Katedra i Zakład Farmakognozji z Ogrodem Roślin Leczniczych, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Gdański Uniwersytet Medyczny
Kierownik Katedry i Zakładu: prof. dr hab. Mirosława Krauze-Baranowska
Malina czarna jest rośliną występującą w stanie naturalnym we wschodniej części Ameryki Północnej i jest często spotykana na osłoniętych od wiatru zboczach, stokach i równinach o dużym nasłonecznieniu. Jest blisko spokrewniona z Rubus leucodermis (ang. white bark raspberry) występującą na zachodzie Ameryki Północnej. Obydwa gatunki nazywane są czarną maliną ze względu na intensywnie ciemne zabarwienie owoców (1, 2). Malina czarna spotykana jest również w stanie naturalnym na terenie Republiki Czeskiej, Słowacji i Polski jako gatunek zadomowiony lokalnie (1).
Malina czarna jest uprawiana od końca XIX wieku, a pierwsze informacje o jej stosowaniu pochodzą ze Stanów Zjednoczonych Ameryki. W XX wieku z owoców pozyskiwano barwnik spożywczy, używany jako składnik tuszu do stempli do znakowania mięsa (3). Od pierwszych upraw na dużą skalę hodowla maliny czarnej systematycznie malała, głównie ze względu na brak odmian odpornych na choroby i szkodniki oraz mniejszy popyt w porównaniu do maliny czerwonej. Obecnie malina czarna jest uprawiana głównie w Stanach Zjednoczonych, gdzie opracowane zostały liczne odmiany, spośród których odmiany Munger, Bristol, Jewel, MacBlack i Haut należą do najbardziej popularnych (4, 5). W Polsce uprawiana jest odmiana Litacz, otrzymana poprzez samozapylenie odmiany Bristol (6).
W ostatnich latach obserwuje się wzrost sprzedaży i stosowania owoców czarnej maliny, co jest związane z wynikami badań naukowych, wskazujących na korzyści zdrowotne związane z ich spożyciem (1, 2). Badania aktywności biologicznej owoców maliny czarnej obejmują działanie chemoochronne oraz ochronne przed promieniowaniem UV, głównie w kontekście wywoływania zmian nowotworowych, a także hamowania ich rozwoju. Aktywność biologiczna owoców R. occidentalis wynika przede wszystkim z wysokiej zawartości antocyjanów, które są jednymi z najsilniejszych przeciwutleniaczy. Utrzymujący się w czasie stres oksydacyjny i towarzyszący mu stan zapalny skutkują zaburzeniami struktury oraz funkcji zdrowych komórek i mogą mieć związek z przemianą nowotworową, objawiającą się uszkodzeniami DNA, zwiększoną proliferacją, przeżywalnością, migracją i angiogenezą (7).
Owoce maliny czarnej zawierają szereg związków z grupy polifenoli charakterystycznych dla rodzaju Rubus – głównie z grupy antocyjanów i elagotanin (4, 5, 45-53). Według danych piśmiennictwa zawartość antocyjanów w owocach maliny czarnej jest do pięciu razy wyższa niż w owocach odmian maliny czerwonej (Rubus idaeus) (54, 55). Związkami dominującymi w owocach maliny czarnej jest 3-O-rutynozyd cyjanidyny oraz 3-O-ksylorutynozyd cyjanidyny (5, 45-50) stanowiące około 80% zespołu antocyjanów (46, 49). Zawartość antocyjanów może różnić się w zależności od odmiany. W suszonych owocach odmiany Jewel oznaczono zawartość antocyjanów na poziomie 1770 mg/100 g, natomiast w owocach odmiany Litacz wynosiła ona aż 5512 mg/100 g (54, 56).
