Kakaó, csokoládé és szív- és érrendszeri betegségek

Monica Galleano

1 Fizikai-kémia, Gyógyszerészeti és Biokémiai Iskola, Buenos Aires-i Egyetem, Argentína

Patricia I. Oteiza

2 Táplálkozási Tanszék, Kaliforniai Egyetem, Davis, CA 95616

3 Környezeti Toxikológiai Tanszék, Kaliforniai Egyetem, Davis, CA 95616.

Cesar G. Fraga

1 Fizikai-kémia, Gyógyszerészeti és Biokémiai Iskola, Buenos Aires-i Egyetem, Argentína

2 Táplálkozási Tanszék, Kaliforniai Egyetem, Davis, CA 95616

Absztrakt

Jelentős bizonyíték azt mutatja, hogy a gyümölcs- és zöldségfélékben gazdag étrend elősegíti az egészséget, és gyengíti vagy késlelteti a különböző betegségek, köztük a szív- és érrendszeri betegségek (CVD), a cukorbetegség, egyes rákos megbetegedések és számos más, az életkorral összefüggő degeneratív rendellenesség kialakulását. Az a koncepció, miszerint a mérsékelt csokoládéfogyasztás része lehet az egészséges étrendnek, az elmúlt években elfogadottá vált a kiválasztott kakaókomponenseknek tulajdonított egészségügyi előnyök alapján. Pontosabban, a kakaó, mint növény, és a csokoládé, mint élelmiszer vegyi anyagok sorozatát tartalmazza, amelyek kölcsönhatásba léphetnek a sejtek és szövetek összetevőivel, védelmet nyújtva a kóros állapotok kialakulása és enyhülése ellen. A kakaó és a csokoládé legrelevánsabb hatásai összefüggenek a CVD-vel. E hatások mögött álló mechanizmusokat még vizsgálják. A vaszkuláris NO-termelés és a biohasznosulás, valamint az antioxidáns hatások fenntartása vagy helyreállítása azonban a kísérleti adatok által következetesen alátámasztott mechanizmusok. Ez az áttekintés összefoglalja a kakaó-flavanolok és a kapcsolódó vegyületek kardiovaszkuláris hatásaival kapcsolatos legújabb kutatásokat.

Kardiovaszkuláris betegség és étrend

A CVD, beleértve a stroke-ot is, a halálozás és a fogyatékosság legfőbb oka a fejlett országokban. Az érelmeszesedés, az érrendszeri diszfunkció, a vérlemezke-aggregáció és más gyulladással összefüggő állapotok központi jelentőségűek a CVD szempontjából. Az étrend a CVD kialakulásának és kialakulásának egyik fő tényezője, elsősorban az összes fent említett állapot befolyásolásával. Ennek ellenére a magas kalóriabevitel és bizonyos zsírok növelik a CVD 1 kockázatát, az étrend olyan mikroelemeket is biztosít, amelyek alapvetőnek tűnnek a CVD 2 szabályozásában. Az étkezési szokások specifikus módosításainak meghatározása a populációban nagy hatással lehet a CVD-re, különösen abban a hosszú időszakban, amikor a betegség csendes. Új célok kitűzése érdekében az emberi étrend javítása érdekében fontos megérteni, hogy a makro- és mikrotápanyagok hogyan tudnak kölcsönhatásba lépni a biológiai rendszerekkel az egészség javítása érdekében.

Kardiovaszkuláris betegség és kakaó

Megalapozott epidemiológiai bizonyítékok bizonyítják, hogy a gyümölcsökben és zöldségekben gazdag étrend elősegíti az egészséget, és gyengíti vagy késlelteti a 3–6 CVD (és az azokban szereplő hivatkozások) megjelenését. A nyitva maradt kérdések a következők: i) minden gyümölcs és zöldség egyenértékű-e? ha nem, akkor azonosíthatjuk-e azokat, akiknek a legjobb egészségügyi előnyei vannak ?; és ii) hogyan ismerhetjük fel az ilyen hatásokért felelős vegyületeket? Egy úttörő populációs tanulmány fordított összefüggést mutatott ki a flavonoidfogyasztás és a szívkoszorúér-betegség kockázata között 7. Ebben a paradigmában a kakaót és a csokoládét intenzíven tanulmányozták az elmúlt években, elsősorban a kakaóbabban található flavanolok és rokon vegyületek nagy mennyiségének köszönhetően, amelyek általában konzerválódnak a kereskedelemben kapható csokoládéban.

