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ATUALIZAÇÃO SOBRE ANTOCIANINAS E NEUROPROTEÇÃO

Artigo Científico por: Izair Jefthé Rodrigues, Onildo Campos, Augusto Queiros Rodrigues, Gabriel Campos, Denis Souza



ATUALIZAÇÃO SOBRE ANTOCIANINAS E NEUROPROTEÇAO_Doi
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RESUMO

As antocianinas pertencem ao grupo dos flavonoides e tem sido descrito que elas possuem importantes atividades biológicas como ações antioxidantes, anti-inflamatórias e neuroprotetoras. Os benefícios das antocianinas em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer, a demência, a neurotoxicidade, a doença de Huntington que promoveram efeito glioprotetor, contribuindo para a manutenção da homeostase dos astrócitos, pelo seu efeito antioxidante e pela modulação da Acetilcolinesterase, que pode ter favorecido a proteção observada quanto à diminuição no déficit de memória e reforçando o potencial terapêutico promissor das antocianinas.


INTRODUÇÃO

As doenças neurodegenerativas levam à perda de função e de estrutura neuronal; essas doenças são associadas ao desequilíbrio entre a produção de radicais livres e de antioxidantes. A deterioração cognitiva é um elemento fundamental para a distinção entre indivíduos que sofrem ou não de demência (5). Sabe-se que as doenças neurodegenerativas originam grande parte de demências, sobretudo as mais prevalentes no ser humano, ¨Alzheimer e Parkinson¨(10).

O Alzheimer é considerado uma demência primária, em uma das quais as funções cerebrais se degradam lenta e gradualmente, se perdem irreversivelmente. A doença de Alzheimer é um grande problema que teve um aumento devido ao crescimento da expectativa de vida da população em geral (10,1).  Foi descoberta, em 1906, por Alois Alzheimer, usando critérios de perda progressiva de memória, desorientação e marcadores patológicos (placas senis e emaranhados neurofibrilares) (1).


No início, supôs-se que a doença de Alzheimer fosse uma condição rara, posteriormente foi considerada uma consequência inevitável do envelhecimento, sendo o cérebro o principal órgão metabolizador de oxigênio e ainda assim, tem mecanismos antioxidantes de proteção relativamente fracos (3), torna-se especialmente vulnerável ao estresse oxidativo. O acúmulo de estresse oxidativo pode induzir danos celulares e ao sistema de reparo do DNA na disfunção mitocondrial com fatores considerados chaves, responsáveis por acelerar o processo de envelhecimento e o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas(1).


Tian et al. (2021) utilizaram as antocianinas em camundongos e analisaram os compostos orgânicos voláteis, que são produtos ou intermediários do metabolismo corporal, que podem refletir o estado de saúde do organismo. Nos camundongos que foram induzidos ao Alzheimer, durante os testes de urina e de fezes, foram observados, como resultados, que o grupo tratado com antocianina apresentou um menor teor de p-cresol, que é proveniente da fermentação de aminoácidos e são considerados tóxicos ao intestino(11).

Também apresentaram um menor conteúdo de nonanol, que gera um efeito pró-inflamatório, tendo em vista que seus metabólitos podem induzir inflamação crônica com baixo nível, com maior quantidade de cetonas, tanto nas fezes quanto na urina, indicando que a antocianina com uma alta taxa de ácidos graxos sofreu oxidação no intestino, o que é benéfico ao corpo humano(15).

As antocianinas são pigmentos naturais que pertencem ao grupo dos flavonoides. Seus componentes responsáveis pela coloração de uma grande variedade das frutas uva, cereja, morango, entre outros, flores (hibisco vermelho) legumes e hortaliças(13). As antocianinas apresentam elevado poder antioxidante, com ações efetivas no combate ao estresse oxidativo do metabolismo humano, que desencadeia diversas doenças crônicas não degenerativas como diabetes, câncer, doenças cardiovasculares, doença neurodegenerativa, como a doença de Alzheimer, a neurotoxicidade e a doença de Huntington, portanto, sendo utilizadas na prevenção e tratamento destas doenças(16).

