© Borgis - Postępy Fitoterapii 1/2009, s. 45-49
*Monika Krotki, Beata Stoparczyk
Właściwości przeciwutleniające kakao w zapobieganiu chorobom układu krążenia
Cardioprotective effects of cocoa antioxidants
Katedra Żywienia Człowieka SGGW, Wydział Nauk o Żywieniu Człowieka i Konsumpcji, Zakład Oceny Żywienia, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
Kierownik Katedry: prof. dr hab. Anna Gronowska-Senger
Summary
Dark chocolate derived from the Theobroma cacao is one of the most concentrated sources of flavanols, a subgroup of the natural antioxidant plant compounds called flavonoids. Antioxidants thanks to their free radical-fighting properties prevent the oxidation of low-density lipoprotein (LDL) cholesterol that leads to atherosclerosis, help reduce platelet activation, contribute to the improving of blood flow due to the ability to increase positive vascular effects and endothelial function of cocoa and modulation of vascular homeostasis. Epidemiological studies revealed that flavonoid-rich chocolate improves coronary vasodilatation, indicate an increased bioavailability of NO and decreases platelet reactivity. Flavonoid-rich cocoa increases serum antioxidant capacity and counteract lipid peroxidation. Activation of NO synthase and reduction of oxidative stress improve endothelial dysfunction and reduced platelet activation. Study results suggest a short-term effect of flavonoid-rich dark chocolate in terms of inducing coronary vasodilatation, improving coronary vasomotion and shear stress-dependent platelet adhesion. Flavanols, such as epicatechin and catechin, their oligomers, the procyanidins show inverse relationship between cocoa intake and the risk of CVD, indicating various potential flavanol-mediated bioactivities including the improvement of vasodilatation, blood pressure, decrease of platelet reactivity, and the improvement of immune responses and antioxidant defense systems. It is said that beneficial cardiovascular effects of cocoa play an important role in a well-balanced nutrition plan. However, further studies are needed to make more definitive statements.
Wprowadzenie
Kakao otrzymywane jest z nasion owoców kakaowca (łac. Theobroma cacao), drzewa pochodzącego z Ameryki Łacińskiej. Łacińska nazwa została nadana drzewu kakaowca przez szwedzkiego przyrodnika Karola Linneusza – Theobroma ( theos – bóg, vroma – pożywienie). Pierwszymi, którzy rozwinęli kult picia kakao byli Majowie. Rytuał ten od Majów przejęli Aztekowie, dla których zwyczaj spożywania napoju chocolatl stał się częścią obrzędów i świąt religijnych. Uznawane było za boski napój, który zwiększa wytrzymałość i zwalcza zmęczenie. Na początku XIX wieku nastąpił przełom w jego produkcji, po raz pierwszy wyprodukowano tabliczkę gorzkiej czekolady, a kilkadziesiąt lat później – czekolady mlecznej (1).
Obecnie największymi producentami kakao są kraje afrykańskie, zlokalizowane u wybrzeży Zatoki Gwinejskiej (Wybrzeże Kości Słoniowej, Ghana, Nigeria). Plantacje znajdują się także na obszarach równikowych Azji oraz Ameryki Środkowej (Ekwador, Brazylia, Dominikana, Kolumbia, Meksyk). Największymi odbiorcami są Stany Zjednoczone i Wielka Brytania. Drzewo kakaowe w uprawie wymaga klimatu równikowego, wilgotnego i gorącego. Istnieje wiele odmian kakaowca: criollo – najpełniejsza w smaku, pozbawiona goryczy, najrzadsza, najdelikatniejsza i trudna w uprawie; forastero – najpopularniejsza, odporna na niekorzystne warunki środowiska, o mocno czekoladowym smaku; trinitario – otrzymana po skrzyżowaniu odmiany criollo i forastero. Proces przetwarzania ziarna kakaowego polega na zebraniu owoców, wydobyciu ziaren, poddaniu ich fermentacji i suszeniu. W wyniku tego cyklu otrzymuje się ziarna gotowe do kolejnych etapów obróbki. Ziarna poddawane są mieleniu, w wyniku którego powstaje miazga kakaowa – gorzka czekolada tzw. „forma piekarska”. Miazga kakaowa poddana dalszemu procesowi tłoczenia powoduje oddzielenie tłuszczu (masło kakaowe) od proszku kakaowego. Po dodaniu masła kakaowego do miazgi kakaowej można otrzymać surowiec, który poddany dalszym obróbkom, dodaniu mleka oraz innych substancji wzbogacających smak daje popularną czekoladę.
