Filip Kłobukowski, Magdalena Skotnicka
SPOŻYCIE KAKAO A RYZYKO NOWOTWORZENIA Zakład Towaroznawstwa Żywności, Gdański Uniwersytet Medyczny
Kierownik: dr hab. inż. M. Skotnicka
Żywność jest źródłem składników bioaktywnych, między innymi substancji przeciwutleniających. Odpowiednia podaż antyoksydantów pozwala skutecz-nie wychwytywać wolne rodniki i w konsekwencji obniża ryzyko nowotworów. Istnieją liczne produkty spożywcze, które są bogate w związki fenolowe. Do tych produktów należy kakao, które zawiera między innymi epikatechinę, epi-gallokatechinę, procyjanidynę B2oraz galusan epigallokatechiny
Słowa kluczowe: kakao, kancerogeneza, stres oksydacyjny. Keywords: cocoa, cancirogenesis, oxidative stress.
Intensywność zmian społeczno-gospodarczych przyczynia się do stopniowej zmiany stylu życia. Wiąże się to między innymi z obniżoną aktywnością fizyczną, stresem oraz nieracjonalnym żywieniem. Nieprawidłowości te bezpośrednio korelują z liczbą osób cierpiących z powodu przewlekłych chorób niezakaźnych, które stanowią coraz większe wyzwanie w skali globalnej i stanowią najczęstszą przyczyną zgonów (1).
Do przewlekłych chorób niezakaźnych zalicza się między innymi otyłość, cukrzycę typu II, choroby układu krążenia, nowotwory, osteoporozę, a także część chorób psy-chicznych. Sposób żywienia odgrywa istotną rolę w prewencji większości z tych cho-rób. Stale rosnąca liczba osób cierpiących z powodu przewlekłych chorób niezakaźnych pozwala wysnuć tezę, że świadomość konsumencka jest dalej na niskim poziomie (1). Bardzo istotnym elementem jest zatem edukowanie konsumentów, w jaki sposób prze-ciwdziałać przewlekłym chorobom niezakaźnym oraz poprawić stan naszego zdrowia.
W pracy podjęto próbę przeanalizowania wpływu spożycia kakao na ryzyko nowo-tworzenia. Analiza opiera się na produktach, których głównym składnikiem jest kakao, a zatem proszek kakaowy jako baza napoju kakaowego, miazga kakaowa oraz czekola-da o wysokiej zawartości miazgi i/lub tłuszczu kakaowego.
Kancerogeneza
Nowotworzenie, czyli kancerogeneza to narastający problem, który prowadzi do wy- sokiej liczby zgonów. Zgodnie z danymi Komisji Europejskiej z 2016 r., nowotwory sta-
nowią drugą, po problemach związanych z chorobami układu sercowo-naczyniowego, przyczynę śmierci w Polsce (2). Nowotwory odpowiedzialne są za 35,87% zgonów w Pol- sce. Dla porównania śmiertelne wypadki w transporcie to zaledwie 0,80% rocznie (2).
Kancerogeneza to proces składający się z 4 etapów: preinicjacji, inicjacji, promocji i progresji. Pierwszy z etapów (etap 0), czyli preinicjacja, to okres, w którym organizm narażony jest na ekspozycję na kancerogeny. Proces ten trwa przez całe życie. Drugi etap – inicjacja, to zjawisko, które polega na nagromadzeniu się mutacji prowadzących do transformacji. Czas, w którym zachodzą owe mutacje to zazwyczaj od kilku do 20-30 lat. Kolejnym etapem jest promocja opierająca się na selekcji klonalnej, pojawienia się nowotworu in situ oraz nabycia zdolności do migracji. Czas zachodzenia tych procesów to zwykle poniżej kilku lat. Ostatnim stadium jest progresja, która polega na dalszej se-lekcji mutacji oraz nabycia zdolności do przerzutowania (3).
Podłożem powstawania nowotworów są mutacje genowe i upośledzony system na-prawczy. Do przyczyn uszkodzenia DNA zalicza się m.in. promieniowanie X, UV, reak-tywne formy tlenu (RFT), przypadkowe reakcje, wielopierścieniowe węglowodory aro-matyczne (WWA), niektóre leki przeciwnowotworowe oraz błędy replikacji (4).