 

METODOLOGIA 

Foi realizada uma busca sistemática nas plataformas eletrônicas de dados da Literatura Latino-americana e do Caribe em Ciências da Saúde Hilton(Lilacs), da PubMed e da Science Direct de artigos que apresentassem benefícios do consumo de antocianinas em relação à prevenção e ao tratamento de algumas doenças. As buscas foram em artigos dos anos de 2011 a 2021. Os artigos incluídos nessa revisão são originais com abordagem em estudos in vivo e in vitro. O termo utilizado foi “antocianina e seus derivados”, “doenças neurodegenerativas”, “neuroproteção”.

Na seleção dos estudos, primeiramente foram avaliados os títulos e, posteriormente, os resumos. Após selecionados, esses estudos foram analisados na íntegra, considerando o efeito do consumo das antocianinas na prevenção de doenças, sendo elegíveis aqueles que seguiam estes aspectos: artigos originais; observacionais, clínicos e experimentais (in vitro e in vivo).

 

 OBJETIVO

Avaliar o efeito neuroprotetor e antioxidativo, no tratamento com extrato rico de antocianinas em doenças neurodegenerativas tipo Alzheimer, Demência e Parkinson.

 

RESULTADOS E DISCUSSÕES

As antocianinas são pigmentos naturais que pertencem ao grupo de metabólitos secundários dos vegetais conhecidos como flavonoides, suas principais funções nos vegetais são a atração de agentes polinizadores, dispersores de sementes com proteção a diversos tecidos da planta durante as etapas de seu ciclo de vida(16). Essas antocianinas são encontradas em frutas como o açaí, ameixa, amora, cereja, figo, framboesa, jabuticaba, jambolão, uva, morango e os vegetais, como o repolho roxo, batata roxa, berinjela, arroz preto, arroz vermelho(4).

São importantes compostos bioativos que apresentam nutrientes funcionais, com expressiva atividade antioxidante, o que vem despertando grande interesse principalmente para a alta prevalência nas dietas, com compostos onipresentes em muitas matérias-primas de origem vegetal. As antocianinas compõem o maior grupo de pigmentos solúveis em água do Reino Vegetal, apresentando uma molécula constituída com duas a três partes, sendo: uma aglicona (antocianidina), um grupo de açúcares e, um grupo de ácidos orgânicos(16).

As antocianinas, uma classe de flavonoides solúveis em água, que são pigmentos coloridos naturais encontrados em várias plantas coloridas, como frutas e vegetais, têm recebido ampla atenção por seus efeitos neuroprotetores no Sistema Nervoso Central (SNC)(12). Vários trabalhos da literatura têm demonstrado importantes atividades biológicas desses compostos. Como ações antioxidantes, eles têm funções, antienvelhecimento, anti-inflamatórias, antibacterianas, proteção da visão e outras funções fisiológicas, e também podem reduzir o nível de estresse oxidativo, a neuroinflamação no corpo e melhorar a vitalidade da micróglia(6).

A cor das antocianinas geralmente muda com o pH e, à medida que o pH muda, sua cor muda de vermelho para cores diferentes, como roxo, laranja, incolor e azul(4). Como resultado, eles são amplamente utilizados nas indústrias alimentícia, farmacêutica e cosmética. Existem mais de 20 antocianinas conhecidas na natureza, entre elas cianidina, delfinidina, malvidina, peonidina, petunidina e pelargonidina; delas essas seis são as antocianinas mais comuns(7).

A estabilidade das antocianinas depende da presença do anel B e dos grupos hidroxila ou metoxi em sua estrutura, sendo a antocianina-3-glicosídeo (C3G) a mais amplamente distribuída na natureza(14). As antocianinas são consideradas ingredientes alimentares funcionais úteis, por conferirem diversos benefícios à saúde e emergirem como ingredientes promissores para a indústria alimentícia(16).