Badania potwierdzają kardioochronne działanie kakao – jako źródła związków o charakterze przeciwutleniającym, głównie proantocyjanidyn występujących w postaci monomerów jako katechiny i epikatechiny lub oligomerów katechin i epikatechin jako procyjanidyn, które wykazują korzystny wpływ na prawidłową funkcję śródbłonka naczyń krwionośnych, zapobiegają procesom zapalnym i zakrzepowym, prowadzącym do rozwoju miażdżycy.
Działanie przeciwmiażdżycowe związków polifenolowych polega na:
– hamowaniu enzymatycznej i nieenzymatycznej peroksydacji lipidów,
– obniżaniu poziomu lipidów w osoczu krwi,
– uszczelnianiu naczyń krwionośnych i zapobieganiu przenikania frakcji LDL cholesterolu do ściany tętnic,
– chelatowaniu metali biorących udział w procesie oksydacji frakcji LDL cholesterolu (żelazo, miedź),
– hamowaniu proliferacji komórek mięśni gładkich (miocytów), hamując proces przebudowy ściany komórkowej naczyń,
– hamowaniu aktywacji płytek,
– obniżaniu ciśnienia tętniczego krwi,
– zmniejszaniu wytwarzania i uwalniania wolnych rodników przez makrofagi,
– hamowaniu mechanizmów naczynioskurczowych (7, 10, 11, 21).
Badania epidemiologiczne i interwencyjne wykazują, że spożywanie diety bogatej w produkty roślinne o dużej zawartości naturalnych przeciwutleniaczy (dieta śródziemnomorska), obniża ryzyko wystąpienia choroby niedokrwiennej serca, rozwijającej się na skutek postępujących zmian miażdżycowych naczyń krwionośnych, wywołanych procesami oksydacji lipidów. Gorzka czekolada charakteryzuje się największą zawartością flawanoli – związków fenolowych należących do grupy flawonoidów. W 100 g kakao zawartych jest 1400 mg flawanoli i procyjanidyn, w gorzkiej czekoladzie 170 mg, w mlecznej czekoladzie 70 mg. Zawartość flawanoli i procyjanidyn w jabłkach wynosi 106 mg w 100 g produktu, w czerwonym winie 22 mg, czarnej herbacie 40 mg. Przypuszcza się, że niewielka dawka czekolady może w istotny sposób zwiększyć efekt antyoksydacyjny i wywołać korzystny efekt zdrowotny (2).
Biodostępność flawanoli i procyjanidyn kakao
Struktura chemiczna związków polifenolowych warunkuje ich biodostępność, zdolność przeciwutleniającą, skłonność do wiązania z receptorami i enzymami komórkowymi biorącymi udział w aktywacji procesów prozapalnych i prozakrzepowych, zachodzących w ścianie naczyń krwionośnych. W prowadzonych dotychczas badaniach nad biodostępnością proantocyjanidyn stwierdzono niski poziom wchłaniania i kumulowania ich form spolimeryzowanych. Ustalono, że z przewodu pokarmowego wchłaniane są tylko monomery i dimery, formy spolimeryzowane proantocyjanidyn wykazują cechy zbliżone do ksenobiotyków, które dopiero w ostatnim odcinku układu pokarmowego ulegają depolimeryzacji i wchłonięciu do krwiobiegu. Wyniki ostatnio przeprowadzonych eksperymentów laboratoryjnych sugerują rozkład wyizolowanych z kakao procyjanidyn przez działanie soku żołądkowego, co skłania do stwierdzenia, że związki te nie są wchłaniane do krwiobiegu.
Drugim czynnikiem determinującym biodostępność flawonoidów jest droga dostarczenia ich do organizmu: dootrzewnowo, podskórnie, śródskórnie, dojelitowo, donaczyniowo, doustnie. Procesy uwalniania z matrycy pokarmowej, wchłaniania, dystrybucji, metabolizmu i wydalania są procesami decydującymi o biodostępności. Przyjmuje się, że deglikozylacja jest pierwszym etapem metabolizmu flawonoidów, po którym następują procesy glukuronowania, metylowania, sulfonowania i hydroksylowania. Związki te w postaci koniugatów są obecne w układzie krwionośnym. Biodostępność i aktywność przeciwutleniająca flawonoidów zawartych w kakao zależy m.in. od obecności białek mleka. Porównywano zdolność przeciwutleniającą i biodostępność zawartych epikatechin w gorzkiej i mlecznej czekoladzie. Wyniki wybranych badań sugerują obniżenie aktywności antyoksydacyjnej i redukcję biodostępności flawonoidów mlecznej czekolady na skutek obecności białek mleka (3). W badaniach innych autorów nie wykazano takich różnic. Przyjmuje się, że cechy matrycy pokarmowej mogą decydować o różnicy w aktywności i biodostępności polifenoli zawartych w gorzkiej i mlecznej czekoladzie. Różnice te nie mogą być przypisywane interakcji flawonoidów z białkami mleka (3).
