CC BY
25
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Г.Медицина, фармация и дентална медицина т.ХУ. Научна сесия „Медицина и дентална медицина", 30 - 31 октомври 2013 Scientific researches of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, Vol.XV,ISSN 1311-9427 Medicine and Stomatology Session, 30 - 31 October 2013
АНТИОКСИДАНТНИ СВОЙСТВА НА ARONIA MELANOCARPA Е. Даскалова, С. Делчев, М. Калъч *, Мария Крачанова ** Катедра по Анатомия, хистология и ембриология, МУ - Пловдив,
*студентка по медицина **Лаборатория по биологично активни вещества към ИОХ ЦФ БАН
ANTIOXIDANT PROPERTIES OF ARONIA MELANOCARPA E, Daskalova, S. Delchev. ,M. Kalach*, M. Kratchanova** Deparment of Anatomy, histology and embryology, Medical University - Plovdiv, *medical student **Laboratory of biologically active substances
Abstract
Normally, in the body , there is a balance between prooxidants and antioxidants, but a number of factors such as stress, radiation, a polluted atmosphere, smoking etc. deplete oxidative balance , leading to the so-called oxidative stress, which necessitates the delivery of external antioxidants in the diet. Among the anthocyanin fruits Aronia melanocarpa has the highest antioxidant potential, determined by several different methods. Several in vivo and in vitro studies established a wide range of applications of the juice, extracts and the dry substances of the fruit of Aronia melanocarpa, namely anti-mutagenic, anti-cancer, antihyperlipidemic, cardioprotective, anti-hypertensive, anti-aggregating, hepatoprotective, gastroprotective, antidiabetic, anti-inflammatory, antibacterial, antiviral, radiopotective and immunomodulatory effects. However, there is very little information available about the effects of chokeberry on the immunosenescence
ВЪВЕДЕНИЕ
Животът на земята е немислим без кислород, но високата концентрация от този жизненоважен елемент може да причинява поражения. Свободен радикал е всяка една частица, която съдържа един или повече несдвоени електрони, способна на самостоятелен живот (25). Именно несдвоеният електрон обуславя високата реактивоспособност на свободните радикали към липиди, протеини, нуклеинови киселини и въглехидрати. Реактивните форми на кислорода (ROS) заедно с реактивните азотни форми (RNS) постоянно се образуват в нашите тела по време на много физиологични реакции и процеси. Например супероксидни радикали се образуват във фагоцитите под действието на ензима NADPH-оксидаза, а също във веригите за електронен транспорт в митохондриите. 114
ОКСИДАТИВЕН СТРЕС
За да противодействат на "нападенията " на ROS и RNS живите клетки са си изработили комплексна биологична защитна система, съставена от ензимни и неензимни антиоксиданти, които превръщат ROS/ RNS в безвредни продукта. Понятието „антиоксидант" се дефинира като „Всяка субстанция, която в ниски концентрации в сравнение с тази на окисляемия субстрат, сигнификантно забавя или предотвратява окислението на субстрата (25). По механизма на действието си антиоксидантите се делят на превантивни и прекъсващи верижната реакция на разпространение на свободните радикали. По своята молекулна природа превантивните антиоксиданти се делят на ензимни и неензимни. Нормално в организма съществува баланс между прооксиданти и антиоксиданти, но ред фактори като стрес, радиация, хранене, замърсена атмосфера, тютюнопушене и пр. нарушават оксидативния баланс, което води до т.нар. оксидативен стрес. Това налага необходимостта от доставка на външни антиоксиданти с диетата. Увредите, нанесени от оксидативния стрес могат да засегнат всички органи и системи. Например окислението на LDL е първата стъпка на атеросклерозата, водеща до сърдечно-съдови заболявания, а оксидираната ДНК е основата на мутагенезата и участвува при канцерогенезата (24). Понастоящем оксидативния стрес се приема като основна причина за стареенето на организма. А имунната система е приета като маркер за биологичната възраст. Редица изследвания доказват, че антиоксидантите защитават функцията на имунната система в условията на оксидативен стрес (5).
Целта на настоящия обзор бе да се установи наличието на данни за противостареещ ефект на Aronia melanocarpa на базата на антиоксидантните й свойства.
АНТИОКСИДАНТИ В ХРАНАТА
Повечето от антиоксидантите, приемани с храната са от растителен произход, като сред най-богатите източници на антиоксиданти са билките, зърнените храни, плодовете и зеленчуците. От антиоксидантите присъстващи в храната с най-голямо значение са аскорбиновата киселина (вит. С), токоферолите (вит. Е), каротеноидите и полифенолите (1). Полифенолните съединения присъстват във всички растения и количествено са най-значимите антиоксиданти приемани с храната. Нарастващ брой доказателства сочат, че консумацията на растителна храна е свързана с понижен риск от развитието на артериосклероза и свързани с оксидативния стрес заболявания.