Wolne rodniki oraz stres oksydacyjny
Wolne rodniki stanowią cząsteczki, które posiadają jeden lub więcej niesparo-wanych elektronów na orbitalach walencyjnych, zdolne do samodzielnego istnienia. Zazwyczaj związki te są obojętne elektrycznie i bardzo reaktywne ze względu na dą-żenie do jak najszybszego sparowania elektronów, zarówno w wyniku oddawania lub przyłączania (5). Wolne rodniki są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania orga-nizmu, ponieważ pełnią rolę mediatorów i regulatorów (ryc. 1). Najpowszechniej wy-stępującymi wolnymi rodnikami są reaktywne formy tlenu i azotu (RONS), których stężenie musi być skutecznie regulowane przez enzymatyczny i nieenzymatyczny system antyoksydacyjny, ponieważ mogą one wykazywać pozytywne, jak i szkodli-we działanie. Przykładowo, tlenek azotu (NO) wytwarzany w małych ilościach przez konstytutywne syntazy NO pełni funkcję sygnalizacyjną w regulacji napięcia ściany naczyń. Natomiast NO wytwarzany w dużych ilościach przez indukowalną syntazę NO wykazuje destrukcyjne właściwości w stosunku do innych komórek (6).
REAKTYWNE FORMY TLENU
Wysokie stężenie Niskie stężenie
Aktywacja
komórek Proliferacja
Zatrzymanie
wzrostu Starzenie się komórek komórek Śmierć Ryc.1. Zależności między RFT a ich oddziaływaniem na komórki (5).
Sytuacja, w której dochodzi do zaburzenia równowagi między procesami pro- i antyoksydacyjnymi określa się stresem oksydacyjnym. Zazwyczaj krótkotrwały wzrost wytwarzania RONS jest dobrze tolerowany przez komórki i przez to nie stanowi znacznego zagrożenia. W takiej sytuacji dochodzi do wzmożonej aktyw-ności reakcji obronnych. W przypadku gdy stres oksydacyjny utrzymuje się długo, np. ze względu na czynniki chorobotwórcze lub szkodliwe dla zdrowia czynniki zewnętrzne, indukuje uszkodzenia składników komórkowych. Już ponad pół wieku temu wykazano, że proces starzenia in vivo indukowany jest przez wolne rodniki odpowiedzialne za reakcje utleniania, które z upływem lat zaburzają funkcje ko-mórek i organelli komórkowych (6). Współczesne badania wykazują również, że z wiekiem nasila się produkcja wolnych rodników zarówno przez mitochondria ko-mórek mięśni szkieletowych, serca, wątroby, jak i przez chronicznie stymulowaną aktywność oksydazy NADPH w leukocytach. Prowadzi to nie tylko do uszkodzenia składników komórkowych, lecz także powoduje zaburzenia szlaków sygnalizacyj-nych płynących do komórek i będących w komórkach (6). Dodatkowo u osób star-szych, najprawdopodobniej, dochodzi do obniżenia skuteczności reakcji obronnych. Żywność jako źródło składników bioaktywnych
Składniki bioaktywne dzielone są na odżywcze, nieodżywcze i antyodżywcze, występujące w naturze bądź jako składnik łańcucha pokarmowego, które wykazują wpływ na zdrowie człowieka (7). Jednym z pożądanych działań przypisywanych niektórym składnikom bioaktywnym są ich właściwości przeciwutleniające. Związ-ki te odznaczają się bardzo wysoką reaktywnością, dzięZwiąz-ki czemu skutecznie przyłą-czają bądź oddają elektron by były sparowane. Jest to drugi etap przeciwdziałania wolnym rodnikom, zaraz po etapie prewencji ich powstawania (8).
