Úvod

Flavonoidy patří do skupiny přírodních látek s fenolickou strukturou postavenou kolem jádra flavonu a vyskytují se v rostlinách a potravinách, jako je například víno. (Obrázek 1) Tyto přírodní produkty byly známy pro své příznivé účinky již mnoho let předtím, než byly flavonoidy identifikovány. Výzkum flavonoidů dostal další impuls po objevu „francouzského paradoxu“ pozorovaného u středomořské populace, kde se nízká kardiovaskulární úmrtnost vyskytuje v souvislosti s konzumací červeného vína a vysokým obsahem nasycených tuků. Předpokládá se, že za tento účinek jsou přinejmenším částečně zodpovědné flavonoidy obsažené v červeném víně. Epidemiologické studie totiž naznačují ochrannou roli flavonoidů před ischemickou chorobou srdeční. Flavonoidy lze na základě jejich struktury rozdělit na flavony, flavanoly, flavonoly a antokyany. Mechanismy, kterými flavonoidy pravděpodobně působí na zdraví, zahrnují antioxidační, protizánětlivé, antiadhezivní, antitrombotické, vazodilatační a protinádorové účinky.

Kardiovaskulární ochrana flavonoidy

Flavonoidy chrání tkáně před nepříznivými účinky reaktivních forem kyslíku (ROS). Například oxidované lipidy poškozují buněčné membrány a vyvolávají buněčnou smrt. Flavonoidy mohou působit v součinnosti s endogenními antioxidačními mechanismy jako aditivní čisticí systém. Flavonoidy potlačují indukovatelnou formu NO syntázy (iNOS), která produkuje škodlivé množství NO. Flavonoidy vychytávají ROS prostřednictvím jejich oxidace. Bylo zjištěno, že flavanol epikatechin je vychytávačem ROS. Protože ROS mohou indukovat zánětlivé mediátory, jejich antioxidační vlastnosti působí na potlačení této reakce. Jak je podrobně uvedeno níže, flavonoidy mohou působit také jako protizánětlivé látky díky své schopnosti snižovat adhezi a aktivaci leukocytů. Antiadhezivní účinky flavonoidů mohou být také důsledkem inhibice cyklooxygenázy a lipoxygenázy a syntézy eikosanoidů. Flavonoidy mají protisrážlivé účinky díky své schopnosti inhibovat agregaci destiček a prokoagulační účinky ROS. Flavonoidy jsou silnými stimulátory endoteliální NOS; výsledná produkce NO vyvolává vazodilatační, antikoagulační a antiadhezivní účinky. V kontextu kardiovaskulární patologie lze součet všech flavonoidních účinků chápat jako obecné snížení pravděpodobnosti buď vzniku onemocnění, nebo zmírnění probíhajících patologických procesů.

