ANTHOCYANINE UND BIOMEDIZINISCHE EIGENSCHAFTEN
Anthocyane gehören zur Gruppe der Flavonoide, einer Gruppe von Phytochemikalien, die vor allem in Tees, Honig, Weinen, Obst, Gemüse, Nüssen, Olivenöl, Kakao und Getreide vorkommen. Die Flavonoide, die vielleicht wichtigste Einzelgruppe der Phenole in Lebensmitteln, umfassen eine Gruppe von über 4000 aromatischen C15-Pflanzenverbindungen mit vielfältigen Substitutionsmustern (www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/index.html). Zu den wichtigsten Vertretern dieser Gruppe gehören die Anthocyane (z. B. Cyanidin, Pelargonidin, Petunidin), die Flavonole (Quercetin, Kaempferol), Flavone (Luteolin, Apigenin), Flavanone (Myricetin, Naringin, Hesperetin, Naringenin), Flavan-3-ole (Catechin, Epicatechin, Gallocatechin), und, obwohl manchmal separat klassifiziert, die Isoflavone (Genistein, Daidzein). Phytochemikalien in dieser Klasse werden aufgrund ihrer vielfältigen Rolle bei der Erhaltung der menschlichen Gesundheit häufig als Bioflavonoide bezeichnet, und Anthocyane in der Nahrung werden typischerweise als Bestandteile komplexer Mischungen von Flavonoidkomponenten aufgenommen. Die tägliche Aufnahme liegt schätzungsweise zwischen 500 mg und 1 g, kann aber auch mehr als 1 g/d betragen, wenn eine Person Flavonoid-Ergänzungen (Traubenkernextrakt, Ginkgo biloba oder Pycnogenol; siehe z.B.) zu sich nimmt.
Die farbenfrohen Anthocyane sind die bekanntesten, sichtbarsten Mitglieder der Bioflavonoid-Phytochemikalien. Die radikalfangenden und antioxidativen Fähigkeiten der Anthocyanpigmente sind der am meisten publizierte Modus Operandus, mit dem diese Pigmente in die menschlichen Therapieziele eingreifen, aber die Forschung legt eindeutig nahe, dass auch andere Wirkmechanismen für die beobachteten gesundheitlichen Vorteile verantwortlich sind. Anthocyan-Isolate und Anthocyan-reiche Mischungen von Bioflavonoiden können Schutz vor DNA-Spaltung, östrogene Aktivität (Veränderung der Entwicklung von hormonabhängigen Krankheitssymptomen), Enzymhemmung, Steigerung der Produktion von Zytokinen (und damit Regulierung von Immunantworten), entzündungshemmende Aktivität, Lipidperoxidation, Verringerung der Kapillarpermeabilität und -brüchigkeit und Stärkung der Membran bieten. Die chemische Struktur (Position, Anzahl und Art der Substitutionen) des einzelnen Anthocyanmoleküls hat ebenfalls Einfluss auf das Ausmaß, in dem Anthocyane ihre bioaktiven Eigenschaften ausüben, und die Struktur/Funktionsbeziehungen beeinflussen auch die intrazelluläre Lokalisierung der Pigmente. In der Anthocyan-Literatur gibt es eine Kontroverse über den relativen Beitrag von glykosylierten Anthocyanen gegenüber Aglykonen in Bezug auf die Bioverfügbarkeit und das bioaktive Potenzial. Ursprünglich ging man davon aus, dass nur Aglykone in den Kreislauf gelangen können, jedoch konnte die Absorption und der Metabolismus von Anthocyan-Glykosiden inzwischen nachgewiesen werden. Die Art des Zuckerkonjugats und des Aglykons sind wichtige Determinanten der Anthocyan-Absorption und -Ausscheidung sowohl bei Menschen als auch bei Ratten.
Die Rolle von Anthocyan-Pigmenten als medizinische Wirkstoffe ist in der Volksmedizin auf der ganzen Welt ein gut akzeptiertes Dogma, und tatsächlich sind diese Pigmente mit einer erstaunlich breit gefächerten Palette von gesundheitlichen Vorteilen verbunden. Zum Beispiel wurden Anthocyane aus Hibiscus sp historisch in Heilmitteln für Leberfunktionsstörungen und Bluthochdruck verwendet; und Heidelbeere (Vaccinium) Anthocyane haben eine anekdotische Geschichte der Verwendung für Sehstörungen, mikrobielle Infektionen, Durchfall, und verschiedene andere gesundheitliche Störungen. Aber während die Verwendung von Anthocyanen für therapeutische Zwecke seit langem sowohl durch anekdotische als auch durch epidemiologische Beweise unterstützt wird, sind erst in den letzten Jahren einige der spezifischen, messbaren pharmakologischen Eigenschaften von isolierten Anthocyanpigmenten durch streng kontrollierte in vitro-, in vivo- oder klinische Forschungsversuche schlüssig verifiziert worden. In vielen anderen Fällen ist die genaue Rolle der Anthocyane bei der Aufrechterhaltung der menschlichen Gesundheit im Vergleich zu anderenphytochemischen Stoffen in einer komplexen Mischung aus einem Fruchtextrakt oder einer Vollwertnahrung noch nicht vollständig geklärt. Tatsächlich deuten einige Berichte darauf hin, dass die Aktivität von Anthocyanen verstärkt wird, wenn sie in Mischungen verabreicht werden.