As antocianinas são compostas por uma estrutura básica chamada de antocianidina ou aglicona, que é formada por dois anéis aromáticos (A e B) ligados a um anel heterocíclico com a presença de oxigênio (C) conforme pode ser observado na Figura 1(8).

 

Figura 1. Estruturas químicas de seis antocianidinas comuns (forma flavilium) e suas fontes com base em informações atuais. ( A ) Estrutura básica; ( B ), seis antocianidinas comuns. * indica que λ max significa o comprimento de onda no qual uma substância tem sua absorção de fótons mais forte.


Fonte: Adaptado de Kzenovic et al., 2015

 

Alguns experimentos com idosos diagnosticados com demência do tipo Alzheimer, de leve a moderada nos evidenciaram que o consumo diário de 200 mL de suco de cereja rico em antocianinas, durante doze semanas, promoveu melhora da fluência verbal e da memória de curta e de longa duração (21). Também foi encontrado que o consumo de suco de uva Concord (6,3 a 7,8 mL/kg/dia – 46% de antocianinas) por indivíduos acima de 68 anos, portadores de comprometimento cognitivo leve, durante dezesseis semanas, promoveu aumento da ativação neuronal em áreas corticais e melhora da memória(20).

Destaca-se que alguns trabalhos prévios já demonstraram que o pré-tratamento com antocianinas durante sete a dez dias foi capaz de prevenir déficit de memória e alterações nas atividades das enzimas AChE, Na+ ,K+ - ATPase e Ca2+ -ATPase, e nos níveis de nitrato e nitrito em córtex cerebral e hipocampo de ratos submetidos a um modelo de demência esporádica do tipo Alzheimer induzida por STZ (19).

 

NEUROPROTEÇÃO

A neurotoxicidade se define como qualquer efeito adverso que perturbe o funcionamento normal do sistema nervoso central ou periférico; ela pode ser provocada por um agente biológico, físico ou químico, com capacidade de alterar a integridade de um organismo(1). Os efeitos neurotóxicos acontecem por uma ação direta ou indireta no sistema nervoso, podendo levar a quadros leves e transitórios, como também, à geração de sequelas que podem durar por toda a vida, com sintomas de perda de raciocínio e memória, confusão mental, entre outros(10).

Em um estudo realizado por Shah et al. (2016), foi avaliada a eficácia terapêutica das antocianinas contra a neurotoxicidade induzida pelo glutamato no cérebro de rato em desenvolvimento. Com o tratamento com antocianinas notou-se significativa redução nos níveis de glutamato do hipocampo do cérebro. Sabe-se que a neuroinflamação é uma consequência da neurotoxicidade, quando induzida pelo glutamato, e a antocianina suplementada atua diretamente na ativação das células gliais e inibiu a expressão das proteínas(15).

As antocianinas reduziram a extensão da apoptose neuronal in vitro, na doença de Huntington que é uma doença neurodegenerativa, cerebral causada pela mutação no gene da proteína huntingtina(2). A doença de Huntington, caracteriza-se por movimentos involuntários arrítmicos, com variações psiquiátricas, de declínio cognitivo e demência progressiva. Por ser genética, há probabilidade de transmissão hereditária; não tem cura, contudo, é possível o uso de medicamentos químicos, que aliviam os sintomas dos indivíduos(6) .

Desenvolvido por Mollersen et al. (2016), um estudo utilizou as antocianinas como um tratamento para comprovar a redução do número das lesões oxidativas, com a repetição citosina-adenina-guanina (CAG) do DNA, indicando que o tratamento com antocianinas em camundongos R6/1 HD apresentou resultados satisfatórios nos sintomas de déficits cognitivos.