A magas kakaó- és csokoládefogyasztás néhány populációs vizsgálatban a CVD kockázatának csökkenésével járt. A Zutphen Idősek Tanulmányból származó populáció részvizsgálata kimutatta, hogy a kakaófogyasztás a vérnyomás és az általános kardiovaszkuláris mortalitás csökkenésével járt együtt 8. Egy Olaszországban végzett esettanulmányos tanulmány kimutatta, hogy a szívinfarktus kockázata fordítottan összefügg a csokoládéfogyasztással, elérve a 77% -os kockázatcsökkenést, ha összehasonlítjuk a napi háromnál több adag csokoládét elfogyasztott lakosságot a kevesebb, mint egy 9. Számos étrendi beavatkozási vizsgálat embereken és állatokon kimutatta, hogy a kakaó 10–18 és más, 19–21-es flavanolban gazdag ételek/italok védőérrendszeri hatást fejthetnek ki.

Noha a fent említett populációra vonatkozó adatok és a klinikai vizsgálatok hasonló tendenciát mutatnak, amely a flavanolokat, mint kardioprotektív szereket sugallja, a kardioprotekció mögött rejlő biokémiai mechanizmusokat nem határozottan azonosítják. Számos in vitro vizsgálat alapján feltételezték, hogy a flavanolok egészségügyi hatásait elősegítő biokémiai mechanizmusok a következők: antioxidáns hatások 22; a sejtjelzés és a génexpresszió modulálása 23 - 24; és bizonyos sejtmembrán tulajdonságok és receptorfunkciók megváltozása 25 - 26. A fent említett mechanizmusok mellett a flavanolok számos enzimaktivitást gátolhatnak a 27-30. Ezek a mechanizmusok nem szükségesek, függetlenül egymástól, és egyidejűleg vagy szinergikusan fordulhatnak elő, amint azt a következő szakaszokban tárgyaljuk.

A KAKAO-FLAVANOLOK ÉS PROCYANIDINEK KÉMIAI SZERKEZETE

A polifenolok növényi másodlagos metabolitként fordulnak elő. Mindenütt előforduló növényekben és növényi táplálékokban az állatfogyasztás, sőt az emberi és állati szöveti jelenlét kedvez. A flavonoidok egy kémiailag meghatározott polifenolcsalád, amely több ezer vegyületet tartalmaz. A flavonoidoknak alapvető szerkezete van (1. ábra), és a flavonoidok számos alosztályát a B- és C-gyűrűk szubsztitúciós mintázata jellemzi. A fő alosztályok közé tartoznak a flavanolok, flavanonok, flavonok, izoflavonok, flavonolok és antocianidinek 31. A flavanolok olyan vegyületek, amelyek nagy koncentrációban vannak jelen nemcsak a kakaóban, hanem a szőlőben, az almában, a gránátalmában és a teában, többek között a széles körben elfogyasztott gyümölcsök és zöldségek között. A kakaóban és a kakaótermékekben a flavanolok: i. Monomerek, i. e. (-) - epikatechin (EC) és (+) - katechin (CT); és ii) az EC oligomerjei (procianidinek) 32. Az EC (és CT) oligomereket procyanidineknek, kondenzált tanninoknak vagy proantocianidineknek nevezzük. A különböző növények a monomerek és az oligomerizációs származékok sajátos mintázatát mutatják be, pl. a kakaó-procianidinek többnyire B típusúak, pl. B2-dimer (1. ábra); míg a teában (Camellia sinensis) túlsúlyban vannak a gallolizált katekinek.

A flavanolok és a procianidinek kémiai szerkezete. A B2-dimer egy jellegzetes kakaó-procianidin, amelyet két (-) - epikatechin egység alkot, 4 és 8 kötéssel összekötve.

A KAKAO-FLAVANOLOK ÉS PROCANANIDINOK BIOAVAILABILITITÁSA ÉS METABOLIZMUSA

Emberben az EC és az EC-metabolitok plazmakoncentrációi a mikromoláris tartományban találhatók a kakaófogyasztás után 1 órával, a fő metabolit a 4'-o-metil-epikatechin-7-β- D-glükuronid 12. Bizonyos bizonyítékok vannak arra, hogy egyes flavanolok jobban felszívódnak, mint mások. Miután az emberi alanyok kakaóitalokat fogyasztottak, amelyek EC-t és CT-t 1: 1 arányban tartalmaztak, a plazma csúcskoncentrációja tipikusan kevesebb volt, mint az EC 10% -a (0,16 vs. 5,92 µM) 45. A plazma flavanol-koncentrációk ezen különbségeinek egy része a procyanidin lebomlásának tudható be; például kimutatták, hogy a dimerek bizonyos körülmények között 41, 46 - 47 körülmények között EC-t és metilezett EC-t képeznek, bár az ilyen lebomlás fiziológiai jelentőségét még meg kell erősíteni.

