ANTHOCYANINS AND BIOMEDICINAL PROPERTIES

Anthocyanins behoren tot de flavonoïdengroep van fytochemicaliën, een groep die overwegend voorkomt in thee, honing, wijn, fruit, groenten, noten, olijfolie, cacao en granen. De flavonoïden, misschien wel de belangrijkste groep fenolische stoffen in levensmiddelen, omvatten een groep van meer dan 4000 C15 aromatische plantverbindingen met meervoudige substitutiepatronen (www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp/index.html). Tot de voornaamste actoren in deze groep behoren de anthocyanen (bijv. cyanidine, pelargonidine, petunidine), de flavonolen (quercetine, kaempferol), de flavonen (luteoline, apigenine), de flavanonen (myricetine, naringine, hesperetine, naringenine), flavan-3-olen (catechine, epicatechine, gallocatechine), en, hoewel soms apart ingedeeld, de isoflavonen (genisteïne, daidzeïne). Fytochemicaliën in deze klasse worden vaak bioflavonoïden genoemd vanwege hun veelzijdige rol bij de instandhouding van de menselijke gezondheid, en anthocyanen in voedsel worden meestal ingenomen als bestanddelen van complexe mengsels van flavonoïde bestanddelen. De dagelijkse inname wordt geschat op 500 mg tot 1 g, maar kan oplopen tot gemiddeld g/d als een individu flavonoïde supplementen gebruikt (druivenpitextract, ginkgo biloba, of pycnogenol; zie bijv.).

De kleurrijke anthocyanen zijn de meest erkende, zichtbare leden van de bioflavonoïde fytochemicaliën. De vrije-radicalen-vangst en anti-oxidant capaciteiten van anthocyanenpigmenten zijn de meest bekende modus operandius van deze pigmenten om in te grijpen op menselijke therapeutische doelen, maar in feite suggereert onderzoek duidelijk dat andere werkingsmechanismen ook verantwoordelijk zijn voor de waargenomen gezondheidsvoordelen. Anthocyaan isolaten en mengsels van bioflavonoïden die rijk zijn aan anthocyanen kunnen bescherming bieden tegen DNA-splitsing, oestrogene activiteit (waardoor de ontwikkeling van hormoonafhankelijke ziekteverschijnselen wordt veranderd), enzymremming, stimulering van de productie van cytokinen (waardoor de immuunreacties worden gereguleerd), ontstekingsremmende activiteit, lipide peroxidatie, vermindering van de doorlaatbaarheid en kwetsbaarheid van de haarvaten, en versterking van de membranen. De chemische structuur (positie, aantal en soorten substituties) van de individuele anthocyaanmolecule is ook van invloed op de mate waarin anthocyanen hun bioactieve eigenschappen uitoefenen en de structuur/functierelaties beïnvloeden ook de intracellulaire lokalisatie van de pigmenten. In de anthocyanen literatuur bestaat enige controverse over de relatieve bijdrage van geglycosyleerde anthocyanen versus aglyconen in termen van biologische beschikbaarheid en bioactief potentieel. Oorspronkelijk werd aangenomen dat alleen aglyconen in het circulatiecircuit terecht konden komen, maar inmiddels is aangetoond dat anthocyaanglycosiden worden geabsorbeerd en gemetaboliseerd. De aard van het suikerconjugaat en van het aglycon zijn belangrijke bepalende factoren voor de absorptie en uitscheiding van anthocyanen, zowel bij mensen als bij ratten.

De rol van anthocyaanpigmenten als geneeskrachtige stoffen is een algemeen aanvaard dogma in de volksgeneeskunde over de hele wereld, en deze pigmenten worden in feite in verband gebracht met een verbazingwekkend breed scala aan gezondheidsvoordelen. Zo worden anthocyanen van de Hibiscus van oudsher gebruikt in remedies tegen leveraandoeningen en hoge bloeddruk; en de anthocyanen van bosbessen (Vaccinium) worden al sinds jaar en dag gebruikt bij gezichtsstoornissen, microbiële infecties, diarree en diverse andere gezondheidsaandoeningen. Maar terwijl het gebruik van anthocyanen voor therapeutische doeleinden al lang wordt ondersteund door zowel anekdotisch als epidemiologisch bewijs, is het pas in de afgelopen jaren dat sommige van de specifieke, meetbare farmacologische eigenschappen van geïsoleerde anthocyaanpigmenten onomstotelijk zijn geverifieerd door streng gecontroleerde in vitro, in vivo, of klinische onderzoekstrials . In veel andere gevallen is de precieze rol van de anthocyanen in het behoud van de menselijke gezondheid versus andere fytochemicaliën in een complex mengsel van een fruitextract of volledig voedsel nog niet volledig uitgezocht. In feite suggereren sommige rapporten dat de activiteit van anthocyanen wordt versterkt wanneer ze in mengsels worden toegediend.

