Esittely

Flavonoidit kuuluvat luontaisten aineiden ryhmään, jonka fenolirakenteet rakentuvat flavoni-ydinrakenteen ympärille, ja niitä esiintyy kasveissa ja elintarvikkeissa, kuten viinissä. (Kuva 1) Näiden luonnontuotteiden hyödylliset vaikutukset tunnettiin jo vuosia ennen flavonoidien tunnistamista. Flavonoidien tutkimus sai lisäpontta, kun löydettiin Välimeren alueen väestöissä havaittu ”ranskalainen paradoksi”, jonka mukaan alhainen sydän- ja verisuonikuolleisuus liittyy punaviinin ja runsaasti tyydyttyneitä rasvoja sisältävien rasvojen käyttöön. Punaviinin sisältämien flavonoidien epäillään olevan ainakin osittain vastuussa tästä vaikutuksesta. Epidemiologiset tutkimukset viittaavat siihen, että flavonoidit suojaavat sepelvaltimotaudilta. Flavonoidit voidaan jakaa rakenteensa perusteella flavoneihin, flavanoleihin, flavonoleihin ja antosyaaneihin. Mekanismeja, joilla flavonoidien epäillään tuottavan terveellisiä vaikutuksia, ovat muun muassa antioksidanttiset, anti-inflammatoriset, antiadhesiiviset, antitromboottiset, verisuonia laajentavat ja kasvaimia ehkäisevät vaikutukset.

Kardiovaskulaarinen suojaus flavonoidien avulla

Flavonoidit suojaavat kudoksia reaktiivisten happilaatujen (ROS) haitallisilta vaikutuksilta. Esimerkiksi hapettuneet lipidit vahingoittavat solukalvoja ja aiheuttavat solukuolemaa. Flavonoidit voivat toimia yhdessä endogeenisten antioksidanttimekanismien kanssa additiivisena puhdistusjärjestelmänä. Flavonoidit tukahduttavat NO-syntaasin indusoituvaa muotoa (iNOS), joka tuottaa haitallisia määriä NO:ta. Flavonoidit haittaavat ROS:ia niiden hapettumisen kautta. Flavanoli epikatekiinin on raportoitu olevan ROS-puhdistaja. Koska ROS voi indusoida tulehduksen välittäjäaineita, niiden antioksidanttiset ominaisuudet hillitsevät tätä vastetta. Kuten jäljempänä tarkemmin selostetaan, flavonoidit voivat toimia myös tulehdusta ehkäisevinä aineina, koska ne kykenevät vähentämään leukosyyttien adheesiota ja aktivaatiota. Flavonoidien adheesiota estävät vaikutukset voivat johtua myös syklooksygenaasi- ja lipoksygenaasireittien ja eikosanoidien synteesin estämisestä. Flavonoideilla on hyytymistä estäviä vaikutuksia, jotka johtuvat niiden kyvystä estää verihiutaleiden aggregaatiota ja ROS:n prokoagulatiivisia vaikutuksia. Flavonoidit ovat voimakkaita endoteelin NOS:n stimulaattoreita; tästä johtuva NO:n tuotanto aiheuttaa vasodilataatiota sekä hyytymistä ja adheesiota estäviä vaikutuksia. Kardiovaskulaarisen patologian yhteydessä kaikkien flavonoidien vaikutusten summan voidaan katsoa yleisesti vähentävän joko sairauden kehittymisen mahdollisuuksia tai lieventävän meneillään olevia patologisia prosesseja.