Alguns estudos in vivo demonstraram a capacidade das antocianinas de atravessar a BHE, detectadas em regiões cerebrais relacionadas com o aprendizado e a memória como o córtex cerebral e no hipocampo. Foram identificadas antocianinas não metabolizadas em cérebros de ratos alimentados com uma dieta suplementada com extrato de mirtilo (2%) durante dez semanas(18). Em outro trabalho, uma dieta com antocianinas do extrato de amora foi fornecida aos ratos durante quinze dias, encontrando-se no cérebro 0,25 ± 0,05 nmol/g de tecido de antocianinas(21).

Um estudo in vitro avaliou o transporte de antocianinas através de um modelo celular de BHE, sugerindo que esses compostos e seus metabólitos eram capazes de atravessar essa barreira influenciados pela lipofilicidade (22).

As antocianinas têm demonstrado grande potencial e efeito benéfico frente ao declínio cognitivo e à neurodegeneração relacionada ao envelhecimento, mecanismos que podem estar envolvidos na sua capacidade neuroprotetora, que incluem atividade antioxidante, atividade anti-inflamatória, modulação da sinalização neuronal e da expressão gênica relacionadas com a plasticidade sináptica e aumento do fluxo sanguíneo cerebral(14).

Seus metabólitos são conhecidos tanto pela promoção quanto pela inibição da microbiota intestinal e podem impedir a proliferação de bactérias patogênicas, tanto gram-positivas (Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes) quanto gram-negativas (Escherichia coli, Salmonella entérica , e Citrobacter freundi) .As antocianinas podem estimular o crescimento de bactérias benéficas, como Bifidobaterium spp., Lactobacillus , Enterococcus spp.in vitro e em humanos(8).

O efeito neuroprotetor das antocianinas tem sido sustentado por estudos in vitro, in vivo e em humanos, O pré-tratamento das células de neuroblastoma humano com cianidina foi capaz de inibir a formação nos níveis extracelular e extracelular/intracelular, respectivamente; a cianidina também evitou a indução de eventos apoptóticos. Células de neuroblastoma de camundongos (N2A) incubadas com os peptídeos Aβ25-35 e Aβ1-40 e, após tratadas com antocianinas, mostraram diminuição da formação de ERO, preservação da homeostase do Ca2+ e inibição da ativação da enzima β-secretase (23).

O metabolismo excitatório de aminoácidos e neurotransmissores e várias causas (como agregação de agregação β-amiloide (Aβ), desequilíbrio de cálcio etc.) podem danificar as mitocôndrias, produzindo assim um grande número de espécies reativas de oxigênio, causando estresse oxidativo mitocondrial. A ativação das células gliais, especialmente da microglia, leva à inflamação local e à morte de muitos neurônios. Citocinas inflamatórias, como fator de necrose tumoral alfa (TNF-α) e interleucina (IL-Iβ) liberadas pela microglia, primeiro ativam os astrócitos; citocinas liberadas pelos astrócitos ativam a microglia, induzindo, assim, a apoptose das células neurais e produzindo inflamação neuronal(23,8,9).

Quantidades excessivas de muitos neurotransmissores produzirão excitotoxicidade no sistema nervoso, como glutamato, receptores de ácido 2-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazoliproico (AMPA) e receptores de ácido caínico (KA) e Ca 2+ e o K + irá interagir com alguns neurotransmissores (como o glutamato), induzindo assim a disfunção mitocondrial(19).


 

Figura 2:  Sistema de eixo micróbio-intestino-cérebro

Fonte: Adaptado de Kzenovic et al., 2015

 

Figura 2: Patogênese de NDs sob o sistema de eixo micróbio-intestino-cérebro. A. Excitotoxinas. O glutamato é liberado dos neurônios e se liga aos receptores (NMDA, AMPA), juntamente com a captação de glutamato pelo transportador de aminoácidos excitatórios 2 (EAAT2) nos astrócitos e a ação de fatores externos (por exemplo, KA) levam ao aumento da excitotoxicidade do glutamato, promovendo assim Fluxo de Ca 2+, estresse do retículo endoplasmático e cascatas de sinalização pró-apoptótica. B. Neuroinflamação. As interações entre as células gliais predispõem à neuroinflamação, especialmente astrócitos e microglia.