Het gezichtsvermogen kan bijvoorbeeld aanzienlijk worden verbeterd door toediening van anthocyaanpigmenten aan dieren en mensen, en de rol van deze pigmenten bij het verbeteren van het nachtzicht of het gezichtsvermogen in het algemeen is bijzonder goed gedocumenteerd. Orale inname van anthocyanosiden uit zwarte bessen resulteerde in een aanzienlijke verbetering van het nachtzicht bij mensen, en soortgelijke voordelen werden verkregen na toediening van anthocyaninen uit bosbessen. Drie anthocyanen uit zwarte bessen stimuleerden de regeneratie van rhodopsine (een G-eiwit gekoppelde receptor die gelokaliseerd is in het netvlies van het oog), en de vorming van een regeneratie-intermediair werd versneld door cyanidine 3-rutinoside .Deze studies suggereren sterk dat verbetering van de regeneratie van rhodopsine tenminste één mechanisme is waardoor anthocyanen de gezichtsscherpte verbeteren.

In zowel in vitro als in vivo onderzoeksexperimenten hebben anthocyanen aangetoond dat ze een duidelijk vermogen hebben om de proliferatie van kankercellen te verminderen en de vorming van tumoren te remmen. Het vermogen van anthocyaan pigmenten om te interfereren met het proces van carcinogenese lijkt in verband te staan met meerdere potentiële werkingsmechanismen, waaronder remming van cyclo-oxygenase enzymen en een krachtig antioxidant potentieel. Hou et al. onthulden dat anthocyanen tumorigenese remmen door activering van een mitogeen-geactiveerd-eiwit kinase pad te blokkeren. Dit rapport verschafte de eerste aanwijzing voor een moleculaire basis waarom anthocyanen anticarcinogene eigenschappen vertonen. In ander onderzoek bleken fruitextracten met hoge concentraties anthocyanen effectief te zijn tegen verschillende stadia van carcinogenese, maar de individuele rol van anthocyanen versus andere componenten werd niet vastgesteld, deels omdat de anthocyanen te gemakkelijk werden afgebroken tijdens bioassays als ze gescheiden werden van stabiliserende co-factoren zoals andere fenolische bestanddelen.

De rol van anthocyanen in de bescherming tegen hart- en vaatziekten is sterk verbonden met bescherming tegen oxidatieve stress. Aangezien een disfunctie van het endotheel betrokken is bij het ontstaan en de ontwikkeling van vasculaire ziekten, werden vier uit vlierbessen geïsoleerde anthocyanen opgenomen in het plasma lemma en cytosol van endotheelcellen om de beschermende rol rechtstreeks te onderzoeken. De tests toonden niet alleen aan dat anthocyanen direct in endotheelcellen konden worden opgenomen, maar ook dat dit een significante bescherming tegen oxidatieve stress tot gevolg had. Delphinidin, maar nietmalvidin of cyanidin, zorgde voor endotheel-afhankelijkevasorelaxatie in de aorta van de rat, wat een farmacologisch voordeel oplevert dat vergelijkbaar is met polyfenolen uit rode wijn. In een rattenmodel kon weinig invloed van het voeren van gezuiverde anthocyanen (cyanidine 3-O-glucoside) of anthocyanenrijke extracten van vlierbes of zwarte bes worden aangetoond op het cholesterolgehalte of de vetzuurpatronen in de lever, maar de pigmenten waren wel in staat om vitamine E te sparen. Ruwe anthocyanine-extracten van bosbes zijn zowel oraal als via injectie toegediend om de doorlaatbaarheid van de haarvaten te verminderen. In ander onderzoek in verband met cardiovasculaire beschadiging is de rol van anthocyaninepigmenten versus andere flavonoïden die in het fytochemisch extract worden toegediend nog niet helemaal duidelijk. Bescherming tegen hartaanvallen door toediening van druivensap of wijn werd sterk in verband gebracht met het vermogen van de anthocyaninerijke producten om ontstekingen te verminderen en de sterkte en doorlaatbaarheid van de haarvaten te verbeteren, en om de vorming van bloedplaatjes te remmen en de afgifte van stikstofmonoxide (NO) te bevorderen. Evenzo veroorzaakte de toediening van een concentraat van zwarte bessen met een hoog anthocyaangehalte een endotheelafhankelijke vaataxatie in de aorta ringen van ratten in vitro. Het mechanisme van vasorelaxatie werd toegeschreven aan verhoogde niveaus vanNO productie, maar de actieve bestanddelen in het concentraat werden niet geïsoleerd. Wanneer ratten werden voorbehandeld om een verhoogde gevoeligheid voor oxidatieve schade te creëren, en vervolgens werden gevoed met anthocyaan-richextracten, resulteerde dit in een significante vermindering van indices van lipide-peroxidatie en DNA-schade. Inname van deze extracten, die mengsels bevatten van delphinidin, cyanidin, petunidin, peonidin, en malvidin in de 3-glucopyranoside vormen, verhoogde ook de plasma antioxidant capaciteit.