Molekularne aspekty aktywności przeciwutleniającej flawanoli i procyjanidyn pochodzących z kakao
Efekt przeciwutleniający flawanoli i procyjanidyn zawartych w kakao polega na utrzymaniu równowagi między wytwarzaniem wolnych rodników tlenowych a aktywnością układu antyoksydacyjnego. Wolne rodniki tlenowe powstają w wyniku działania enzymów: oksydazy aktywowanej przez NADPH, syntazy tlenku azotu, oksydazy ksantynowej i cyklooksygenazy oraz lipooksygenazy. Istotny udział w powstawaniu reaktywnych form tlenu RFT ma oksydaza aktywowana przez NADPH, prowadząca do powstania anionu ponadtlenkowego O2?-, który ogranicza biodostępność tlenku azotu NO?, przekształcając go do anionu nadtlenoazotynowego ONOO- uszkadzającego tkanki. Właściwości przeciwutleniające flawanoli są związane z wychwytywaniem wolnych rodników tlenowych oraz chelatowaniem jonów miedzi i żelaza biorących udział w utlenianiu frakcji LDL cholesterolu i hamowaniu aktywności oksygenaz komórkowych. Flawonole hamują wzmożoną aktywność zapalną i zakrzepową wywołaną działaniem RFT oraz spowalniają procesy prowadzące do zaburzeń czynnościowych i zmian strukturalnych w poszczególnych warstwach naczyń (4). Aktywność związków polifenolowych wynika z ich struktury molekularnej, łatwości oddawania atomu wodoru lub elektronu oraz predyspozycji do współdziałania z innymi przeciwutleniaczami. Związki te zapobiegają hemolizie erytrocytów, hamują indukowaną ultrafioletem C oksydację DNA (5).
W krótkoterminowym badaniu zdrowych osób hamowanie procesu utleniania frakcji LDL cholesterolu stwierdzono po dwóch godzinach od spożycia kakao (6). Wyniki te potwierdzono w badaniach na modelu zwierzęcym. Długoterminowe przyjmowanie kakao w diecie powodowało wzrost zdolności przeciwutleniającej osocza i zmniejszenie podatności frakcji LDL na utlenianie. Nie wykazano różnic w poziomie cholesterolu całkowitego, trójglicerydów, frakcji LDL i HDL między grupą kontrolną, a grupą spożywającą kakao (7). Konsumpcja czekolady o dużej zawartości flawonoidów zwiększała zdolność przeciwutleniającą osocza i redukowała ilość reaktywnych form tlenu.
Chociaż mechanizmy określające efekt przeciwutleniający flawonoidów nie zostały dokładnie zidentyfikowane, przedstawione w badaniach dane sugerują, że konsumpcja flawanoli i procyjanidyn w diecie może znacząco wzmocnić komórkowy system przeciwutleniający. Aktywność przeciwutleniającą katechin i epikatechin zawartych w kakao przypisuje się obecności grup katecholowych w pierścieniu B, wychwytujących jony miedzi indukujące utlenianie frakcji LDL w warunkach in vitro (8, 9). Sugeruje to, iż zdolność przeciwutleniająca polifenoli wzrasta wraz z długością łańcucha oligomerów, co z kolei odbiega od wyników badań potwierdzających ograniczoną biodostępność spolimeryzowanych form flawonoidów. W wielu publikacjach odnośnie właściwości naturalnych związków przeciwutleniających podkreśla się, że korzystny wpływ związków polifenolowych w zapobieganiu chorobom układu sercowo-naczyniowego pozostaje zagadnieniem otwartym, wymagającym dalszych badań.
Wpływ kakao na dysfunkcję śródbłonka, parametry stresu oksydacyjnego, aktywację płytek krwi, utlenianie frakcji LDL cholesterolu i funkcję skurczową naczyń
Dysfunkcja śródbłonka i aktywacja płytek krwi mają fundamentalne znaczenie w patogenezie miażdżycy, prowadząc do tworzenia stanu zapalnego, tworzenia zakrzepu i skurczu naczyń.