Dane dotyczące charakterystyki elagotanin obecnych w owocach maliny czarnej są nieliczne (55, 57). W porównaniu do owoców maliny czerwonej, gdzie zawartość elagotanin stanowić może 85% zawartości wszystkich polifenoli, przy zawartości antocyjanów do 12%, w owocach maliny czarnej elagotaniny są obecne w stężeniu około 4-krotnie niższym niż antocyjany (55). Badania zawartości sangwiny H-6 w owocach maliny czarnej wykazały jej zawartość na poziomie 1482,5 mg/100 g s.m (55), co odpowiada zakresowi zawartości tego związku w owocach odmian uprawowych maliny czerwonej (Rubus idaeus) (58).
Metabolity wtórne należące do innych grup polifenoli i prostych fenoli występują w niższych stężeniach – wykazano obecność kilku fenolokwasów (45, 51, 55, 59) pochodnych flawan-3-olu, flawonoli, głównie ich glikozydów – pochodnych mirycetyny, kwercetyny i kemferolu (45, 55).
Istnieje wiele doniesień na temat hamowania przez ekstrakty z owoców maliny czarnej proliferacji komórek linii CI 41 mysiego naskórka traktowanych substancją rakotwórczą z grupy benzopirenów – BPDE (8-11). Wykazano, że hamowały one aktywację czynników transkrypcyjnych AP-1 (ang. activator protein 1), NF-κB i NFAT (ang. nuclear factor of activated T-cells) (8-10) oraz ekspresję powiązanych z nimi genów dla czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego VEGF, ang. vascular endothelial growth factor), COX-2 (cyklooksygenzę 2) i TNF-α (9, 10). Jednocześnie ustalono, że związkami odpowiedzialnymi za hamowanie NF-κB są przede wszystkim pochodne cyjanidyny: 3-O-glukozyd, 3-O-rutynozyd i 3-O-(2G-ksylozylorutynozyd) (11).
Badania z użyciem linii komórkowej MCF-7 ludzkiego raka piersi ujawniły, że ekstrakt z owoców maliny czarnej uwrażliwia na promieniowanie komórki zmienione nowotworowo. Efekt ten powiązany jest z hamowaniem czynnika NF-κB, który w komórkach nowotworowych pełni rolę radioochronną (16).
1. Kosiński P, Czarna A, Maliński T. Rubus occidentalis (Rosaceae) – A new naturalized raspberry species in the Polish flora. Dendrobiology 2014; 71:159-65.
2. Dossett M, Bassil NV, Lewers KS i wsp. Genetic diversity in wild and cultivated black raspberry (Rubus occidentalis L.) evaluated by simple sequence repeat markers. Genet Resour Crop Evol 2012; 59(8):1849-65.
3. Hummer KE. Rubus pharmacology: Antiquity to the pre-sent. Hort Sci 2010; 45(11):1587-91.
4. Tulio AZ, Reese RN, Wyzgoski FJ i wsp. Cyanidin 3-rutinoside and cyanidin 3-xylosylrutinoside as primary phenolic antioxidants in black raspberry. J Agric Food Chem 2008; 56(6):1880-8.
5. Wyzgoski FJ, Paudel L, Rinaldi PL i wsp. Modeling relationships among active components in black raspberry (Rubus occidentalis L.) fruit extracts using high-resolution 1H nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and multivariate statistical analysis. J Agric Food Chem 2010; 58(6):3407-14.
6. Polish Gazette for Plant Breeder’s Rights and National List 2012; 2(109):6.
7. Reuter S, Gupta SC, Chaturvedi MM i wsp. Oxidative stress, inflammation, and cancer: How are they linked? Free Radic Biol Med 2010; 49(11):1603-16.
8. Huang C, Li J, Song L i wsp. Black raspberry extracts inhibit benzo(a)pyrene diol-epoxide-induced activator protein 1 activation and VEGF transcription by targeting the phosphotidylinositol 3-kinase/Akt pathway. Cancer Res 2006; 66(1):581-7.
9. Lu H, Li J, Zhang D i wsp. Molecular mechanisms involved in chemoprevention of black raspberry extracts: From transcription factors to their target genes. Nutr Cancer 2006; 54(1):69-78.