Zum Beispiel kann die Sehschärfe durch die Verabreichung von Anthocyanpigmenten an tierische und menschliche Probanden deutlich verbessert werden, und die Rolle dieser Pigmente bei der Verbesserung der Nachtsicht oder der Gesamtsicht ist besonders gut dokumentiert. Die orale Einnahme von Anthocyanosiden aus schwarzen Johannisbeeren führte bei menschlichen Probanden zu einer signifikant verbesserten Anpassung des Nachtsehens, und ähnliche Vorteile wurden nach der Verabreichung von Anthocyanen aus Heidelbeeren erzielt. Drei Anthocyane aus schwarzen Johannisbeeren stimulierten die Regeneration von Rhodopsin (ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor, der in der Netzhaut des Auges lokalisiert ist), und die Bildung eines Regenerationsintermediats wurde durch Cyanidin 3-Rutinosid beschleunigt.Diese Studien deuten stark darauf hin, dass die Förderung der Rhodopsin-Regeneration mindestens ein Mechanismus ist, durch den Anthocyane die Sehschärfe verbessern.
In in vitro- und in vivo-Forschungsversuchen haben Anthocyane eine deutliche Fähigkeit gezeigt, die Proliferation von Krebszellen zu reduzieren und die Tumorbildung zu hemmen. Die Fähigkeit von Anthocyanpigmenten, in den Prozess der Karzinogenese einzugreifen, scheint mit mehreren potenziellen Wirkmechanismen verbunden zu sein, einschließlich der Hemmung von Cyclooxygenase-Enzymen und einem starken antioxidativen Potenzial. Hou et al. zeigten, dass Anthocyane die Tumorigenese hemmen, indem sie die Aktivierung eines Mitogen-aktiviertenProteinkinase-Wegs blockieren. Dieser Bericht lieferte den ersten Hinweis auf eine molekulare Basis dafür, warum Anthocyane antikanzerogene Eigenschaften zeigen. In anderen Untersuchungen erwiesen sich Fruchtextrakte mit signifikanten Anthocyan-Konzentrationen als wirksam gegen verschiedene Stadien der Karzinogenese, aber die individuelle Rolle der Anthocyane im Vergleich zu anderen Komponenten wurde nicht bestimmt, zum Teil, weil die Anthocyane bei Bioassays zu leicht abgebaut wurden, wenn sie von stabilisierenden Cofaktoren wie anderen phenolischen Bestandteilen getrennt wurden.
Die Rolle der Anthocyane beim Schutz vor kardiovaskulären Erkrankungen ist eng mit dem Schutz vor oxidativem Stress verbunden. Da die Endothelialdysfunktion an der Initiierung und Entwicklung von Gefäßerkrankungen beteiligt ist, wurden vier aus Holunderbeeren isolierte Anthocyane in das Plasmalemma und Zytosol von Endothelzellen aufgenommen, um die Schutzfunktion direkt zu untersuchen. Die Tests zeigten nicht nur, dass Anthocyane direkt in Endothelzellen aufgenommen werden konnten, sondern auch, dass ein signifikanter Schutz vor oxidativem Stress die Folge war. Delphinidin, aber nicht Malvidin oder Cyanidin, bewirkte eine Endothel-abhängige Vasorelaxation in der Ratten-Aorta und bot damit einen pharmakologischen Nutzen, der mit dem von Rotwein-Polyphenolen vergleichbar war. In einem Rattenmodell konnte ein geringer Einfluss der Fütterung von gereinigten Anthocyanen (Cyanidin 3-O-Glucosid) oder anthocyanreichen Extrakten aus Holunder oder schwarzer Johannisbeere auf den Cholesterinspiegel oder das Fettsäuremuster in der Leber nachgewiesen werden, aber die Pigmente waren in der Lage, Vitamin E zu sparen. Rohe Anthocyaninextrakte aus Heidelbeeren wurden sowohl oral als auch per Injektion verabreicht, um die Kapillarpermeabilität zu reduzieren. Der Schutz vor Herzinfarkten durch die Verabreichung von Traubensaft oder Wein war stark mit der Fähigkeit der Anthocyan-reichen Produkte verbunden, Entzündungen zu reduzieren und die Kapillarstärke und -permeabilität zu verbessern, sowie die Bildung von