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Vlachopoulos C, Alexopoluos N, Stefanadis C. Wpływ gorzkiej czekolady na funkcję tętnic u zdrowych osób. Medycyna po Dyplomie 2006; 15:129-138. 2. Steinberg FM, Bearden MM, Keen CL. Cocoa and chocolate flavonoids: Implications for cardiovascular health. J Am Diet Assoc 2003; 103:215-223. 3. Serafini M, Bugianesi R, Maiani G i wsp. Plasma antioxidants from chocolate. Nature 2003; 424:1013. 4. Grajek W. Przeciwutleniacze w żywności, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007; 93-95. 5. Ottavani JI, Carrasquedo F, Keen CL i wsp. Influence of flavan-3-ols and procyanidins on UVC-mediated formation of 8-oxo-7,8-dihydro-2´-deoxyguanosine in isolated DNA. Arch Biochem Biopyys 2002; 406:203-8. 6. Kondo K, Hirano R, Matsumoto A i wsp. Inhibition of LDL oxidation by cocoa. Lancet 1996; 348:1514. 7. Wan Y, Vinson JA, Etherton TD i wsp. Effects of cocoa powder and dark chocolate on LDL oxidative susceptibility and prostaglandin concentration in humans. Am J Clin Nutr 2001; 74:596-602. 8. Kuhnau J. The flavonoids: a class of semi-essential food components: their role in human nutrition. World Rev Nutr Diet 1976; 24:117-91. 9. Pannala As, Chan TS, O´Brien PJ i wsp. Flavonoid B-ring chemistry and antioxidant activity: fast reaction kinetics. Biochem Biophys Res Commun 2001; 282:1161-8. 10. Sanbongi C, Suzuki N, Sakane T. Polyphenols in chocolate, chich have antioxidant activity, modulate immune functions in humans in vitro. Cell Immunol 1997; 177:129-36. 11. Mao T, Powell J, Van De Water i wsp. The effect of cocoa procyanidins on the transcription and secretion of interleukin-1ß in peripheral blood mononuclear cells. Life Sci 2000; 66:1377-86. 12. Mao T, Powell J, Van De Water i wsp. Effect of cocoa procyjanidins on the secretion of interleukin-4 in peripheral blood mononuclear cells. J Med Food 2000; 3:107-14. 13. Osakabe N, Sanbongi C, Yamagishi M i wsp. Effects of polyphenol substances derived from Theobroma cacao on gastric mucosal lesion induced by etanol. Biosci Biotechnol Biochem 1998; 62:1535-8. 14. Kris-Etherton PM, Keen CL. Evidence that the antioxidant flavonoids in tea and cocoa are benficial for cardiovascular health. Curr Opin J Lipidol 2002; 13:41-49. 15. Rasmussen SE, Frederiksen H, Struntze Krogholm K i wsp. Dietary proanthocyanidins: occurrence, dietary intake, bioavailability, and protection against cardiovascular disease. Mol Nutr Food Res 2005; 49:159-174. 16. Wang-Polagruto JF, Villablanca AC, Polagruto JA i wsp. Chronic consumption of flavanol-rich cocoa improves endothelial function and decreases vascular cell adhesion molekule In hypercholesterolemic postmenopausal women. J Cardiovasc Pharmacol 2006; 47 (suppl 2): S177-S186. 17. Flammer AJ, Hermann F, Sudano I i wsp. Dark chocolate improves coronary vasomotion and reduces platelet reactivity. Circulation. 2007 Nov 20; 116(21):2360-2. 18. Heiss C, Dejam A, Schewe T i wsp. Vascular effects of cocoa rich in flavan-3-ols. JAMA 2003; 290:1030-1031. 19. Wang JF, Schramm DD, Holt RR i wsp. A dose-response effect from chocolate consumption on plasma epicatechin and oxidative damage. J Nutr 2000; 130:2115S-2119S. 20. Grassi D, Necozione S, Lippi C i wsp. Cocoa reduces blood pressure and insulin resistance and improves endothelium-dependent vasodilation in hypertensives. Hypertension 2005; 46:398-405. 21. Erdman JW Jr, Carson L, Kwik-Uribe C i wsp. Effects of cocoa flavanols on risk factors for cardiovascular disease. Asia Pac J Clin Nutr 2008; 17 Suppl 1:284-7. 22. Mursu J, Voutilainen S, Nurmi T, i wsp. Dark chocolate consumption increases HDL cholesterol concentration and chocolate fatty acids may inhibit lipid peroxidation in healthy humans. Free Radic Biol Med 2004 Nov 1; 37(9):1351-9. 23. Engler MB, Engler MM, Chen CY i wsp. Flavanoid-rich dark chocolate improves endothelial function and increases plasma epicatechin concentrations in healthy adults. J Am Coll Nutr 2004; 23(3):197-204.