Tsuda et al hebben onlangs aangetoond dat uit paarse maïs geëxtraheerde anthocyanen, wanneer verstrekt aan muizen in combinatie met een vetrijk dieet, effectief zowel het lichaamsgewicht als de toename in vetweefsel remden. Typische symptomen van hyperglykemie, hyperinsulinemie, en hyperleptinemie, veroorzaakt door een vetrijk dieet, traden niet op wanneer muizen ook geïsoleerde anthocyanen kregen toegediend. De experimenten suggereren dat anthocyanen, als een functioneel voedingsbestanddeel, kunnen helpen bij de preventie van obesitas en diabetes.

Anthocyanen worden toegeschreven aan hun vermogen om cognitieve en motorische functies te moduleren, het geheugen te verbeteren, en een rol te spelen bij het voorkomen van leeftijdsgebonden achteruitgang van de neurale functie. Choet al rapporteerde dat het toedienen van geïsoleerde gezuiverde anthocyanen van paarse zoete aardappel de cognitieve prestaties verbeterde, zoals beoordeeld door passieve vermijdingstesten in met ethanol behandelde muizen, en ook effectief lipideperoxidatie remde in rat hersenweefsel. Door het toedienen van bosbessenextracten met een aanzienlijk gehalte aan anthocyanen (maar niet gezuiverde pigmenten), werd vastgesteld dat met bosbessen verrijkte diëten leidden tot een effectieve omkering van leeftijdsgerelateerde tekorten in verschillende neurale en gedragsparameters (geheugen en motorische functies).Verder onderzoek door dit laboratoriumteam toonde aan datanthocyanen (in het bijzonder cyanidine-3-sambubioside-5-glucoside en cyanidine-3, 5-diglucoside) in hoge mate biologisch beschikbaar waren in endotheelcellen, wat in verband werd gebracht met hun rol bij de preventie van atherosclerose en neurodegeneratieve aandoeningen.

Anthocyanen hadden een meervoudig beschermend effect tegen pleuritis in een rattenmodel en waren in staat ontstekingen te verminderen. Anthocyaan behandeling verminderde ook de expressie van enzymen die betrokken zijn bij ontstekingen in de long. De antimicrobiële activiteit van anthocyanen in het algemeen is goed aangetoond, waaronder een significante remming van de biosynthese van aflatoxinen. Het experimentele bewijs dat anthocyanen gunstig zijn voor diabetes en alvleesklieraandoeningen is de laatste jaren ook toegenomen, en ook hier wordt de werkzaamheid toegeschreven aan de meervoudige, gelijktijdige biologische effecten die deze pigmenten in het lichaam veroorzaken, waaronder preventie van de generatie van vrije radicalen, verminderde lipide peroxidatie, verminderde zwelling van de alvleesklier, en verlaagde bloedsuikerconcentraties in urine en bloedserum.