Człowiek wraz z dietą przyswaja znaczne ilości związków przeciwutleniających. Do najliczniej występujących należą związki fenolowe. Szacuje się, że dobowa po-daż tych związków wynosi ponad 1 g. Jest to blisko 10 razy więcej niż spożycie witaminy C oraz 100 krotnie wyższe niż witaminy E i karotenoidów, jednakże bio-dostępność polifenoli jest stosunkowo niska (9). Za bardzo dobre źródła polifenoli przyjmuje się owoce oraz soki owocowe, herbatę, kawę oraz czerwone wino (10). Spożycie kakao i jego wpływ na nowotworzenie
W literaturze coraz liczniej prezentowane są informacje dotyczące pozytywne-go wpływu spożywania kakao na zdrowie człowieka. Bardzo istotnym jest fakt, że stanowi ono bogate źródło związków przeciwutleniających. Na liście 50 produktów o najwyższym potencjale przeciwutleniającym aż 5 stanowiły produkty bazujące na kakao (11). To bardzo pozytywna informacja, ponieważ kakao i produkty je wyko-rzystujące są bardzo atrakcyjne organoleptycznie i z tego względu bardzo chętnie spożywane. Badania prowadzone w Danii pokazały, że aż 20% flawonoidów wśród dorosłych spożywana jest dzięki produktom wykorzystującym kakao. W
przypad-ku dzieci ten odsetek jest nawet wyższy (12). Przeprowadzono również badania, w których stwierdzono, że produkty na bazie kakao stanowią większą część diety niż zielona herbata, czerwone wino czy ziarna soi (13).
Europa to największy producent i eksporter czekolady, biorąc pod uwagę war-tość towarów. W 2019 r. warwar-tość rynkowa wyeksportowanej czekolady wynosiła 21,7 mld USD, co stanowi 74,3% światowej wartości. Polska w danym rankingu zajmuje piąte miejsce z kwotą 1,8 mld USD (6,2% globalnego eksportu) i wyprze-dza nawet USA, które wyeksportowały czekoladę o wartości 1,7 mld USD (14).
Kakao stanowi produkt o najwyżej zawartości flawanoli, w przeliczeniu na su-chą masę, a także stanowi jedno z lepszych źródeł flawonoidów (15). Giacometti i współpr. (16) stwierdzili, że wiodącymi antyoksydantami w kakao są epikatechina, epigallokatechina, procyjanidyna B2 oraz galusan epigallokatechiny. Należy jed-nak przy tym podkreślić, że kakao stanowi źródło także wielu innych polifenoli, do których zaliczyć można m.in.: kwercetynę, izokwercetynę, arabinozę kwercetyny, naringeninę, luteolinę oraz apigeninę (17). W surowym ziarnie kakaowym aż w 10% masy stanowią polifenole. Ze względu na ich tak wysoką zawartość surowe ziarno kakaowe jest praktycznie niejadalne, gdyż jest wybitnie gorzkie. Procesy przetwór-stwa sprawiają jednak, że ilość polifenoli w produkcie spada nawet dziesięciokrot-nie, ponadto procesy przetwórcze mają na celu uwypuklić pożądane cechy aromatu oraz smaku ziaren (18). Nawet odpady przy przetwórstwie ziarna kakaowego, czyli łuska kakaowa, stanowią produkt o bardzo szerokim potencjale zastosowania. Usta-lono, że łuska kakaowa może być dobrym źródłem polifenoli, jednakże badacze wskazują, że potencjał jest wysoki, ale na razie brak doniesień o szerokim wykorzy-staniu łuski kakaowej (19).
Przeprowadzono meta-analizę wpływu spożycia kakao na markery stresu ok-sydacyjnego. Kryteria spełniało 48 z 1402 przeanalizowanych badań, z których 16 stanowiło dane do rzeczonej meta-analizy. W oparciu o wyniki stwierdzono, że spożycie kakao znacząco obniżało stężenie dialdehydu malonowego, a także 8-iso-prostaglandyny F2α. Zaobserwowano jednak, że to jedyne markery stresu oksydacyjnego, które wskazywałyby na korzystny wpływ spożywania kakao. Po przeanalizowaniu wszystkich danych potwierdzono dotychczasowe doniesienia o prozdrowotnym działaniu kakao poprzez redukcję stresu oksydacyjnego, jedno-cześnie wskazując, że należy przeprowadzić więcej testów klinicznych z dostatecz-ną próbą oraz późniejszymi badaniami w określonym interwale czasowym (20). Na-leży podkreślić, że stres oksydacyjny jest zjawiskiem stale obecnym w przypadku nowotworów, gdyż wtedy zwiększa się znacznie produkcja ROS, które pobudzają organizm do proliferacji komórek.
