UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

BIO 10008 – ESTRESSE OXIDATIVO EM SISTEMAS BIOLÓGICOS e MAÇÃ

Juliana Kreling – 1812/03-4

Professora Mara Benfato

Porto Alegre, 04 de julho de 2005

 

A busca de uma vida saudável e de corpo e mente em harmonia vêm se tornando a preocupação de muitas pessoas do mundo inteiro nos últimos anos. Neste caminho, elas provavelmente deparar-se-ão com uma receita antiga e simples: o consumo regular de frutas e verduras. Estas cada vez mais estão sendo demonstradas como grandes aliados na prevenção a diversas doenças, em razão de suas propriedades antioxidantes atribuídas à presença de polifenóis. Uma das frutas mais conhecidas e provavelmente de consumo mais difundido entre a população é a maçã, que além de acessível e de boa disponibilidade é uma das maiores fontes de polifenóis nas dietas ocidentais, representando aproximadamente 22% do total de fenóis consumidos per capita nos Estados Unidos(1). Apenas 100 g de maçã fresca já possuem uma atividade antioxidante equivalente a 1700 mg de vitamina C(2) e os estudos desenvolvidos vêm comprovando seus inúmeros benefícios à saúde humana.

 

Polifenóis e a ação antioxidante in vitro e in vivo

Os compostos fenólicos são definidos com base na sua origem metabólica, sendo os fenóis de plantas inicialmente considerados como aquelas substâncias derivadas do metabolismo fenilpropanóide. Alguns membros são caracterizados como polifenóis, que é um termo infeliz, visto que não são todos polihidroxi derivados(3).

 

A presença de compostos fenólicos em frutas é determinada por fatores genéticos e ambientais(3). Nas maçãs, eles estão presentes em uma quantidade de 2g de fenóis por quilograma de peso líquido, equivalente a 400mg por unidade de fruta. Aproximadamente 4000 flavonóides diferentes tem sido descritos em diversas plantas(4), sendo que as principais classes encontradas na maçã são as flavonas (quercitina), flavanóides ([-]-epicatequina, [+]-catequina e seus oligômeros, procianidinas), antocianinas (cianidina galactosidada), diidrocalconas e ácido clorogênico(5), as quais podem ser encontradas na forma solúvel ou ligadas (principalmente β-glicosídeos)(6). Elas não estão distribuídas igualmente através da fruta: quercitinas glicosadas são quase exclusivamente encontradas na casca, enquanto floridizina (uma diidrocalcona) está presente tanto na polpa e casca, embora mais concentrada na última, e o ácido clorogênico se encontra igualmente distribuído entre casca e polpa(7). Há ainda variação individual entre as próprias maçãs. A concentração dos polifenóis varia entre 10-30%, dependendo do composto, sendo que as maiores variações são encontradas na epicatequina e na floridizina(7).

 

A absorção e biodisponibilidade de polifenóis em humanos ainda não é bem caracterizada. Após a ingestão, eles aparecem no plasma em grande parte conjugados com ácido glucurônico ou como compostos sulfatados e metilados. Também ocorrem modificações como o metabolismo do ácido clorogênico por esterases e a hidrólise de floridizina e floretina por lactato-floridizina hidrolase(5).Estudos demonstraram que quercitinas glicosadas são mais rapidamente e melhor absorvidas enquanto quercitinas rutinosinadas e agliconas são mais lentamente e menos bem absorvidas(3). Também foi observado que as quercitinas glicosadas podem interagir com os receptores de glicose sódio-dependentes na mucosa e então serem absorvidas pelo intestino delgado(8). O destino metabólico das procianidinas é incerto. Tem sido sugerido que elas se quebrem em unidades monoméricas de epicatequina durante a passagem através do trato gastrointestinal, mas alguns pesquisadores têm encontrado que muitas das procianidinas ingeridas passam o intestino delgado intactas e ficam disponíveis para absorção sobre condições fisiológicas(5).

 

