Introduction

Flavonoids belong to a group of natural substances with phenolic structures built around a core flavone structure and are found in plants and food products such as wine. (Rysunek 1) Te naturalne produkty były znane z ich korzystnego działania przez wiele lat przed zidentyfikowaniem flawonoidów. Badania nad flawonoidami otrzymały dodatkowy impuls po odkryciu „francuskiego paradoksu” obserwowanego w populacjach śródziemnomorskich, gdzie niska śmiertelność z przyczyn sercowo-naczyniowych występuje w połączeniu ze spożyciem czerwonego wina i dużej ilości tłuszczów nasyconych. Podejrzewa się, że flawonoidy zawarte w czerwonym winie są przynajmniej częściowo odpowiedzialne za ten efekt. Rzeczywiście, badania epidemiologiczne sugerują ochronną rolę flawonoidów przed chorobą wieńcową serca. Flawonoidy można podzielić ze względu na ich strukturę na flawony, flawanole, flawonole i antocyjany. Mechanizmy, dzięki którym flawonoidy mogą wywierać korzystny wpływ na zdrowie, obejmują działanie antyoksydacyjne, przeciwzapalne, antyadhezyjne, przeciwzakrzepowe, rozszerzające naczynia krwionośne i przeciwnowotworowe.

Ochrona układu krążenia przez flawonoidy

Flawonoidy chronią tkanki przed niekorzystnym wpływem reaktywnych form tlenu (ROS). Na przykład, utlenione lipidy uszkadzają błony komórkowe i indukują śmierć komórek. Flawonoidy mogą działać w porozumieniu z endogennymi mechanizmami antyoksydacyjnymi jako dodatkowy system wymiatający. Flawonoidy hamują indukowaną formę syntazy NO (iNOS), która wytwarza szkodliwe ilości NO. Flawonoidy zmiatają ROS poprzez ich utlenianie. Flawanol epikatechina został uznany za pochłaniacz ROS. Ponieważ ROS mogą indukować mediatory stanu zapalnego, ich właściwości antyoksydacyjne hamują tę odpowiedź. Jak szczegółowo opisano poniżej, flawonoidy mogą również działać jako środki przeciwzapalne dzięki swojej zdolności do zmniejszania adhezji i aktywacji leukocytów. Działanie antyadhezyjne flawonoidów może również wynikać z hamowania szlaków cyklooksygenazy i lipooksygenazy oraz syntezy eikozanoidów. Działanie przeciwzakrzepowe flawonoidów wynika z ich zdolności do hamowania agregacji płytek krwi oraz prokoagulacyjnego działania ROS. Flawonoidy są silnymi stymulatorami śródbłonkowej NOS, a wytwarzanie NO powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych, działanie przeciwzakrzepowe i antyadhezyjne. W kontekście patologii układu sercowo-naczyniowego, suma wszystkich działań flawonoidów może być postrzegana jako ogólnie zmniejszająca szanse na rozwój choroby lub łagodząca trwające procesy patologiczne.