 

As antocianinas extraídas de mirtilos e de groselhas reduzem a produção de ERRO; as antocianinas podem restringir a produção de mediadores pró-inflamatórios na microglia e evitar danos às células inflamatórias causadas por Aβ, exercendo assim efeitos neuroprotetores(19). O mecanismo de pesquisa relacionado mostra que as antocianinas inibem a atividade do fator nuclear-κB (NF-κB), a ativação da quinase N-terminal c-Jun (JNK) e a proliferação microglial para suprimir respostas neuroinflamatórias, sugerindo que o NF-κB e o JNK podem ser potenciais alvos das antocianinas(4). As antocianinas poderiam reduzir a desregulação de Ca 2+, o acúmulo de ROS e as proteínas quinases dependentes de AMP na linha celular de hipocampo de camundongo tratada com KA (HT22) e na ativação de neurônios pré-natais de rato primários (AMPK) e aumento na porcentagem de células apoptóticas(6).

Isso induz agregação anormal de proteínas e aumenta o efluxo de cálcio intracelular, o que desencadeia uma cascata de sinalização pró-apoptótica de estresse oxidativo e disfunção mitocondrial. O estresse oxidativo causa níveis excessivos de oxigênio reativo e de nitrogênio reativo nas mitocôndrias, exacerbando a função mitocondrial anormal(14).

Em última análise, isso leva à liberação de fatores indutores de apoptose e da proteína sinalizadora pró-apoptótica (cyt c), que, então, ativa a cascata de caspases ou outras proteínas apoptóticas para formar vesículas apoptóticas, levando em última análise à apoptose neuronal. HPA: eixo hipotálamo-hipófise-adrenal; células endócrinas intestinais; CEEs: BBB: barreira hematoencefálica; SNC: sistema nervoso central; ROS/RNS: espécies reativas de oxigênio, espécies reativas de nitrogênio(6).

            A apoptose é uma causa direta de distúrbios neurológicos, e Aβ, lipopolissacarídeo (LPS) e glutamato como toxinas podem causar respostas em cascata neuronal, incluindo apoptose mediada por estresse do retículo endoplasmático e vias apoptóticas dependentes de mitocôndrias(11). Por outro lado, os peptídeos Aβ induzem o acúmulo de proteínas desdobradas, levando à agregação anormal de proteínas e ao aumento dos fluxos intracelulares de cálcio, uma combinação de glutamato e lipo-polissacarídeo induz então a apoptose neuronal(4).

Em outra via, as mitocôndrias liberam fatores indutores de apoptose e citocromo c (cyt c) e proteases específicas de cisteína (caspases) ou outras proteínas relacionadas à apoptose são ativadas para formar vesículas apoptóticas, que interrompem a apoptose neuronal(6).

 

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Alguns mecanismos que foram utilizados pela antocianina na prevenção ou tratamento, da doença de Alzheimer. O estudo sugere a observação de pontos comuns em análises dos compostos orgânicos voláteis de pacientes com essa doença, as antocianinas agem diminuindo o efeito pró-inflamatório do nonanol, inibem a fermentação que gera o p-cresol, realizam a oxidação positiva para o intestino e fornece a formação de cetonas. Ja na doença neurotóxica, a ação da antocianina se deve ao seu mecanismo potencial de diminuir neurotoxicidade pela redução de apoptose neural; na doença de Huntington, os resultados mostram que as antocianinas reagiram de forma protetora, reduzindo o número de lesões oxidativas do DNA.

As antocianinas tiveram, de fato, vários efeitos benéficos nos estudos analisados, ao serem consumidas devido à elevada capacidade antioxidante, demonstram que esse composto bioativo pode ser utilizado na prevenção e no tratamento de doenças crônicas, agindo de forma protetora, redutora e modeladora celular, ativa vias e pode agir como forma de prevenir e tratar doenças como, Alzheimer, doença neurotóxica, doença de Huntington, entre outras várias doenças.

REFERÊNCIAS

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