W przypadku raka jelita grubego istotną rolę odgrywa chroniczny stan zapalny, który pobudza proliferację komórek, migrację i angiogenezę. U blisko 40% pacjen-tów borykających się z IBD stwierdza się raka jelita grubego. Epikatechina, katechi-na, kwercetykatechi-na, naringenikatechi-na, apigenina i procyjanidyny zawarte w kakao wzbudziły zainteresowanie naukowców ze względu na ich potencjalne działanie chemopre-wencyjne w chorobach nowotworowych (21). Przeprowadzono badania dotyczące
wpływu spożywania kakao u pacjentów ze stwierdzonym wrzodziejącym zapala-niem jelita grubego na incydentalność i wielkość raka jelita grubego. Stwierdzono ograniczający wpływ polifenoli kakao na aktywację IL-6/STAT3 oraz na wzmożoną apoptozę. Te dane pozwoliły potwierdzić tezę, że kakao może być rozpatrywane jako korzystny czynnik w prewencji i leczeniu raka związanego z wrzodziejącym zapaleniem jelit. W badaniu tym analizowano proszek kakaowy, który stanowi naj-częściej surowiec do produkcji napoju kakaowego, a także w niektórych przypad-kach stanowi dodatek do innych produktów (22). Badania kohortowe prowadzone w USA wśród kobiet w wieku postmenopauzalnym potwierdziły również, że kate-chiny z diety mogą przeciwdziałać rakowi odbytu oraz wcześniejszym odcinkom układu trawiennego. Wykorzystywano tam jednak katechiny pochodzące z warzyw, owoców oraz herbaty (13). Dodatkowo, przeciwnowotworowe działanie kakao po-twierdzają również inne badania, w tym badania dotyczące nowotworów szczęki, bądź ogólne chemoprewencyjne działanie kakao (23, 24).
Baranowska i współpr. (25) przeprowadzili badania, które pozwoliły na stwier-dzenie bardzo istotnych zależności. Dotychczas większość badań koncentruje się na określeniu wpływu pojedynczych związków bądź grup związków na kanceroge-nezę. W takim modelu nie zostają jednak określone bardzo liczne potencjalne inte-rakcje pomiędzy składnikami. Ma to ogromne znaczenie przy próbie tworzenia far-maceutyków, ponieważ efekt spożywania mieszanki pojedynczych wyizolowanych związków bioaktywnych może nie przejawiać tych samych właściwości, które się obserwuje w badaniach epidemiologicznych. Dalsze badania i określenie szczegó-łowych interakcji pomiędzy poszczególnymi składnikami produktów spożywczych pozwoli na lepsze komponowanie mieszanek składników bioaktywnych. Powinny być one, w miarę możliwości, jak najbardziej zbliżone do naturalnych kompozycji składu w żywności. Dodatkowo, należy podkreślić, że stosowanie diety bogatej w dane składniki w wielu przypadkach może okazać się skuteczniejszą metodą niż stosowanie farmaceutyków z pojedynczymi składnikami, nawet wówczas, gdy ich stężenie jest wyższe od tego występującego w żywności (25).
Przywołane powyżej badania pozwalają stwierdzić pozytywny wpływ spożywa-nia kakao na redukcję nowotworzespożywa-nia. Należy jednak pamiętać by właściwie kom-ponować dietę, w tym dobierać wartościowe produkty na bazie kakao. Przy wyborze należy wystrzegać się słodzonych napoi kakaowych, a także czekolad o niskiej za-wartości kakao, które są bogate w cukry dodane.