Таблица 1. Механизъм на действие на различни антиоксиданти (1).
МЕХАНИЗЪМ НА ДЕЙСТВИЕ ВИТАМИН С ВИТАМИН Е КАТЕХИН ПРОЦИАНИДИН
ПРЕХВАЩАНЕ НА СВОБОДНИ РАДИКАЛИ ++ + + ++
ИНХИБИРАНЕ НА СИНГЛЕТЕН КИСЛОРОД ± ++ + ++
ХЕЛИРАЩО ДЕЙСТВИЕ + +
ИНХИБИРАНЕ НА ОКСИДАЗИ +
АНТИОКСИДАНТНИ СВОЙСТВА И ХИМИЧЕСКИ СЪСТАВ НА ПЛОДОВЕТЕ НА ARONIA MELANOCARPA
Сред плодовете, тези богати на антоцианини показват най-висока антаоксидантаа активност. Антоцианиновите плодове се отличават с тъмно-червен или виолетов цвят. Към тях се отнасят популярните червена и черна боровинка, нар, касис, малина, ягода, къпина, а също и по-малко познатите - арония (Aronia melanocarpa), акай (Euterpe oleracea), нони (Morinda citrifolia), лиций (Lycium barbarum), мангостин (Garcinia mangostana). Сред антоцианиновите плодове Aronia melanocarpa е с най-висок антиоксидантен потенциал,
определен чрез няколко различни метода (9). Нещо повече антиоксидантната активност на Агата те1апосагра надхвърля тази на синтетични антиоксиданти като бутилхидрокси толуен и бутил хидроксианизол (8). Плодовете на Агата те1апосагра у нас не са все още много популярни, но поради високото съдържание на биологично активни вещества и многобройните им терапевтични ефекти интересът към тях постоянно нараства.
Аронията произхожда от САЩ и Канада, а в Европа е пренесена около 1900г. Поради стипчивия и кисел вкус на плодовете тяхната индустриална употреба за получаване на сокове и нектари е ограничена. Понастоящем Арония се ползува основно за производство на сок, конфитюр и вино, като богат източник на естествени колоранти, както и като декоративно растение (8).
Таблица 2. Сравнение на антиоксидантен капацитет на различни плодове определен с
ORAC метод (8).
ПЛОД ORAC (|mol of TE\g)* Б Р О Й ПРОБИ
АРОНИЯ 160.2 1
БЪЗ 145.0 1
БОРОВИНКА „ЗАЕШКО ОКО" 123.4± 9.1 4
НИСКА СЕВЕРНА БОРОВИНКА 64.44± 3.7 1
ВИСОКА БОРОВИНКА 60.1 44± 2.8 4
КЪПИНА 55.74±14.7 5
КАСИС 56.74± 13.5 32
ЧЕРВЕНА БОРОВИНКА 38.1 1
ЯГОДА 20.6 44± 2.3 4
ФРЕНСКО ГРОЗДЕ 32.6 1
МАЛИНА 21.44± 2.2 4
ЦАРИГРАДСКО ГРОЗДЕ 33.04± 8.1 6
ПОРТОКАЛ 7.54± 1.0 3
ЧЕРВЕНО ГРОЗДЕ 7.44± 0.5 3
БЯЛО ГРОЗДЕ 4.5± 4.9 3
ЯБЪЛКА 2.24± 0.2 3
Направените фармакологични проучвания потвърждават, че плодовете на Аронията са богат източник на фармакологично приложими съставки. Полифенолите, и специално антоцианините и процианидините съставляват основната група от биологично активни компоненти на плодовете на Aronia melanocarpa (8). И именно те осигуряват антиоксидантните свойства на растението. Други феноли в състава й са хлорогенна и неохлорогенна киселина, а също и малко количество танини. Фенолното съдържание варира от 2,0000 до 8,0000 mg\100g сухо тегло и зависи от сорта, условията на отглеждане и реколтата. Освен полифенолите Aronia melanocarpa представлява източник на глюкоза (6.1%), фруктоза (3.2%), захароза (0.2%), сорбитол (14.7%), пектин (0.6-0.7%). Анализите показват относително високо съдържание на К и Zn, както и на известни количества Na, Ca, Mg and Fe (3148,48 mg\kg). Освен минералите са идентифицирани витамини В1, В2, В6, С, ниацин, пантотенова киселина, фолиева киселина, алфа и бета токоферол и каротиноиди. Сред тритерпените са идентифицирани бета-ситостерол и кампестерол. От органичните киселини в състава й присъстват лимонена, ябълчна, шикимова и аскорбинова киселина (442.86mg\100g). (8,16,23)
ФАРМАКОЛОГИЧНИ ПРИЛОЖЕНИЯ НА ARONIA MELANOCARPA НА БАЗАТА НА АНТИОКСИДАНТНИТЕ Й СВОЙСТВА