Kakaové boby jsou zdrojem flavonoidů a řady dalších sloučenin

Hlavním typem flavonoidů přítomných v kakaových bobech jsou flavanoly. Kakaové boby, ze kterých se vyrábí čokoláda, pocházejí z plodů stromu Theobroma cacao (obr. 2), který roste především v subtropických oblastech světa. Jak napovídá název theobroma („potrava bohů“), boby obsahují xantin theobromin ve významném množství, ~1,2 % hmotnosti, a dále flavonoidy a téměř 400 dalších identifikovaných sloučenin. Syrové kakaové boby jsou hořké a prakticky nepoživatelné (obr. 2). Pro výrobu čokolády se kakaové boby musí fermentovat, pražit, rozemlít a poté rozdělit na kakaový prášek a kakaové máslo. Tradiční metody zpracování, při nichž se získává „moderní čokoláda“, zejména alkalizace (dutching, pro zjemnění chuti), zbavují kakao flavanolů. Hořkost kakaa pochází převážně z flavanolů. S novým poznáním příznivých účinků flavanolů došlo k posunu v komerční výrobě směrem k formám čokolády s vysokým obsahem flavanolů. Kakaový prášek může obsahovat jen 10 % tuku a má až 6 % hmotnostních flavanolů. Obsahuje také minerální látky (Mg, Cu, K a Ca), bílkoviny a vlákninu ve skromném množství. Hlavními flavanoly obsaženými v kakaovém prášku jsou katechiny a epikatechiny buď v monomerní, nebo multimerní (prokyanidin) formě. (Obr. 3) Speciální kakaové přípravky vyvinuté průmyslem dnes obsahují až 10 % kakaových flavanolů. Kakaové máslo tvoří až 57 % suché hmotnosti kakaových bobů. Převažujícími mastnými kyselinami jsou stearová, palmitová, olejová a linolová. Zdá se, že požití kakaového másla má neutrální účinky na profil krevních lipidů u lidí a na agregaci krevních destiček. Rostlinné steroly včetně sitosterolu a stigmasterolu jsou v kakaovém másle přítomny ve velmi malém množství a zdá se, že mají malý nebo žádný vliv na vstřebávání cholesterolu. I přes přítomnost nasycených tuků jako složky má tedy kakaové máslo malý nebo žádný vliv na profil krevních lipidů u lidí.

Kulturní historie čokolády

Léčebné využití kakaa vzniklo v Novém světě před stovkami let u kmenů Olméků, Mayů a Mexiků (Aztéků). Dillinger a kol. napsali na toto téma vynikající přehled, z něhož jsou níže uvedeny výňatky.

Kakaové boby měly v každodenním životě mezoamerických indiánů velký význam. Podle mayského a mexického náboženství mělo kakao božský původ, neboť kakao objevil bůh Quetzalcoatl. Kakao se připravovalo pouze jako nápoj a bylo potravinou vyhrazenou dospělým mužům s významnou rolí ve společnosti. Kolumbova posádka ukořistila kánoi, která obsahovala záhadně vypadající „mandle“, později identifikované jako platidlo v Mezoamerice. Diaz del Castillo, důstojník Hernana Corteze, napsal: „Čas od času mu muži z Montezumovy stráže přinášeli v pohárech z ryzího zlata nápoj z kakaovníku, který prý užíval před návštěvou svých žen“. Španělé si všimli, že Aztékové dokázali ujít dlouhé vzdálenosti, aniž by se unavili, a tušili, že kakaový nápoj hraje důležitou roli. Historické mezoamerické dokumenty obsahují návody na léčebné využití kakaa. Keramické předměty získané od Mayů zaznamenávají bojovníka v kakaové zbroji, protože Mayové věřili, že kakao vás posílí a učiní nepřemožitelnými. Moderní tvrzení o účinnosti kakaa, založená na současném biomedicínském výzkumu, jsou o něco skromnější, ale stále docela působivá, jak je popsáno níže.

Kakao a kardiovaskulární ochrana

Zájem o kardiovaskulární účinky kakaových flavanolů se znovu objevil nedávno díky pozorování, že indiáni kmene Kuna žijící u pobřeží Panamy mají velmi nízký výskyt hypertenze a krevní tlak se u nich s věkem nezvyšuje. Jedná se zjevně o environmentální faktory, protože při migraci na pevninu se ochrana ztrácí. Ostrovní Kunaové pijí velké množství doma připravovaného kakaa bohatého na flavanoly, zatímco Kunaové na pevnině konzumují komerční kakao, které flavonoidy většinou neobsahuje. Poté, co výzkumníci vynechali tělesnou hmotnost, pohyb, příjem alkoholu a další relevantní faktory jako zprostředkovatele kardiovaskulární ochrany, zaznamenali, že Kunaové měli hemodynamický stav ledvin naznačující vysoké hladiny NO. Hollenberg a spol. vyslovili hypotézu, že konzumace kakaa bohatého na flavonoidy podporuje vazodilataci sekundárně díky zvýšené syntéze NO. Tyto údaje byly potvrzeny u jedinců konzumujících kakao bohaté na flavonoidy a účinek byl zvrácen inhibitorem syntézy NO L-NAME.