Podsumowanie
1. Powstawanie nowotworów spowodowane jest licznymi mutacjami genowymi, które wynikają m.in. ze stresu oksydacyjnego oraz długiej i intensywnej ekspozycji na czynniki kancerogenne.
2. Stres oksydacyjny spowodowany zaburzoną gospodarką pro- i antyutleniającą może przyczynić się do mutacji, które mogą prowadzić do powstawania nowotwo-rów.
3. Żywność stanowi cenne źródło związków przeciwutleniających. Do produk-tów bogatych w związki antyoksydacyjne zalicza się kakao.
4. Kakao wykazuje właściwości przeciwutleniające, przeciwzapalne oraz dodat-kowo wzmaga apoptozę, hamuje proliferację komórek, angiogenezę oraz metastazę. 5. Przy wyborze produktów bazujących na kakao należy zwrócić uwagę na ich dobór – powinno się wystrzegać słodzonych napoi kakaowych oraz czekolad o ni-skiej zawartości kakao.
F. K ł o b u k o w s k i , M . S k o t n i c k a COCOA CONSUMPTION AND CARCINOGENESIS
PIŚMIENNICTWO
1. Jasińska-Kuligowska I., Kowalewska D., Kuligowski M.: Wiedza żywieniowa kobiet dotycząca żywności zawierającej fitoestrogeny. Bromat. Chem. Toksykol. – LII, 2019; 52(3): 220-226. – 2. https:// ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=File:Causes_of_death_%E2%80%94_stan-dardised_death_rate,_2016_(per_100_000_inhabitants)_HLTH19.png (dostęp: 26.02.2020 21:14). – 3. Bala J.: Choroby genetycznie uwarunkowane w: Biologia molekularna w medycynie. Elementy genetyki klinicznej pod red. J. Bala, 2013, Warszawa PWN. – 4. http://bioinfo.imdik.pan.pl/mediawi-ki/images/2/2b/Rola_mutacji_w_procesie_nowotworzenia_oraz_w_leczeniu_nowotwor%C3%B3w. pdf (dostęp: 22.02.2020 20:56). – 5. Duda-Chodak A., Sroka P., Tarko T.: Rodzaje aktywnych rodników i reaktywnych form tlenu (w]) Przeciwutleniacze w żywności. Aspekty zdrowotne, technologiczne, molekularne i analityczne pod red. W. Grajka, Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa 2007; 15-65. – 6. Karolkiewicz J.: Wpływ stresu oksydacyjnego na strukturę i funkcję komórek oraz konsekwenc-je wynikające z uszkodzeń wolnorodnikowych – związek z procesami starzenia. Gerontologia Pol-ska, 2011; 19(2): 59–67. – 7. Biesalski H. K., Dragsted L. O., Elmadfa I., Grossklaus R., Müller,
M., Schrenk, D., i in.: Bioactive compounds: Definition and assessment of activity. Nutrition, 2009;
25(11-12): 1202-1205. https://doi.org/10.1016/j.nut.2009.04.023. – 8. Duda-Chodak A.: Rola przeciwut-leniaczy w mechanizmach obronnych organizmu przed stresem oksydacyjnym (w:) Przeciwutleniacze w żywności. Aspekty zdrowotne, technologiczne, molekularne i analityczne, pod red. W. Grajka, Wy-dawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa, 2007: 245-304. – 9. Kusznierewicz B.: Nieodżywcze sub-stancje prozdrowotne pochodzenia roślinnego (w:) Chemia Żywności. Biologiczne właściwości skład-ników żywności, praca zbiorcza pod red. Zdzisława E. Sikorskiego oraz Hanny Staroszczyk, PWN, Warszawa, 2017: 59-72. – 10. Silva LBAR, Pinheiro-Castro N., Novaes G.M., Pascoal G. de F.L, Ong
T.P. :Bioactive food compounds, epigenetics and chronic disease prevention: Focus on early-life
inter-ventions with polyphenols. Food Res Int (Internet). 2019;125(March):108646. Available from: https://doi. org/10.1016/j.foodres.2019.108646.