Kaakaopavut ovat flavonoidien ja lukuisten muiden yhdisteiden lähde

Kaakaopavuissa esiintyvien flavonoidien päätyyppi ovat flavanolit. Kakaopavut, joista suklaata valmistetaan, ovat peräisin Theobroma cacao -puusta (kuva 2), joka kasvaa pääasiassa subtrooppisilla alueilla maailmassa. Kuten nimi theobroma (”jumalten ruoka”) kertoo, pavut sisältävät ksantiinia teobromiinia huomattavan paljon, noin 1,2 painoprosenttia, sekä flavonoideja ja lähes 400 muuta tunnistettua yhdistettä. Raaka kaakaopapu on karvas ja lähes syömäkelvoton (kuva 2). Suklaan valmistusta varten kaakaopavut on fermentoitava, paahdettava, jauhettava ja sitten erotettava kaakaojauheeksi ja kaakaovoiksi. Perinteiset käsittelymenetelmät, joilla saadaan ”nykyaikaista suklaata”, erityisesti alkalointi (dutching, joka pehmentää makua), poistavat kaakaosta flavanoleja. Kaakaon katkeruus tulee enimmäkseen flavanoleista. Kun flavanolien hyödylliset vaikutukset on alettu tunnustaa, kaupallisessa tuotannossa on siirrytty kohti suklaamuotoja, joissa on korkea flavanolipitoisuus. Kaakaojauhe voi sisältää vain 10 prosenttia rasvaa ja jopa 6 painoprosenttia flavanoleja. Se sisältää myös kivennäisaineita (Mg, Cu, K ja Ca), proteiinia ja kuitua vähäisiä määriä. Kaakaojauheen tärkeimmät flavanolit ovat katekiinit ja epikatekiinit joko monomeerisessä tai multimeerisessä (prosyanidiini) muodossa. (Kuva 3) Teollisuuden kehittämät erityiset kaakaovalmisteet sisältävät nykyään jopa 10 % kaakaoflavaanoleita. Kaakaovoin osuus pavun kuivapainosta on jopa 57 prosenttia. Vallitsevat rasvahapot ovat steariini-, palmitiini-, öljy- ja linolihappo. Kaakaovoin nauttimisella näyttää olevan neutraaleja vaikutuksia ihmisten veren rasva-arvoihin ja verihiutaleiden aggregaatioon. Kasvisteroleita, kuten sitosterolia ja stigmasterolia, on kaakaovoissa hyvin pieniä määriä, ja niillä näyttää olevan vain vähän tai ei lainkaan vaikutusta kolesterolin imeytymiseen. Näin ollen huolimatta siitä, että kaakaovoin ainesosana on tyydyttyneitä rasvoja, sillä on vain vähän tai ei lainkaan vaikutusta ihmisen veren lipidiprofiiliin.

Suklaan kulttuurihistoria

Kaakaon lääkinnällinen käyttö sai alkunsa Uudessa maailmassa satoja vuosia sitten olmec-, maya- ja meksikolais- (atsteekkien) heimojen keskuudessa. Dillinger et al. ovat kirjoittaneet aiheesta erinomaisen katsauksen, josta on alla otteita.

Kaakaopavuilla oli suuri merkitys Mesoamerikan intiaanien jokapäiväisessä elämässä. Mayojen ja meksikolaisten uskontojen mukaan kaakaolla oli jumalallinen alkuperä, sillä jumala Quetzalcoatl löysi kaakaon. Kakaota valmistettiin vain juomaksi ja se oli ruoka, joka oli varattu aikuisille miehille, joilla oli merkittävä asema yhteiskunnassa. Kolumbuksen miehistö kaappasi kanootin, joka sisälsi salaperäisen näköisiä ”manteleita”, jotka myöhemmin tunnistettiin valuutaksi Mesoamerikassa. Hernan Cortezin upseeri Diaz del Castillo kirjoitti: ”Montezuman vartijan miehet toivat hänelle aika ajoin puhtaasta kullasta valmistetuissa kupeissa kaakaokasvista tehtyä juomaa, jota hän kuulemma otti ennen vaimojensa luona käyntiä.” Espanjalaiset huomasivat, että atsteekit pystyivät kävelemään pitkiä matkoja väsymättä, ja epäilivät kaakaojuoman merkitystä. Mesoamerikkalaisissa historiallisissa asiakirjoissa on ohjeita kaakaon lääkinnällisestä käytöstä. Mayoilta saadut keraamiset esineet kuvaavat soturia kaakaopanssarissa, sillä mayat uskoivat, että kaakao tekee ihmisestä vahvemman ja voittamattoman. Nykyaikaiset väitteet kaakaon tehosta, jotka perustuvat nykyiseen biolääketieteelliseen tutkimukseen, ovat hieman vaatimattomampia, mutta silti varsin vaikuttavia, kuten jäljempänä kuvataan.

Kaakao ja sydän- ja verisuonisuojaus

Kiinnostus kaakaoflavaanien sydän- ja verisuonivaikutuksiin heräsi hiljattain uudelleen, kun havaittiin, että Panaman rannikon edustalla asuvilla kuna-intiaaneilla on hyvin vähän verenpainetautia eikä verenpaine nouse ikääntymisen myötä. Tähän liittyvät tekijät ovat selvästi ympäristötekijöitä, koska suoja menetetään siirryttäessä mantereelle. Saaren Kuna-intiaanit juovat suuria määriä kotona valmistettua kaakaota, joka sisältää runsaasti flavanoleja, kun taas mantereen Kuna-intiaanit käyttävät kaupallista kaakaota, josta puuttuvat flavonoidit. Kun tutkijat olivat jättäneet huomiotta ruumiinpainon, liikunnan, alkoholinkäytön ja muut merkitykselliset tekijät sydän- ja verisuonitautien suojelun välittäjinä, he totesivat, että kunalaisten munuaisten hemodynaaminen tila viittasi korkeisiin NO-pitoisuuksiin. Hollenberg ym. kehittivät hypoteesin, jonka mukaan runsaasti flavonoideja sisältävän kaakaon nauttiminen edistäisi verisuonten laajentumista lisääntyneen NO-synteesin seurauksena. Nämä tiedot vahvistettiin flavonoidirikasta kaakaota nauttivilla henkilöillä, ja NO-synteesin estäjä L-NAME kumosi vaikutuksen.