10. Li J, Zhang D, Stoner GD i wsp. Differential effects of black raspberry and strawberry extracts on BaPDE-induced activation of transcription factors and their target genes. Mol Carcinog 2008; 47(4):286-94.
11. Hecht SS, Huang C, Stoner GD i wsp. Identification of cyanidin glycosides as constituents of freeze-dried black raspberries which inhibit anti-benzo[a]pyrene-7,8-diol-9,10-epoxide induced NFκB and AP-1 activity. Carcinogenesis 2006; 27(8):1617-26.
12. Duncan FJ, Martin JR, Wulff BC i wsp. Topical treatment with black raspberry extract reduces cutaneous UVB-induced carcinogenesis and inflammation. Cancer Prev Res 2009; 2(7):665-72.
13. Aiyer HS, Srinivasan C, Gupta RC. Dietary berries and ellagic acid diminish estrogen-mediated mammary tumorigenesis in ACI rats. Nutr Cancer 2008; 60(2):227-34.
14. Ravoori S, Vadhanam MV, Aqil F i wsp. Inhibition of estrogen-mediated mammary tumorigenesis by blueberry and black raspberry. J Agric Food Chem 2012; 60(22):5547-55.
15. Landete JM. Ellagitannins, ellagic acid and their derived metabolites: A review about source, metabolism, functions and health. Food Res Int 2011; 44(5):1150-60.
16. Madhusoodhanan R, Natarajan M, Singh JVN i wsp. Effect of black raspberry extract in inhibiting NF-κB dependent radioprotection in human breast cancer cells. Nutr Cancer 2010; 62(1):93-104.
17. Han C, Ding H, Casto B i wsp. Inhibition of the growth of premalignant and malignant human oral cell lines by extracts and components of black raspberries. Nutrit Cancer 2005; 51(2):207-17.
18. Rodrigo KA, Rawal Y, Renner RJ i wsp. Suppression of the tumorigenic phenotype in human oral squamous cell carcinoma cells by an ethanol extract derived from freeze-dried black raspberries. Nutrit Cancer 2006; 54(1):58-68.
19. Casto BC, Kresty LA, Kraly CL i wsp. Chemoprevention of oral cancer by black raspberries. Anticancer Res 2002; 22(6 C):4005-15.
20. Kresty LA, Morse MA, Morgan C i wsp. Chemoprevention of esophageal tumorigenesis by dietary administration of lyophilized black raspberries. Cancer Res 2001; 61(16):6112-9.
21. Stoner GD, Chen T, Kresty LA i wsp. Protection against esophageal cancer in rodents with lyophilized berries: Potential mechanisms. Nutrit Cancer 2006; 54(1):33-46.
22. Carlton PS, Kresty LA, Siglin JC i wsp. Inhibition of N-nitrosomethylbenzylamine-induced tumorigenesis in the rat esophagus by dietary freeze-dried strawberries. Carcinoge-nesis 2001; 22(3):441-6.
23. Wang LS, Dombkowski AA, Seguin C i wsp. Mechanistic basis for the chemopreventive effects of black raspberries at a late stage of rat esophageal carcinogenesis. Mol Carcinog 2011; 50(4):291-300.
24. Reen RK, Nines R, Stoner GD. Modulation of N-nitrosomethylbenzylamine metabolism by black raspberries in the esophagus and liver of fischer 344 rats. Nutr Cancer 2006; 54(1):47-57.
25. Wang LS, Hecht SS, Carmella SG i wsp. Anthocyanins in black raspberries prevent esophageal tumors in rats. Cancer Prev Res 2009; 2(1):84-93.
26. Wang LS, Hecht SS, Carmella SG i wsp. Berry ellagitannins may not be sufficient for prevention of tumors in the rodent esophagus. J Agric Food Chem 2010; 58(7):3992-5.
27. Chen T, Hwang H, Rose ME i wsp. Chemopreventive pro-perties of black raspberries in N-nitrosomethylbenzylamine-induced rat esophageal tumorigenesis: Down-regulation of cyclooxygenase-2, inducible nitric oxide synthase, and c-Jun. Cancer Res 2006; 66(5):2853-9.