Míg több kutatócsoport megvizsgálta a monomer flavanolok biohasznosulását, a procianidinek biológiai hozzáférhetőségéről és metabolizmusáról korlátozott információ áll rendelkezésre. B2-dimert detektáltak az emberek és a patkányok plazmájában 41, 45, 49; A B5-dimert (EC- (4β-6) -EC) nagyon kevés mennyiségben detektálták a szimulált gyomor- és béllében 47; és más típusú dimert nem mutattak ki az 50 patkányokban. Fontos megjegyezni, hogy a plazmában kimutatott dimerek EC, és nem CT alegységekből állnak. Ezeknek az eltéréseknek a kémiai magyarázata a flavonoid B gyűrű C3 helyzetében a különböző hidroxilcsoport orientáció, amely befolyásolja a C gyűrűn lévő 3-OH és a B gyűrű kölcsönhatását, ami eltérő biológiai hatásokat eredményez 51 - 52 .

KAKAO-FLAVANOLOK ANTIOXIDÁNEKKént: INGYENES RADIKUS ÉRZÉKELŐK ÉS FÉMKELÁTOROK

A flavanolok (körök) NO és szuperoxid (O2 -) anyagcserével való összekapcsolása az endoteliális sejtekben. A flavanolok úgy működhetnek, hogy: i) gátolják a NADPH oxidáz-függő szuperoxid termelést, ii) aktiválják az eNOS-t; iii) szuperoxid, H2O2 és egyéb oxidálószerek eltávolítása, amelyek közvetítik a sejtkomponensek károsodását; és iv) a membránnal kapcsolatos események módosítása, ami az NO és a szuperoxid termelésének változásához vezet. Az endoteliális sejtekben keletkező NO diffundál a sejten kívül, és eljut a simaizomsejtekbe, ahol érrendszeri relaxációt vált ki.

KAKAO-FLAVANOLOK ANTIOXIDÁNEKKént: FEHÉRJES ÉS LIPID KAPCSOLATOK

A flavanoloknak és a procianidineknek több fenolos hidroxilcsoportja van (1. ábra), amelyek elősegítik kölcsönhatásukat a biológiai membránokkal, amelyek hidrogénkötések kialakulásával fordulhatnak elő. Ezenkívül mind a hidrofób, mind a hidrofil maradványok jelenléte a flavanol-molekulában lehetővé teszi, hogy ezek a vegyületek kölcsönhatásba lépjenek a foszfolipid fejcsoportokkal, és felszívódjanak a membránok felületén. Ezek a kölcsönhatások számos membrán tulajdonságának változását eredményezhetik, ami megváltoztathatja a membránhoz kapcsolódó molekulák és események szabályozását, ideértve az enzimeket, receptorokat és más funkcionális fehérjereceptorokat. .

KAKAO, LIPID METABOLIZMUS ÉS ATHEROSCLEROSIS

A plazma koleszterin koncentrációjának megváltozása, különösen az LDL-koleszterin szintjének megemelkedése és a HDL-koleszterin szintjének csökkenése összefüggésben áll a 93–94-es ateroszklerózis és a CVD 1 kialakulásával. Az LDL-koleszterin plazmaszintjének csökkenéséről beszámoltak a különböző forrásokból származó polifenolokkal végzett kezelések után, 95–98. A kakaó hatását tekintve az enyhe hiperkoleszterinémiás betegek jelentősen csökkentek (

Elfogadott, hogy az oxidált LDL szerepet játszik az érelmeszesedés kialakulásában104. Számos állat- és embervizsgálat kimutatta, hogy az izolált LDL-ek jobban ellenállnak az in vitro oxidációnak a kakaótermékek 57, 102, 105–109 fogyasztása után. Egy tanulmány kimutatta az oxidált LDL plazmaszintjének csökkenését az étrendi kakaópor-kiegészítés után 99. Mindezek a vizsgálatok arra utalnak, hogy a kakaó komponensek szerepet játszanak az LDL in vivo védelmében. Ezeket a hatásokat leginkább az LDL felületén képződő oxidáló szerek eltávolításának és a szabad gyökök képződésének katalizátoraként szolgáló fémek kelátjának tulajdonítják; de ezek az LDL felület változásainak következményei is lehetnek, amelyek az LDL-t kevésbé hajlamosak az oxidációra.

KAKAO, ENDOTÉLIÁS FUNKCIÓ ÉS HYPERTENSION

Az érrendszeri tónus szabályozása egy komplex molekulahálózat eredménye, amely katekolaminokat, vazoaktív peptideket (angiotenzin-II vagy vazopresszin), prosztaglandinokat, és ami még fontosabb, NO-t tartalmaz. A magas flavanol tartalmú kakaóital fogyasztása (amely 176–185 mg-ot tartalmaz) kardiovaszkuláris kockázati tényezőkkel rendelkező betegeknél, növelte az NO biohasznosulását és fokozott áramlás által közvetített értágulatokat, mely hatásokat megfordítottak egy NO szintézis inhibitor 13–15 infúzióval. . Elszigetelt flavonoidokkal végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy az EC képes volt reprodukálni a kakaótermékekkel megfigyelt érrendszeri hatásokat, ami arra utal, hogy ennek a flavanolnak kell felelnie az érrendszeri hatásokért 12 .