Kaakaon flavanolit ja kardiovaskulaariset vaikutukset

(-)-Epikatekiinillä ja (+)-katekiinilla on erikoinen taipumus esiintyä luonnossa erikokoisten suurempien flavanolioligomeerien (prosyanidiinien) alayksikköinä. Tiedot viittaavat siihen, että kaakaon sisältämät flavanoligomeerit hajoavat ruoansulatuskanavassa monomeereiksi, jotka sitten imeytyvät joko puhtaina tai metaboloituneessa muodossa. Oligomeerit voivat hajota happamassa mahalaukun ympäristössä, tai jos ne pääsevät ohutsuoleen ehjinä, ne voivat hajota monomeereiksi. Ohutsuoleen päästyään katekiini ja epikatekiini metaboloituvat merkittävästi; syntyvät flavanolit glukuronidoituvat tai metyloituvat. Osa monomeerisesta epikatekiinistä jää elimistöön, jossa se aiheuttaa farmakologisia vaikutuksia.

Kaakaojauheella ja kaakaouutteilla on osoitettu olevan suurempi antioksidanttikapasiteetti kuin monilla muilla runsaasti flavanoleja sisältävillä elintarvikkeilla ja elintarvikeuutteilla, kuten vihreällä teellä ja mustikoilla. Antioksidanttiset vaikutukset ilmenevät välittömästi, kun yhdisteitä käytetään in vitro tai in vivo pitoisuuksina >0,02 mM. Terveillä ihmisillä LDL:n hapettumisen estymistä raportoitiin 2 tunnin kuluessa flavanolirikkaan kaakaon nauttimisesta. Jyrsijöillä, joille annettiin kaakaota suun kautta, kuparin aiheuttama LDL:n hapettumisnopeus väheni merkittävästi. 2-prosenttista kaakaojauhetta sisältävän ruokavalion, joka sisälsi 1,57 mg/g ruokavaliota flavanoleja ja prosyanidiineja, krooninen kulutus oli yhteydessä vähentyneeseen DNA:n hapettumiseen. Diabeteksen aiheuttama kaihi ja ex vivo lipidiperoksidin muodostuminen vähenivät rotilla, jotka saivat kaakaoliuosta. Ihmisillä runsaasti flavonoideja sisältävän suklaan nauttiminen osoitti plasman antioksidanttikapasiteetin lisääntymistä, joka saavutti huippunsa 2 tunnin kuluttua nauttimisesta ja palautui lähtötasolle 6 tunnin kuluessa. Kaakaoflavaaneilla on myös muita hyödyllisiä vaikutuksia, jotka ilmenevät suhteellisen pieninä annoksina. Grassi ym. osoittivat, että tumman suklaan nauttiminen 15 päivän ajan (100 g/vrk, joka sisälsi 88 mg flavanoleja tai ~1,2 mg/kg/vrk) alensi verenpainetta ja seerumin LDL-kolesterolia, paransi virtausvälitteistä laajentumista ja paransi insuliiniherkkyyttä hypertensiivisillä potilailla. Näitä vaikutuksia ei ollut potilailla, jotka käyttivät isokalorisia määriä valkoista suklaata. Nämä tulokset ovat varsin silmiinpistäviä, kun otetaan huomioon, että suotuisia vaikutuksia havaittiin verenpaineen lisäksi myös muihin sydän- ja verisuonitautien riskitekijöihin, kuten LDL-pitoisuuksiin ja insuliiniherkkyyteen.

Schroeter ym. osoittivat, että terveillä ihmisillä runsaasti flavanoleja sisältävän kaakaon nauttiminen liittyi akuutteihin NO:n kohoamisiin veressä, tehostuneeseen virtausvälitteiseen vasodilataatioon ja lisääntyneeseen mikroverenkiertoon. (-)-epikatekiinin ja sen metaboliitin, epikatekiini-7-O-glukuronidin, monomeerien esiintyminen veressä korreloi näiden verisuonivaikutusten kanssa. Samat tutkijat osoittivat, että flavanolien metaboliittien seos indusoi relaksaatiota prekonstriktoituneissa kanin aortan renkaissa. Näiden tulosten perusteella voidaan väittää, että nämä kaksi kaakaon flavanolijohdannaista edustavat tärkeintä bioaktiivista kiertävää flavanolivarastoa, vaikka muut flavanoli- tai prosyanidiini- (ts. multimeeriset) ainesosat voivat aiheuttaa muita bioaktiivisuuksia.