Ziarna kakao są źródłem flawonoidów i wielu innych związków

Głównym rodzajem flawonoidów obecnych w ziarnach kakao są flawanole. Ziarna kakao, z których produkowana jest czekolada, pochodzą z owoców drzewa Theobroma cacao (Rysunek 2), które rośnie głównie w subtropikalnych regionach świata. Jak sugeruje nazwa theobroma („pokarm bogów”), ziarna zawierają znaczną ilość ksantyny – teobrominy, ~1,2% wagowo, a także flawonoidy i prawie 400 innych zidentyfikowanych związków. Surowe ziarna kakao są gorzkie i praktycznie niejadalne (rys. 2). Do produkcji czekolady ziarna kakao muszą być sfermentowane, prażone, zmielone, a następnie rozdzielone na proszek kakaowy i masło kakaowe. Tradycyjne metody przetwarzania, dzięki którym powstaje „nowoczesna czekolada”, a zwłaszcza alkalizacja (dutching, w celu złagodzenia smaku), pozbawiają kakao flawanoli. Gorycz kakao pochodzi głównie z flawanoli. Wraz z rosnącym uznaniem dobroczynnego działania flawanoli nastąpił zwrot w produkcji komercyjnej w kierunku form czekolady o wysokiej zawartości flawanoli. Kakao w proszku może zawierać zaledwie 10% tłuszczu i do 6% wagowych flawanoli. Zawiera również minerały (Mg, Cu, K i Ca), białko i błonnik w umiarkowanych ilościach. Główne flawanole obecne w proszku kakaowym to katechiny i epikatechiny w formie monomerycznej lub multimerycznej (procyjanidyny). (Rysunek 3) Specjalne preparaty kakaowe opracowane przez przemysł zawierają obecnie do 10% flawanoli kakaowych. Masło kakaowe stanowi do 57% suchej masy ziarna. Dominujące kwasy tłuszczowe to stearynowy, palmitynowy, oleinowy i linolowy. Spożycie masła kakaowego wydaje się mieć neutralny wpływ na profil lipidowy krwi u ludzi oraz na agregację płytek krwi. Sterole roślinne, w tym sitosterol i stigmasterol, są obecne w maśle kakaowym w bardzo małych ilościach i wydają się mieć niewielki lub żaden wpływ na wchłanianie cholesterolu. Tak więc, pomimo obecności tłuszczów nasyconych jako składnika, masło kakaowe ma niewielki lub żaden wpływ na profil lipidowy krwi u ludzi.

Kulturowa historia czekolady

Zastosowanie lecznicze kakao powstało w Nowym Świecie setki lat temu wśród plemion Olmeków, Majów i Meksykanów (Azteków). Dillinger et al. napisali doskonały przegląd na ten temat, z którego fragmenty pojawiają się poniżej.

Ziarna kakao zajmowały poczesne miejsce w codziennym życiu mezoamerykańskich Indian. Według religii Majów i Meksykanów, kakao miało boskie pochodzenie, ponieważ bóg Quetzalcoatl odkrył kakao. Kakao było przygotowywane wyłącznie jako napój i stanowiło pożywienie zarezerwowane dla dorosłych mężczyzn pełniących ważne funkcje w społeczeństwie. Załoga Kolumba złapała kajak, w którym znajdowały się tajemniczo wyglądające „migdały”, później zidentyfikowane jako waluta w Mezoameryce. Diaz del Castillo, oficer Hernana Corteza napisał: „Od czasu do czasu ludzie z gwardii Montezumy przynosili mu w pucharach z czystego złota napój z kakaowca, który, jak mówili, zażywał przed wizytą u swoich żon.” Hiszpanie zauważyli, że Aztekowie byli w stanie przejść długie dystanse bez odczuwania zmęczenia i podejrzewali, że napój z kakaowca odgrywał w tym jakąś rolę. Historyczne dokumenty mezoamerykańskie zawierają instrukcje dotyczące leczniczego zastosowania kakao. Fragmenty ceramiki Majów przedstawiają wojownika w zbroi z kakao, ponieważ Majowie wierzyli, że kakao czyni człowieka silniejszym i niezwyciężonym. Współczesne roszczenia dotyczące skuteczności kakao, oparte na obecnych badaniach biomedycznych, są nieco skromniejsze, ale nadal dość imponujące, jak opisano poniżej.

Kakao i ochrona układu krążenia

Zainteresowanie efektami sercowo-naczyniowymi flawanoli kakao pojawiło się ponownie niedawno dzięki obserwacji, że Indianie Kuna żyjący u wybrzeży Panamy mają bardzo niską częstość występowania nadciśnienia i nie odnotowują wzrostu ciśnienia krwi wraz z wiekiem. Czynniki zaangażowane są wyraźnie środowiskowe, ponieważ ochrona jest stracone po migracji do kontynentu. Wyspa Kuna pić duże ilości kakao przygotowane w domu, bogate we flawanole, podczas gdy Kuna na kontynencie spożywać komercyjne kakao, które jest w większości pozbawione flawonoidów. Po odrzuceniu wagi ciała, ćwiczeń, spożycia alkoholu i innych istotnych czynników jako mediatorów ochrony sercowo-naczyniowej, badacze zauważyli, że Kuna mieli stan hemodynamiczny nerek sugerujący wysoki poziom NO. Hollenberg i wsp. wysunęli hipotezę, że spożywanie bogatego we flawonoidy kakao promuje wazodylatację wtórną do zwiększonej syntezy NO. Dane te zostały potwierdzone u osób spożywających kakao bogate we flawonoidy, a efekt ten był odwracany przez inhibitor syntezy NO – L-NAME.