11. Halvorsen B. L., Carlsen M. H., Phillips K. M., Bøhn S. K., Holte K., Jacobs D. R., Blomhoff R.: Content of redox-active compounds (ie, antioxidants) in foods consumed in the United States, American Journal of Clinical Nutrition, 84(1); 2006: 95-135. – 12. Lamuela-Raventós R.M., Romero-Pérez A.I.,
Andrés-Lacueva C., Tornero A. Review: Health effects of cocoa flavonoids. Food Sci Technol Int. 2005;
11(3):159-76. – 13. Arts I.C.W., Jacobs D.R., Gross M., Harnack L.J., Folsom A.R.: Dietary catechins and cancer incidence among postmenopausal women: The Iowa Women’s Health Study (United States). Cancer Causes Control. 2002; 13(4): 373-82. – 14. http://www.worldstopexports.com/chocolate-export-ers/ dostęp 21.06.2020 r. 11: 34. – 15. Martin M.A., Goya L., Ramos S.: Potential for preventive effects of cocoa and cocoa polyphenols in cancer. Food Chem. Toxicol. (Internet). 2013; 56: 336-351. – 16.
Giacom-etti J., Muhvić D., Pavletić A. and Dudarić L.: Cocoa polyphenols exhibit antioxidant, anti-inflammatory,
anticancerogenic and anti-necrotic activity in carbon tetrachloride-intoxicated mice, Journal of Function-al Foods, 2016; 23: 177-187. doi: 10.1016/j.jff.2016.02.036. – 17. Sánchez-Rabaneda F., Jáuregui O.,
Casals I., Andrés-Lacueva C., Izquierdo-Pulido M., Lamuela-Raventós R.M.: Liquid chromatographic/
electrospray ionization tandem mass spectrometric study of the phenolic composition of cocoa (Theo-broma cacao). J. Mass Spectrom. 2003; 38(1): 35-42. – 18. Rusconi M., Conti A.: Theo(Theo-broma cacao L., the Food of the Gods: A scientific approach beyond myths and claims. Pharmacol Res. 2010; 61(1): 5-13. – 19. Okiyama D.C.G., Navarro S.L.B., Rodrigues C.E.C.: Cocoa shell and its compounds: Applications in the food industry. Trends in Food Science and Technology, 2017; 63:103-112. https://doi.org/10.1016/j. tifs.2017.03.007. – 20. Mehrabani S., Arab A., Mohammadi H., Amani R.: The effect of cocoa consump-tion on markers of oxidative stress: A systematic review and meta-analysis of intervenconsump-tional studies. Com-plementary Therapies in Medicine, 2020; 48: 102-240. https://doi.org/10.1016/j.ctim.2019.102240.
21. Martín M., Goya L., Ramos S.: Preventive Effects of Cocoa and Cocoa Antioxidants in Colon Cancer. Diseases. 2016;4(1):6. – 22. Saadatdoust Z., Pandurangan A.K., Ananda Sadagopan S.K., Mohd.
Esa N., Ismail A., Mustafa M.R.: Dietary cocoa inhibits colitis associated cancer: A crucial involvement
of the IL-6/STAT3 pathway. J. Nutr. Biochem. 2015; 26(12):1547-58. Available from: http://dx.doi. org/10.1016/j.jnutbio.2015.07.024. – 23. Baldasquin-Caceres B., Gomez-Garcia F.J., López-Jornet P., Castillo-Sanchez J., Vicente-Ortega V.: Chemopreventive potential of phenolic compounds in oral car-cinogenesis. Arch Oral Biol. 2014;59(10):1101-1107. – 24. Andújar I., Recio M.C., Giner R.M., Ríos
J.L.: Cocoa polyphenols and their potential benefits for human health. Oxid Med Cell Longev. 2012;
2012:906252, Epub 2012 Oct 24. – 25. Baranowska M., Suliborska K., Todorovic V., Kusznierewicz B.,
Chrzanowski, Sobajic S., Bartoszek A.: Interactions between bioactive components determine
antioxi-dant, cytotoxic and nutrigenomic activity of cocoa powder extract, Free Radical Biology and Medicine. 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2020.04.022.