Kakaové flavanoly a kardiovaskulární účinky

(-)-Epikatechin a (+)-katechin mají výraznou tendenci vyskytovat se v přírodě jako podjednotky větších flavanolových oligomerů (prokyanidinů) různé velikosti. Údaje naznačují, že flavanolové oligomery obsažené v kakau se v trávicím traktu rozkládají na monomery, které se pak vstřebávají buď čisté, nebo v metabolizované formě. Oligomery mohou být rozloženy v kyselém žaludečním prostředí, nebo pokud se dostanou do tenkého střeva neporušené, mohou být rozloženy na monomery. Po vstupu do tenkého střeva jsou katechin a epikatechin v podstatě metabolizovány; výsledné flavanoly jsou glukuronidovány nebo methylovány. Část monomerního epikatechinu přežívá a dostává se do organismu, kde způsobuje farmakologické účinky.

Kakaový prášek a kakaové extrakty vykazují větší antioxidační kapacitu než mnohé jiné potraviny a potravinové extrakty bohaté na flavanol, např. zelený čaj a borůvky. Antioxidační účinky se projevují okamžitě při použití sloučenin in vitro nebo in vivo v koncentracích >0,02 mM. U zdravých lidí byla zaznamenána inhibice oxidace LDL do 2 h po konzumaci kakaa bohatého na flavanol. U hlodavců, kterým bylo kakao podáváno perorálně, byla míra oxidace LDL vyvolaná mědí významně snížena. Chronická konzumace stravy s 2 % kakaového prášku, poskytující 1,57 mg/g stravy flavanolů a prokyanidinů, byla spojena se sníženou oxidací DNA. U potkanů, kterým byl podáván kakaový likér, došlo ke snížení katarakty vyvolané cukrovkou a tvorby peroxidů lipidů ex vivo. U lidí se při konzumaci čokolády bohaté na flavonoidy projevila zvýšená antioxidační kapacita plazmy, která dosáhla vrcholu 2 h po konzumaci a do 6 h se vrátila na výchozí hodnotu. Kakaové flavanoly mají i další příznivé účinky, které jsou patrné při relativně nízkých dávkách. Grassi a spol. prokázali, že požití hořké čokolády po dobu 15 dnů (100 g/den s obsahem 88 mg flavanolů nebo ~1,2 mg/kg/den) snížilo krevní tlak a sérový LDL cholesterol, zlepšilo průtokem zprostředkovanou dilataci a zlepšilo citlivost na inzulin u pacientů s hypertenzí. Tyto účinky se neprojevily u pacientů užívajících izokalorické množství bílé čokolády. Tyto výsledky jsou poměrně pozoruhodné vzhledem k tomu, že příznivé účinky byly zaznamenány nejen na krevní tlak, ale také na další kardiovaskulární rizikové faktory, jako je hladina LDL a citlivost na inzulin.

Schroeter a kol. prokázali, že u zdravých lidí bylo požití kakaa bohatého na flavanol spojeno s akutním zvýšením NO v krvi, zvýšenou průtokem zprostředkovanou vazodilatací a zvýšenou mikrocirkulací. Přítomnost monomerů (-)-epikatechinu a jeho metabolitu, epikatechin-7-O-glukuronidu, v krvi korelovala s těmito vaskulárními účinky. Stejní vědci prokázali, že směs metabolitů flavanolů vyvolala relaxaci v prekonstrikovaných králičích aortálních kroužcích. Na základě těchto výsledků lze tvrdit, že tyto dva flavanolové deriváty kakaa představují hlavní bioaktivní cirkulující flavanolový pool, ačkoli další flavanolové nebo prokyanidinové (tj. multimerní) složky mohou vykazovat další bioaktivitu.