28. Chen T, Rose ME, Hwang H i wsp. Black raspberries inhibit N-nitrosomethylbenzylamine (NMBA)-induced angioge-nesis in rat esophagus parallel to the suppression of COX-2 and iNOS. Carcinogenesis 2006; 27(11):2301-7.
29. Peiffer DS, Zimmerman NP, Wang LS i wsp. Chemoprevention of esophageal cancer with black raspberries, their component anthocyanins, and a major anthocyanin metabolite, protocatechuic acid. Cancer Prev Res 2014; 7(6):574-84.
30. Seeram NP, Adams LS, Zhang Y i wsp. Blackberry, black raspberry, blueberry, cranberry, red raspberry, and strawberry extracts inhibit growth and stimulate apoptosis of human cancer cells in vitro. J Agric Food Chemi 2006; 54(25):9329-39.
31. Johnson JL, Bomser JA, Scheerens JC i wsp. Effect of black raspberry (Rubus occidentalis L.) extract variation conditioned by cultivar, production site, and fruit maturity stage on colon cancer cell proliferation. J Agric Food Chem 2011; 59(5):1638-45.
32. Paudel L, Wyzgoski FJ, Giusti MM i wsp. NMR-based metabolomic investigation of bioactivity of chemical constituents in black raspberry (Rubus occidentalis L.) fruit extracts. J Agric Food Chem 2014; 62(8):1989-98.
33. Wang LS, Kuo CT, Cho SJ i wsp. Black raspberry-derived anthocyanins demethylate tumor suppressor genes through the inhibition of DNMT1 and DNMT3B in colon cancer cells. Nutr Cancer 2013; 65(1):118-25.
34. Montrose DC, Horelik NA, Madigan JP i wsp. Anti-inflammatory effects of freeze-dried black raspberry powder in ulcerative colitis. Carcinogenesis 2011; 32(3):343-50.
35. Harris GK, Gupta A, Nines RG i wsp. Effects of lyophilized black raspberries on azoxymethane-induced colon cancer and 8-hydroxy-2?-deoxyguanosine levels in the Fischer 344 rat. Nutrit Cancer 2001; 40(2):125-33.
36. Bi X, Fang W, Wang LS i wsp. Black raspberries inhibit intestinal tumorigenesis in Apc1638+/- and Muc2-/- mouse models of colorectal cancer. Cancer Prev Res 2010; 3(11):1443-50.
37. Shumway BS, Kresty LA, Larsen PE i wsp. Effects of a topically applied bioadhesive berry gel on loss of heterozygosity indices in premalignant oral lesions. Clin Cancer Res 2008; 14(8):2421-30.
38. Mallery SR, Tong M, Shumway BS i wsp. Topical application of a mucoadhesive freeze-dried black raspberry gel induces clinical and histologic regression and reduces loss of heterozygosity events in premalignant oral intraepithelial lesions: results from a multicentered, placebo-controlled clinical trial. Clin Cancer Res 2014; 20(7):1910-24.
39. Mallery SR, Zwick JC, Pei P i wsp. Topical application of a bioadhesive black raspberry gel modulates gene expression and reduces cyclooxygenase 2 protein in human premalignant oral lesions. Cancer Res 2008; 68(12):4945-57.
40. Mallery SR, Budendorf DE, Larsen MP i wsp. Effects of human oral mucosal tissue, saliva, and oral microflora on intraoral metabolism and bioactivation of black raspberry anthocyanins. Cancer Prev Res 2011; 4(8):1209-21.
41. Kresty LA, Frankel WL, Hammond CD i wsp. Transitioning from preclinical to clinical chemopreventive assessments of lyophilized black raspberries: Interim results show berries modulate markers of oxidative stress in Barrett’s esophagus patients. Nutr Cancer 2006; 54(1):148-56.
42. Stoner GD, Wang LS, Casto BC. Laboratory and clinical studies of cancer chemoprevention by antioxidants in berries. Carcinogenesis 2008; 29(9):1665-74.
