflammation. Fördelar har observerats vid förebyggande eller behandling av kroniska sjukdomar som inte är överförbara, t.ex. kardiovaskulära, neurologiska och kognitiva förändringar, cancer, fetma eller diabetes, samt andra patologiska processer som åldrande eller synförändringar.

En rad studier har visat att konsumtion av polyfenoler minskar förekomsten av kranskärlssjukdomar, som beror på trombocytaggregation, högt blodtryck, högt kolesterol i lågdensitetslipoprotein (LDL) i plasma och vaskulär endoteldysfunktion. Den kardioprotektiva effekten av antocyaniner kan vara förknippad med ökningen av serumets antioxidantkapacitet, som skyddar mot LDL-oxidation, samt antiinflammatoriska och trombocythämmande aktiviteter (Erlund et al., 2008; Thompson et al., 2017). Vissa författare utvärderade effekten av bärens antioxidativa aktivitet på LDL-oxidationen och fick fram att aronia- och druvextrakt minskade totalkolesterol-, LDL- och triglyceridnivåerna, medan det ökade kolesterolet i högdensitetslipoprotein (HDL) (Kong et al., 2003; Valcheva-Kuzmanova et al., 2007), och på så sätt förhindrade ateroskleros. Hassellund et al. (2013) observerade en ökning av HDL-kolesterol och socker i plasma hos prehypertensiva män efter intag av antocyaniner samt en ökning av polyfenoler i plasma, även om ingen annan positiv effekt på kort sikt observerades. Thompson et al. (2017) utvärderade effekten av antocyanintillskott (320 mg/dag) hos 26 protrombotiska överviktiga och feta individer och observerade en minskning av trombocytaggregatbildningen med 29 %.

Antocyaninernas antimutagena och antikarcinogena egenskaper har påvisats i ett stort antal in vitro- och in vivo-analyser. Förebyggande av cancerutveckling är viktigt, och att identifiera de föreningar som kan hämma tumörcellernas förökning kan vara en avgörande process. I detta syfte bör produktionen av hydroperoxid eller ökningen av DNA-syntesen kontrolleras. Antocyaninernas antioxidativa kapacitet visade sig minska hydroperoxidnivåerna i in vivo-analyser när råttor fick en E-vitaminfattig kost i 12 veckor för att öka känsligheten för oxidativa skador, och sedan fick anthocyanidinextrakt. Konsumtion av antocyaniner förbättrade plasmaoxidationskapaciteten och minskade hydroperoxid- och 8-oxo-deoxyguanosinkoncentrationerna i levern, som är indikatorer på lipidperoxidation respektive DNA-skador (Ramírez-Tortosa et al., 2001).

I olika studier har man bedömt att vissa bärextrakt och isolerade antocyaniner bidrar till att förebygga neurologiska och kognitiva förändringar. Det har antagits att antocyaniner kan utöva skyddande effekter på kognition, inklusive minne och exekutiv bearbetning, antingen genom en direkt effekt på hjärnans funktion eller indirekt genom att sänka blodtrycket (Kent et al., 2017). Antocyaniner korsar den hematoencefaliska barriären och förenar sig med DNA-molekylen i hippocampus och hjärnbarken, vilket stabiliserar den mot oxidativa skador (Passamonti et al., 2005). Shukitt-Hale et al. (2005) visade att kognitivt beteende och neuronala funktioner kan förbättras när man kompletterar råttors kost med jordgubbar och blåbär. Kent et al. (2017) visade att daglig konsumtion av en antocyaninrik körsbärsjuice förbättrade det verbala flödet samt kort- och långtidsminnet hos 49 äldre vuxna (+ 70 år) med mild till måttlig demens.

Det har föreslagits att antocyaniner har förmågan att förbättra synen, efter flera olika sätt: (i) förbättra nattseendet genom att öka näthinnans pigment, (ii) förbättra cirkulationen i näthinnans kapillärer, (iii) minska degeneration och diabetisk retinopati, (iv) förebygga glaukom och andra synskador (Pojer et al., 2013). Ohgami et al. (2005) gav antocyaninrika extrakt till råttor med ögonbrist och observerade en minskning av inflammation och en ökning av synskärpan. Nyligen utvärderade Nakamura et al. (2014) effekten av delfinidin 3,5-O-diglukosid, som ingår i maquibäret, för att förebygga torra ögon. Antocyaninet visade sig undertrycka bildandet av reaktiva syrearter från tårkörtelns vävnad och bevara tårsekretionen.

Fetma är en inflammatorisk sjukdom som är förknippad med obalans mellan energiintag och energiuttag och kännetecknas av överdriven ackumulering av fettvävnad; hypertrofi av fettvävnaden leder till metabola funktionsstörningar genom produktion av adipocytokiner. Typ 2-diabetes är förknippad med insulinbrist, vilket orsakar höga glukosnivåer i blodet. Antocyaniner interagerar med adiponektin, som är ett av de viktigaste adipocytokinerna, vilket dämpar adipocytdysfunktion (Jamar et al., 2017; Gowd et al., 2017). Tsuda och medarbetare (2004, 2006) experimenterade med adipocyter isolerade från fettvävnad från råttor och människor och observerade att antocyaniner ökar utsöndringen av adipocytokiner (adiponektin och leptin), även om mekanismen bör belysas. Å andra sidan visade sig ett stort antal polyfenoler, inklusive cyanidin, hämma syntesen av α-glukosidas, som är ett av de viktigaste enzymerna som ansvarar för matsmältningen av kolhydrater från kosten till glukos. Inhiberingen minskar glukoskoncentrationen i blodet och därmed risken för diabetes (Tadera et al., 2006).

Antracyaninernas antioxidativa kapacitet är ansvarig för deras egenskaper mot åldrande, eftersom den mest accepterade teorin för åldrande är skador på DNA, proteiner, lipider och andra cellulära beståndsdelar genom fria radikaler/oxidativ stress (Soto et al., 2015). Flera studier har visat på effekten av antocyaninkonsumtion för att förebygga åldrande av hud och hjärna (Rojo et al., 2013; Soto et al., 2015; Wei et al., 2017).