Антиоксидантния потенциал на Aronia melanocarpa се потвърждава от редица изследвания in vitro както и в много in vivo модели, където той често се комбинира с други нейни фармакологични свойства. Данните за фармакологичната активност на Aronia melanocarpa са обобщени наскоро (6,10). Има много данни от in vitro изследвания за противораковия ефект на плодовете или екстракти от тях (24). Докладван е също и антимутагенен ефект на екстракти от Арония (7). В серия изследвания с животни, антоцианини, изолирани от арония показват изявен хепатопротективен ефект като намаляват токсичността и натрупването на кадмий в черния дроб и бъбреците на плъхове (9). В друго изследване сок от арония е показал хепатопротективен ефект, намалявайки индуцираната чрез тетрахлорметан липидна пероксидация в черния дроб и кръвната плазма на третираните животни (18). При експериментален модел на хипертония при плъхове се установява благоприятно повлияване на стойностите на кръвното налягане, паралелно с оксидативния статус на кръвната плазма (3). При пациенти с хиперхолестеролемия Aronia melanocarpa повлиява позитивно стойностите на кръвното налягане и липидния профил (16). Кардиопротективният ефект на полифенолните съединения, изолирани от арония е доказан чрез in vitro изследвания (21). При експериментален модел на хиперлипидемия при плъхове, приемът на сок от арония пречи на повишаването на нивата на холестерол, LDL холестерол и триглицериди в кръвната плазма (19). След прием на сок от арония е наблюдавано и намаление на серумната глюкоза, холестерол и кръвното налягане на пациенти с повишени нива на холестерол (16). Има изследвания върху антибактериалните свойства на аронията (4). Доказан е антиагрегантен и антитромботичен ефект (11,13). Противовъзпалителна активност на Aronia melanocarpa се доказва в ин витро експеримент (20), както и при експериментален увеит (12). При пациенти с метаболитен синдром Aronia melanocarpa нормализира параметрите на хемостазата, както и липидния профил (15).
Понастоящем няма данни в литературата за някакви нежелани и токсични ефекти на сокове, плодове и екстракти от Aronia melanocarpa (6,8).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
В настоящия момент има само откъслечни данни за ефектите на Aronia melanocarpa и другите антоцианинови плодове върху процесите на стареене на имунната система. Това е една неразработена област, която може да предложи добра перспектива за повлияването им чрез антиоксиданти.
БИБЛИОГРАФИЯ:
1. Ariga T.(2004).The antioxidative function, preventive action on disease and utilization of
Proanthocyanidins. BioFactors 21, 197-201
2. Chrubasik C.,Li G., Chrubasik S. (2010) The clinical effectiveness of Chokeberry: A systematic review. Phytotherapy research, 24:1107-1114
3. Ciocoiu M., Badescu l., Miron A., Badescu M., (2013) The Involvement of a Polyphenol-Rich Extract of Black Chokeberry in Oxidative Stress on Experimental Arterial Hypertension, Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, ID 912769, 8
4. Cisowska A., Wojnicz D., Hendrich AB.,(2011). Anthocyanins as antimicrobial agents of natural plant origin. Nat Prod Commun. 6(1):149-56.
5. De la Fuente M. (2002). Effects of antioxidants on immune system ageing. European Journal of Clinical Nutrition 56, Suppl 3, S5-S8
6. Denev P, Kratchanov Ch., Ciz M., Lojek A., Kratchanova M. (2012) Bioavailability and Antioxidant activity of black chokeberry (Aronia melanocarpa) polyphenols: in vitro and in vivo evidences and possible mechanisms of action: A review, Comprenhensive Reviews in Food Science and food Safety,Vol.00
7. Gasirovski K, Brokos B, Tabaka E.,(2000) Evaluation of the immunomodulatory activity of four
compounds exerting antimutagenic effects on human lymphocytes in vitro. Cell Mol Biol Lett 5, 469-81
8. Kokotkiewicz A, Jaremicz Z.,Luczkievicz M.(2010). Aronia Plants: A Review of Traditional Use, Biological Activities, and Perspectives for Modern Medicine, Journal of Medicinal Food. 13(2): 255-269.