Schroeter a kolegové také prokázali, že perorální epikatechin napodobuje akutní vaskulární účinky kakaa. Cévní účinky byly zrušeny inhibicí NO syntázy. Také chronický příjem kakaa zvyšoval plazmatické hladiny NO a vylučování metabolitů NO močí. Tyto výsledky naznačují, že účinky (-)-epikatechinu jsou alespoň částečně kauzálně spojeny s produkcí NO v cévách. Příznivé účinky kakaa byly zaznamenány také v souvislosti se základním onemocněním, jako je dysfunkce cév vyvolaná stárnutím, endoteliální dysfunkce u kuřáků a u žen po menopauze. Zajímavé je, že trvalé snížení krevního tlaku u pacientů s hypertenzí, které pozorovali Grassi et al., vyžadovalo dlouhodobý příjem hořké čokolády. Trvalý cévní účinek může být sekundárně podmíněn buď genetickými, nebo metabolickými účinky. in vitro a in vivo údaje získané při užívání polyfenolů červeného vína naznačují, že stimulují expresi eNOS a uvolňování NO. Tato reakce odpovídá vazodilataci, která se s časem zvyšuje. Metabolické účinky mohou vyžadovat akumulaci derivátu flavanolu, který je aktivní v průběhu času.

Vzhledem k pleiotropním vlastnostem kakaových flavanolů lze předpokládat, že by mohly působit jako kardioprotektiva při ischemickém poškození. Tuto možnost zkoumala studie publikovaná Yamazakim a spol., kteří zkoumali schopnost epikatechinu snižovat krátkodobé a dlouhodobé ischemicko-reperfuzní poškození myokardu. Epikatechin (1 mg/kg) byl před léčbou podáván hlodavcům denně perorálně po dobu 2 nebo 10 dnů. Ischemie byla vyvolána 45minutovou koronární okluzí. Reperfuze byla povolena po dobu 48 hodin, 10 dnů nebo 3 týdnů, přičemž léčba pokračovala. Měřené parametry zahrnovaly velikost infarktu, hemodynamiku, aktivitu myeloperoxidázy (tj. zánět), tkáňový oxidační stres a aktivitu matrixové metaloproteinázy-9 (MMP-9) u skupin po 48 hodinách. Ve 3týdenních skupinách byla hodnocena také srdeční morfometrie. Po 2 dnech léčby nedošlo ke zmenšení velikosti infarktu. Po 10 dnech léčby však bylo pozorováno 50% snížení velikosti infarktu (obr. 4). Léčba epikatechinem nepřinesla žádné změny v hemodynamice. Oxidační stres tkání a aktivita MMP-9 byly při léčbě epikatechinem významně sníženy. Do 3 týdnů bylo při léčbě epikatechinem pozorováno 30% snížení velikosti infarktu, doprovázené trvalou hemodynamika a zachovanou srdeční morfometrií. Tyto údaje poskytují důkaz o epikatechinem navozené kardioprotekci v prostředí ischemicko-reperfuzního poškození. Zaznamenané účinky byly nezávislé na změnách hemodynamiky, přetrvávaly v čase a byly doprovázeny snížením hladin několika ukazatelů tkáňového poškození. Zřejmě je nutná pravidelná, dlouhodobá konzumace flavanolu, protože po 2 dnech předléčení nebyla pozorována žádná ochrana.

Na základě výše uvedených důkazů, které zahrnují epidemiologické (indiáni kmene Kuna), klinické (studie na lidech) a preklinické (s využitím zvířecích modelů), lze důvodně navrhnout, že kakaové flavanoly jsou příslibem jako nutraceutika se silnými kardiovaskulárními ochrannými vlastnostmi. Jejich pravidelná konzumace v nízkokalorických formách by měla být zvážena vzhledem k přesvědčivým důkazům, které se objevily.