Schroeter ja kollegat osoittivat myös, että suun kautta otettava epikatekiini jäljitteli kaakaon akuutteja vaskulaarisia vaikutuksia. Verisuonivaikutukset kumottiin NO-syntaasin estolla. Myös kaakaon krooninen saanti lisäsi plasman NO-pitoisuuksia ja NO-metaboliittien erittymistä virtsaan. Nämä tulokset viittaavat siihen, että (-)-epikatekiinin vaikutukset ovat ainakin osittain syy-yhteydessä NO:n tuotantoon verisuonistossa. Kaakaon suotuisia vaikutuksia on havaittu myös perussairauksien yhteydessä, kuten ikääntymisen aiheuttamissa verisuonten toimintahäiriöissä, tupakoitsijoiden endoteelin toimintahäiriöissä ja postmenopausaalisilla naisilla. Mielenkiintoista on, että Grassin ja muiden havaitsema verenpaineen pysyvä lasku hypertensiivisillä potilailla edellytti tumman suklaan pitkäaikaista käyttöä. Punaviinipolyfenolien käytöstä saadut in vitro- ja in vivo -tiedot osoittavat, että ne stimuloivat eNOS:n ilmentymistä ja NO:n vapautumista. Tämä vaste on yhdenmukainen ajan myötä lisääntyvän vasodilataation kanssa. Aineenvaihdunnalliset vaikutukset saattavat edellyttää ajan mittaan aktiivisen flavanolijohdannaisen kertymistä.

Kun otetaan huomioon kaakaon flavanolien pleiotrooppiset ominaisuudet, on järkevää ehdottaa, että ne voisivat toimia sydäntä suojaavina aineina iskeemisen vaurion yhteydessä. Tätä mahdollisuutta tutkittiin Yamazakin ym. julkaisemassa tutkimuksessa, jossa tutkittiin epikatekiinin kykyä vähentää lyhytaikaista ja pitkäaikaista iskemian ja reperfuusion aiheuttamaa sydänlihasvauriota. Epikatekiinia (1 mg/kg) annettiin esilääkityksenä päivittäin suun kautta jyrsijöille 2 tai 10 päivän ajan. Iskemia aiheutettiin 45 minuutin sepelvaltimotukoksella. Reperfuusiota sallittiin 48 tunnin, 10 päivän tai 3 viikon ajan hoidon jatkuessa. Mitattuihin parametreihin kuuluivat infarktin koko, hemodynamiikka, myeloperoksidaasiaktiivisuus (eli tulehdus), kudoksen oksidatiivinen stressi ja matriksin metalloproteinaasi-9 (MMP-9) -aktiivisuus 48 tunnin ryhmissä. Sydämen morfometriaa arvioitiin myös 3 viikon ryhmissä. Kahden päivän hoidon jälkeen infarktin koko ei pienentynyt. Kuitenkin 10 päivän hoidon jälkeen infarktin koko pieneni 50 % (kuva 4). Epikatekiinihoito ei aiheuttanut muutoksia hemodynamiikassa. Epikatekiinihoito vähensi merkittävästi kudoksen oksidatiivista stressiä ja MMP-9-aktiivisuutta. Kolmeen viikkoon mennessä infarktin koko oli pienentynyt 30 prosenttia epikatekiinillä, minkä lisäksi hemodynamiikka pysyi vakaana ja sydämen morfometria säilyi. Nämä tiedot antavat näyttöä epikatekiinin aiheuttamasta kardiosuojasta iskemia-reperfuusiovamman yhteydessä. Todetut vaikutukset olivat riippumattomia hemodynamiikan muutoksista, ne olivat pitkäaikaisia ja niihin liittyi useiden kudosvaurioindikaattoreiden alentuneita tasoja. Ilmeisesti vaaditaan flavanolin säännöllistä ja pitkäaikaista kulutusta, sillä kahden päivän esikäsittelyn jälkeen ei havaittu suojaa.

Edellä esitettyjen todisteiden perusteella, joihin kuuluu epidemiologisia (Kuna intiaanit), kliinisiä (ihmisillä tehdyt tutkimukset) ja prekliinisiä (eläinmalleilla tehdyt) tutkimuksia, voidaan perustellusti ehdottaa, että kaakaoflavanolit ovat lupaavia ravintoaineita, joilla on voimakkaita sydän- ja verisuonitautia suojaavia ominaisuuksia. Niiden säännöllistä kulutusta vähäkalorisissa muodoissa olisi harkittava, kun otetaan huomioon saadut vakuuttavat todisteet.