Cocoa Flavanols and Cardiovascular Effects

(-)-Epicatechin and (+)-catechin have a distinctive tendency to occur in nature as subunits of larger flavanol oligomers (procyanidins) of various size. Dane sugerują, że oligomery flawanolu w kakao są degradowane w przewodzie pokarmowym do monomerów, które są następnie wchłaniane w postaci czystej lub zmetabolizowanej. Oligomery mogą ulec degradacji w kwaśnym środowisku żołądka lub, jeśli dotrą do jelita cienkiego w stanie nienaruszonym, mogą zostać rozłożone do monomerów. Po dostaniu się do jelita cienkiego, katechina i epikatechina są w znacznym stopniu metabolizowane; powstające flawanole są glukuronidowane lub metylowane. Niektóre monomeryczne epikatechiny przeżywają i dostają się do organizmu, gdzie wywołują efekty farmakologiczne.

Wykazano, że proszek kakaowy i ekstrakty z kakao wykazują większą zdolność przeciwutleniającą niż wiele innych bogatych we flawanole produktów spożywczych i ekstraktów spożywczych, takich jak zielona herbata i borówki. Efekty przeciwutleniające są widoczne natychmiast, gdy związki są stosowane in vitro lub in vivo w stężeniach >0.02 mM. Wśród zdrowych ludzi zahamowanie oksydacji LDL odnotowano w ciągu 2 h po spożyciu kakao bogatego we flawanol. U gryzoni, którym podawano doustnie kakao, obserwowano znaczne zmniejszenie szybkości utleniania LDL indukowanego miedzią. Przewlekłe spożywanie diety zawierającej 2% proszku kakaowego, dostarczającego 1,57 mg/g diety flawanoli i procyjanidyn, wiązało się z obniżoną oksydacją DNA. U szczurów, którym podawano likier kakaowy, zaćma wywołana cukrzycą oraz tworzenie się nadtlenków lipidów ex vivo uległy zmniejszeniu. U ludzi, spożycie czekolady bogatej we flawonoidy wykazało zwiększoną pojemność antyoksydacyjną osocza, która osiągnęła szczyt 2 h po spożyciu i powróciła do poziomu wyjściowego po 6 h. Flawanole kakaowe mają również inne korzystne efekty, które są widoczne przy stosunkowo niskich dawkach. Grassi i wsp. wykazali, że spożywanie ciemnej czekolady przez 15 dni (100 g/dobę zawierającej 88 mg flawanoli lub ~1,2 mg/kg/dobę) obniżyło ciśnienie krwi i stężenie cholesterolu LDL w surowicy, poprawiło dylatację zależną od przepływu krwi i poprawiło wrażliwość na insulinę u pacjentów z nadciśnieniem. Efekty te nie wystąpiły u pacjentów przyjmujących izokaloryczne ilości białej czekolady. Wyniki te są dość uderzające, biorąc pod uwagę, że korzystny wpływ odnotowano nie tylko na ciśnienie krwi, ale także na inne czynniki ryzyka sercowo-naczyniowego, takie jak poziom LDL i wrażliwość na insulinę.

Schroeter i wsp. wykazali, że u zdrowych ludzi spożycie kakao bogatego we flawanol wiązało się z ostrym wzrostem stężenia NO we krwi, zwiększoną wazodylatacją pośredniczącą w przepływie i zwiększonym mikrokrążeniem. Obecność we krwi monomerów (-)-epikatechiny i jej metabolitu, epikatechiny-7-O-glukuronidu, korelowała z tymi efektami naczyniowymi. Ci sami badacze wykazali, że mieszanina metabolitów flawanoli indukowała relaksację w zwężonych pierścieniach aorty królika. W oparciu o te wyniki, można twierdzić, że te dwie pochodne flawanolu kakao reprezentują główną bioaktywną pulę krążących flawanoli, chociaż inne flawanolowe lub procyjanidynowe (tj. wielomateriałowe) składniki mogą wywierać dodatkowe bioaktywności.