Blutplättchen zu hemmen und die Freisetzung von Stickstoffmonoxid (NO) zu erhöhen. In ähnlicher Weise verursachte die Verabreichung eines schwarzen Johannisbeerkonzentrats mit hohem Anthocyangehalt eine Endothel-abhängige Vasorelaxation in Ratten-Aorta-Ringen in vitro. Der Mechanismus der Vasorelaxation wurde auf eine erhöhteNO -Produktion zurückgeführt, aber die aktiven Verbindungen in dem Konzentrat wurden nicht isoliert. Wenn Ratten vorbehandelt wurden, um eine erhöhte Anfälligkeit für oxidative Schäden zu erzeugen, und dann mit Anthocyan-Reich-Extrakten gefüttert wurden, führte dies zu einer signifikanten Reduktion der Indizes für Lipidperoxidation und DNA-Schäden. Die Einnahme dieser Extrakte, die Mischungen aus Delphinidin, Cyanidin, Petunidin, Peonidin und Malvidin in den 3-Glucopyranosid-Formen enthielten, erhöhte auch die antioxidative Kapazität des Plasmas.
Tsuda et al. lieferten kürzlich den Beweis, dass aus violettem Mais extrahierte Anthocyane, wenn sie Mäusen in Verbindung mit einer fettreichen Diät verabreicht wurden, sowohl die Zunahme des Körpergewichts als auch des Adipositasgewebes effektiv hemmen. Typische Symptome von Hyperglykämie, Hyperinsulinämie und Hyperleptinämie, die durch eine fettreiche Diät hervorgerufen werden, traten nicht auf, wenn die Mäuse auch isolierte Anthocyane zu sich nahmen. Die Experimente deuten darauf hin, dass Anthocyane als funktioneller Nahrungsbestandteil bei der Vorbeugung von Fettleibigkeit und Diabetes helfen können.
Anthocyanen wird die Fähigkeit zugeschrieben, kognitive und motorische Funktionen zu modulieren, das Gedächtnis zu verbessern und eine Rolle bei der Vorbeugung von altersbedingten Rückgängen der neuronalen Funktion zu spielen. Choet al. berichteten, dass die Verabreichung von isolierten halbveredelten Anthocyanen aus der violetten Süßkartoffel die kognitive Leistung, bewertet durch passive Vermeidungstests bei mit Ethanol behandelten Mäusen, verbesserte und auch die Lipidperoxidation im Gehirngewebe von Ratten effektiv hemmte. Durch die Verabreichung von Heidelbeerextrakten mit signifikantem Anthocyan-Gehalt (aber nicht gereinigten Pigmenten) wurde festgestellt, dass die mit Heidelbeeren ergänzte Ernährung zu einer effektiven Umkehrung altersbedingter Defizite in verschiedenen neuronalen und Verhaltensparametern (Gedächtnis und Motorik) führte.Weitere Untersuchungen dieses Laborteams zeigten, dass Anthocyane (insbesondere Cyanidin-3-sambubiosid-5-glucosid und Cyanidin-3,5-diglucosid) in Endothelzellen hoch bioverfügbar waren, was mit ihrer Rolle bei der Prävention von Atherosklerose und neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht wurde.
Anthocyane übten in einem Rattenmodell mehrfache schützende Wirkungen gegen Rippenfellentzündung aus und waren in der Lage, Entzündungen abzuschwächen.
Die Behandlung mit Anthocyanen regelte auch die Expression von Enzymen herunter, die an Entzündungen in der Lunge beteiligt sind. Die antimikrobielle Aktivität von Anthocyanen im Allgemeinen ist gut etabliert, einschließlich einer signifikanten Hemmung der Aflatoxin-Biosynthese.
Die experimentellen Beweise, die den Nutzen von Anthocyanen bei Diabetes und Bauchspeicheldrüsenerkrankungen zeigen, haben sich in den letzten Jahren ebenfalls angehäuft, und auch hier wird die Wirksamkeit auf die mehrfachen, gleichzeitigen biologischen Effekte zurückgeführt, die diese Pigmente im Körper verursachen, einschließlich der Verhinderung der Bildung freier Radikale, der verringerten Lipidperoxidation, der verringerten Schwellung der Bauchspeicheldrüse und der verringerten Blutzuckerkonzentration im Urin und Blutserum.