KAKAO, PLATELET AKTIVÁLÁS ÉS TROMBÓZIS

A vérlemezkék aktivációja a koaguláció központi eseménye, de összefügg a trombózis akut kialakulásával és a hosszú távú CVD patogenezissel is. Az instabil ateroszklerotikus plakkból származó trombák felszabadulása gyakran a miokardiális ischaemia, infarktus vagy stroke első klinikai megnyilvánulása. A kakaó vérlemezkék működésére gyakorolt hatását illetően Rein és mtsai. kakaóitalt adott be (

897 mg összes EC és oligomer pro-cianidin) vagy placebo egészséges alanyoknak. A 2 órával kapott vért epinefrinnel és ADP-vel stimuláltuk. Az ezekben a mintákban jelen lévő vérlemezkéket a GPIIb-IIIa fibrinogén-kötő receptor aktivált konformációjának kimutatásával és a CD62P expressziójának (vérlemezke-aktivációval társuló) expressziójának vizsgálatával tanulmányoztuk. Mindkét paraméter szignifikánsan csökkent a kakaóval kezelt egyéneknél. A kakaó a koagulációt is gátolta, csökkentve a hemosztatikusan aktív vérlemezke mikrorészecskék képződését, és növelve a vérlemezkékkel kapcsolatos hemosztázis idejét 124. Egy másik vizsgálatban a vérlemezkék működését értékelték a dohányosoknál 2 órával 40 g étcsokoládé (

47 mg EC + CT) 125. A súlyosan stenotikus vagy megszakadt plakkokat utánzó nyírófeszültség eredményeként a vérlemezkék tapadása jelentősen csökkent (–5%) az étcsokoládé-kiegészítéssel összefüggésben. Hasonló vizsgálatot alkalmazva egy protokollban, amely magában foglalja a szívtranszplantált betegeket, a vérlemezkék tapadásának csökkenését is megállapították 126. Mindkét tanulmány azt sugallja, hogy a kakaó-flavanolok antioxidáns tulajdonságai az NO biohasznosulásának növekedéséhez vezethetnek, ami a thrombocyta reakcióképességének csökkenésével járna, tekintettel az NO mint trombocita inhibitor 127 hatékony hatására. Elszigetelt vérlemezkékben kimutatták, hogy a CT és a kvercetin keveréke hasonló hatást okozhat, növelve az NO-szintet a protein-kináz C-függő NADPH-oxidáz 128 gátlásán keresztül. A flavonoidok vérlemezkék reaktivitására gyakorolt egyéb mechanizmusai, amelyek NO-hozzáférhetőséggel társulhatnak, mivel az oxidáns-termelés gátlása a következőket tartalmazza: i) a hidrogén-peroxid-termeléssel járó foszfolipáz C-aktivitás csökkenése; ii) az eikozanoid metabolizmusának modulációja 130; iii) a 131 vérlemezkék TxA2 receptorainak blokkolása; és iv) a trombocita lipooxigenáz 132-133 gátlása .

Kakaó és gyulladás

ZÁRÓ MEGJEGYZÉSEK

Az egészségügyi előnyök teljes skálája ma összefüggésbe hozható a flavanolok és a procianidinek érrendszeri működésére gyakorolt hatásával. Ezeket az előnyöket elsősorban a flavanolokban és procianidinekben gazdag étrendeknek tulajdonítják, a csokoládé és a kakaószármazékok pedig az egyik étrend legértékesebb alkotóelemei. Figyelembe véve azt a tényt, hogy a CVD olyan állapotok sorozatával társul, amelyek kiválthatják az oxidánsok termelését és az oxidánsok által szabályozott sejtjelzést, logikus lenne a kakaó-flavanolok szabad gyököket elnyelő és fémkelátképző tulajdonságait a CVD védőhatásaihoz kapcsolni. A specifikus flavanol-lipid és flavanol-fehérje kölcsönhatásokhoz kapcsolódó egyéb biokémiai mechanizmusok azonban részben megmagyarázhatják a megfigyelt in vitro és in vivo antioxidáns hatásokat. Ezek a mechanizmusok jobban összhangban vannak az in vivo flavanol- és procianidinszintekkel, amelyeket a legtöbb emberi és állati szövetben megfigyeltek.

Köszönetnyilvánítás

Támogatja: NIH AT2966, CHNR, Kalifornia állam Vitaminár-rögzítő Fogyasztói Elszámolási Alap; UBACyT B801-B802, Argentína.