9. Kowalczyk E., Kopff A., Fijalkowski P., Kopff M., Niedworok J., Blaszczyk J., Kedziora J., Tyslerowicz P.,(2003). Effect of anthocyanins on selected biochemical parameters in rats exposed to cadmium. Acta Byochimica Polonica 50, 2, 543-548
10. Kulling S. E., Rawel H.M. (2008). Chokeberry (Aronia melanocarpa)- A rewiew on the characteristic components and potential health effects. Planta Med 74:1625-1634
11. Luzak B., Golanski J, Rozalski M, Krajewska U., Olas B., Watala C. (2010).Extract from Aronia melanocarpa fruits potentiates the inhibition of platelet aggregation in the presence of endothelial cells. Arch Med Sci 6, 2: 141-144
12. Ohgami K., Ilieva I., Shiratori K., Koyama Y., Jin X., Yoshida K., Kase S., Kitaichi N., Suzuki Y., Tanaka T., Ohno S. (2005) Anti-inflammatory Effects of Aronia Extract on Rat Endotoxin-Induced Uveitis , Investigative Ophthalmology & Visual Science, 46, 1
13. Olas B., Wachowicz B., Nowak P., Kedzierska M., Tomczak A.,Stochmal A., Oleszek W., Jeziorski A., Piekarski J. (2008), Studies on antioxidant properties of polyphenol-rich extract from berries of Aronia melanocarpa in blood platelets. Journal of physiology and pharmacology, 59, 4, 823-835
14. Rugina D., Scont Z., Leopold L., Pintea A., Bunea A., Socaciu C., (2012), Antioxidant Activities of Chokeberry Extracts and the Cytotoxic Action of Their Anthocyanin Fraction on HeLa Human Cervical Tumor Cells, J Med Food, 15 (8) 700-706
15. Sikora J., Broncel M., Markowicz M., Chalubin' ski M.,Wojdan K., Mikiciuk-Olasik E., (2012) Short-term supplementation with Aronia melanocarpa extract improves platelet aggregation, clotting, and fibrinolysis in patients with metabolic syndrome. Eur J Nutr, 51:549-556
16. Skoczynska A., Jedrychowska I., Poreba R., Affelska-Jercha A.,Turczyn B., Wojakowska A., Andrzejak R.(2007) Influence of chokeberry juice on arterial blood pressure and lipid parameters in men with mild hypercholesterolemia, Pharm. Reports, 59, 1, 177-182
17. Slevin M., Ahmed N., Wang Q., McDowell G., Badimon L., (2012). Unique vascular protective properties of natural products: supplements or future main-line drugs with significant anti-atherosclerotic potential?. Vascular Cell, 4:9
18. Valcheva-Kuzmanova S. V., Belcheva A.(2006). Current knowledge of Aronia melanocarpa as a medicinal plant, Folia medica, XLVIII, 2\2006
19. Valcheva-Kuzmanova S., Kuzmanov K., Mihova V., KrasnalievI., Borisova P.,
Belcheva A., (2007) Antihyperlipidemic Effect of Aronia melanocarpa Fruit Juice in Rats Fed a
High-Cholesterol Diet, Plant Foods for Human Nutrition 62: 19-24, 2007.
20. Xu J, Mojsoska B (2013).The immunomodulation effect of Aronia extract lacks association with its antioxidant anthocyanins.J Med Food. 16(4):334-42.
21. Zapolska-Downar D., Bryk D., Malecki M., Hajdukiewicz K., Sitkiewicz D. (2012) Aronia melanocarpa fruit extract exhibits anti-inflammatory activity in human aortic endothelial cells. Eur J Nutr 51:563-572
22. Zielinska-Przyjemska M., Olejnik A., Dobrowolska-Zachwieja A., Grajek W. (2007). Effects of Aronia melanocarpa polyphenols on oxidative metabolism and apoptosis of neutrophils from obese and non-obese individuals. Acta Sci. Pol.Technol.Aliment. 6(3), 75-87
24. Балански Р., Ганчев Г., Стойчев И., Илчева М., Томова А., Денев П., Крачанова М., Крачанов Хр., (2008) Ефект на натурален сок от Арония, обогатен с пектин върху канцерогенното действие на 1,2- диметилхидразин в интестиналния тракт на плъхове, Българско дружество по хранене и диететика, София, 2008
25. Денев П.(2011) Изследване на антиоксидантната активност на антоцианин-съдържащи плодове и функционални храни, получени от тях, дисертационен труд , УХТ