Schroeter i współpracownicy również wykazali, że doustna epikatechina naśladowała ostre efekty naczyniowe kakao. Efekty naczyniowe zostały zniesione przez inhibicję syntazy NO. Również przewlekłe spożycie kakao zwiększyło poziom NO w osoczu i wydalanie metabolitów NO z moczem. Wyniki te sugerują, że działanie (-)-epikatechiny jest, przynajmniej częściowo, powiązane przyczynowo z produkcją NO w naczyniach krwionośnych. Korzystne działanie kakao odnotowano również w warunkach choroby podstawowej, takiej jak dysfunkcja naczyń spowodowana starzeniem się, dysfunkcja śródbłonka u palaczy oraz u kobiet po menopauzie. Co ciekawe, trwały spadek ciśnienia krwi u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym, zaobserwowany przez Grassi i wsp. wymagał długotrwałego spożywania gorzkiej czekolady. Trwałe efekty naczyniowe mogą być wtórne do efektów genetycznych lub metabolicznych. Dane in vitro i in vivo uzyskane w wyniku stosowania polifenoli czerwonego wina wskazują, że stymulują one ekspresję eNOS i uwalnianie NO. Odpowiedź ta jest zgodna z wazodylatacją, która wzrasta z czasem. Efekty metaboliczne mogą wymagać akumulacji pochodnej flawanolu, która jest aktywna w czasie.

Given plejotropowe właściwości flawanoli kakao, rozsądne jest zaproponowanie, że mogłyby one działać jako kardioprotektanty w ustawieniu urazu niedokrwiennego. Możliwość ta została zbadana w badaniu opublikowanym przez Yamazaki i wsp., którzy zbadali zdolność epikatechiny do zmniejszenia krótko- i długoterminowego niedokrwienno-reperfuzyjnego uszkodzenia mięśnia sercowego. Epikatechina (1 mg/kg) była podawana codziennie doustnie gryzoniom przez 2 lub 10 dni. Niedokrwienie wywołano poprzez 45-minutową okluzję naczyń wieńcowych. Reperfuzja była dozwolona przez 48 h, 10 dni lub 3 tygodnie, podczas gdy leczenie było kontynuowane. Mierzone parametry obejmowały wielkość zawału, hemodynamikę, aktywność mieloperoksydazy (tj. stan zapalny), stres oksydacyjny tkanek oraz aktywność metaloproteinazy macierzy-9 (MMP-9) w grupach 48-godzinnych. Oceniano również morfometrię serca w grupach 3 tygodniowych. Po 2 dniach leczenia nie obserwowano zmniejszenia wielkości zawału. Jednak po 10 dniach leczenia zaobserwowano 50% redukcję wielkości zawału (Rycina 4). Leczenie epikatechiną nie spowodowało zmian w hemodynamice. Stres oksydacyjny tkanek i aktywność MMP-9 zostały znacząco zredukowane przez epikatechinę. Po 3 tygodniach leczenia epikatechiną zaobserwowano zmniejszenie wielkości zawału o 30%, czemu towarzyszyła zrównoważona hemodynamika i zachowana morfometria serca. Dane te dostarczają dowodów na indukowaną epikatechiną kardioprotekcję w warunkach uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjnego. Odnotowane efekty były niezależne od zmian w hemodynamice, utrzymywały się w czasie i towarzyszyło im obniżenie poziomu kilku wskaźników uszkodzenia tkanek. Najwyraźniej wymagane jest regularne, długotrwałe spożywanie flawanolu, ponieważ nie zaobserwowano ochrony po 2 dniach leczenia wstępnego.

Na podstawie dowodów przedstawionych powyżej, które obejmują dane epidemiologiczne (Indianie Kuna), kliniczne (badania na ludziach) i przedkliniczne (z wykorzystaniem modeli zwierzęcych), można rozsądnie zaproponować, że flawanole kakao są obiecujące jako nutraceutyki o silnych właściwościach ochronnych układu sercowo-naczyniowego. Ich regularne spożywanie w formach o niskiej zawartości kalorii powinno być rozważane, biorąc pod uwagę niepodważalne dowody, które się pojawiły.

.