43. Mentor-Marcel RA, Bobe G, Sardo C i wsp. Plasma cytokines as potential response indicators to dietary freeze-dried black raspberries in colorectal cancer patients. Nutr Cancer 2012; 64(6):820-5.
44. Wang LS, Burke CA, Hasson H i wsp. A phase Ib study of the effects of black raspberries on rectal polyps in patients with familial adenomatous polyposis. Cancer Prev Res 2014; 7(7):666-74.
45. Paudel L, Wyzgoski FJ, Giusti MM i wsp. NMR-based metabolomic investigation of bioactivity of chemical constituents in black raspberry (Rubus occidentalis L.) fruit extracts. J Agric Food Chem 2014; 62:1989-99.
46. Tian Q, Aziz RM, Stoner GD i wsp. Anthocyanin determination in black raspberry (Rubus occidentalis) and biological specimens using liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry. J Food Sci 2005; 70:43-7.
47. Tian Q, Giusti MM, Stoner GD i wsp. Characterization of a new anthocyanin in black raspberries (Rubus occidentalis) by liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry. Food Chem 2006; 94:465-8.
48. Wu X, Prior RL. Systematic identification and characterization of anthocyanins by HPLC-ESI-MS/MS in common foods in the United States: Fruits and berries. J Agric Food Chem 2005; 53:2589-99.
49. Dossett M, Lee J, Finn CE. Variation in anthocyanins and total phenolics of black raspberry populations. J Funct Foods 2010; 2:292-7.
50. Hecht SS, Huang C, Stoner GD i wsp. Identification of cyanidin glycosides as constituents of freeze-dried black raspberries which inhibit anti-benzo[a] pyrene-7,8-diol-9,10-epoxide induced NFkB and AP-1 activity. Carcinogenesis 2006; 27:1617-26.
51. Paudel L, Wyzgoski FJ, Scheerens JC i wsp. Nonanthocyanin secondary metabolites of black raspberry (Rubus occidentalis L.) fruits: Identification by HPLC-DAD, NMR, HPLC-ESI-MS, and ESI-MS/MS analyses. J Agric Food Chem 2013; 61:12032-43.
52. Kresty LA, Frankel WL, Hammond CD i wsp. Transitioning from preclinical to clinical chemopreventive assessments of lyophilized black raspberries: Interim results show berries modulate markers of oxidative stress in Barrett’s esophagus patients. Nutr Cancer 2006; 54:148-56.
53. Stoner GD, Sardo C, Apseloff G. Pharmacokinetics of anthocyanins and ellagic acid in healthy volunteers fed freeze-dried black raspberries daily for 7 days. J Clin Pharmacol 2005; 45:1153-64.
54. Kim LS, Youn SH, Kim JY. Comparative study on antioxidant effects of extracts from Rubus coreanus and Rubus occidentalis. J Korean Soc Food Sci Nutr 2014; 43:1357-62.
55. Krauze-Baranowska M, Majdan M, Hałasa R i wsp. The antimicrobial activity of fruits from some cultivar varieties of Rubus idaeus and Rubus occidentalis. Food Funct 2014; 5:2536-41.
56. Harris GK, Gupta A, Nines RG. Effects of lyophilized black raspberries on azoxymethane-induced colon cancer and 8-hydroxy-20-deoxyguanosine levels in the Fischer 344 rat. Nutrit Cancer 2001; 40:125-33.
57. Park M, Cho H, Jung H i wsp. Antioxidant and anti-inflammatory activities of tannin fraction of the extract from black raspberry seeds compared to grape seeds. J Food Bioch 2014; 38:259-70.
58. Kula M, Majdan M, Głód D i wsp. Phenolic composition of fruits from different cultivars of red and black raspberries grown in Poland. J Food Comp Anal 2016; 52:74-82.
59. Kresty LA, Morse MA, Morgan C i wsp. Chemoprevention of esophageal tumorigenesis by dietary administration of lyophilized black raspberries. Cancer Res 2001; 61:6112-9.