Muitos flavonóides são scavengers de radicais efetivos, mas isso por si só não implica em um efeito benéfico, porque depois do scavenging um radical flavonóide é formado. Entretanto, um radical flavonóide com alta estabilidade não reage facilmente e então pode agir como um antioxidante(4). Os compostos fenólicos geralmente têm altos potenciais redox, que permitem que atuem como agentes redutores(9) e um potencial metal-quelante(10). Um alto teor fenólico total resulta em uma alta atividade antioxidante total (6). As procianidinas e as quercitinas glicosadas mostram-se como os melhores antioxidantes individuais(11). As primeiras têm sua capacidade dependente do comprimento da cadeia oligomérica e do tipo de estresse oxidativo a que são expostas, sendo as procianidinas oligoméricas mais potentes, seguidas pelos polímeros de alto peso molecular e pelas epicatequinas monoméricas(5, 11). As procianidinas e as unidades livres de epicatequina exibem a mesma atividade antioxidante sobre radicais AAPH-derivados, enquanto que as procianidinas de diferentes graus de oligomerização diferem significativamente em suas efetividade para proteger contra a peroxidação lipídica induzida por ferro e ascorbato(5). Outros pesquisadores demonstraram a cianidina-3-galactosidase como melhor antioxidante, seguida por procianidinas, quercitinas glicosadas, ácido clorogênico e floridizina(12). Entretanto, a cianidina-3-galactosidase representa somente 5,4% do total de polifenóis presentes na casca (13), e assim ela tem uma contribuição limitada para a atividade antioxidante total da fruta. Enquanto isso, foi demonstrada uma correlação positiva entre o potencial antioxidante e o total de flavan-3-ols/procianidinas, sugerindo que as mesmas são os principais contribuintes para a atividade antioxidante na casca, com resultados semelhantes encontrados na polpa(12).

 

Desse modo, a presença de procianidinas provavelmente contribui para a alta capacidade antioxidante que os fenóis possuem in vitro. Entretanto, quando o extrato da fruta é adicionado ao plasma in vivo, os mesmos efeitos não são observados, o que pode ser causado por pobre absorção e conversão metabólica dos polifenóis. Nos experimentos realizados in vitro, a adição do extrato de maçã não previne a oxidação de ascorbato endógeno, o que confirma que o ascorbato é a primeira linha de defesa antioxidante do plasma. Entretanto, atrasou a oxidação do urato, apesar da concentração do mesmo no plasma ser bem maior do que as concentrações de polifenóis acrescentadas(5).

 

Apesar dos benefícios, a ação só é efetiva quando a fruta é consumida, ou seja, suplementos dietéticos não são a melhor forma para a aquisição de antioxidantes(2). Com exceção da floridizina, todos os polifenóis são melhores que as vitaminas C e E como scavengers de radicais livres DPPH(11,5) e apesar da tendência de considerar a vitamina C como o principal antioxidante em frutas, ela contribui somente com 0,4% da atividade antioxidante total em maçãs(6).

 

Benefícios relatados

A significância da ligação entre fitoquímicos em frutos com a saúde humana não é clara. Entretanto, é altamente possível que diferentes frutas com diferentes quantidades de fitoquímicos possam ser digeridas e absorvidas em diferentes sítios do trato gastrointestinal e proporcionar seus benefícios únicos à saúde(6).

 

Em relação à maçã diversos benefícios estão sendo relatados, incluindo a prevenção de câncer (2) e doenças cardiovasculares e decréscimo no risco de desenvolvimento de diabetes tipo 2 e na incidência de derrame (14). Ainda pode ter efeitos preventivos sobre outras doenças crônicas, como a catarata (15). Também já foi comprovado que extratos de maçã inibem o crescimento de células cancerosas de cólon e fígado in vitro, em maneira dose-dependente (16).

 

Os polifenóis provavelmente atuam na prevenção à arteriosclerose através do impedimento da oxidação do LDL(17). Quando antioxidantes são incorporados nessas moléculas eles são oxidados quando o LDL é exposto a condições pró-oxidativas antes que qualquer oxidação extensiva possa ocorrer no esterol ou nos ácidos graxos polinsaturados(18). Os fitoquímicos também têm mostrado ter papel importante na redução da agregação plaquetária, modulação da síntese e da absorção de colesterol e redução da pressão sanguínea(17).

 

Os mecanismos de ação dos fitoquímicos na prevenção do câncer superam a atividade antioxidante de scavenging dos radicais livres. Eles têm complementaridade e sobrepõem mecanismos de ação, incluindo: atividade antioxidante e scavenging de radicais livres; regulação da expressão gênica em células em proliferação, diferenciação celular, oncogenes e genes supressores de tumor; indução de apoptose.; modulação da atividade enzimática na detoxificação, oxidação e redução; estimulação do sistema imune; regulação do metabolismo de hormônios e efeitos antibacterianos e antivirais (19). A alta capacidade antioxidante não demonstra estar linearmente relacionada à atividade antiproliferativa(6).

 

Recentemente, Lapidot et. al (2002), afirmaram que a inibição de células cancerosas por extratos de frutas era causada indiretamente pela produção de H2O2 fenol-induzida no meio de cultura (20). Entretanto, essa hipótese foi negada por Liu e Sun (2003), que demonstraram que a adição de catalase não mudou a resposta proliferativa em células cancerosas de fígado e cólon, e desse modo, o peróxido de hidrogênio não pode ser o responsável pela atividade antiproliferativa induzida pelos extratos de maçã nas células em cultura (21).

 

Estudos em ratos demonstraram a prevenção de câncer mamário de maneira dose-dependente em doses comparáveis ao consumo humano de uma, três e seis maçãs por dia (2) e outro estudo, com 11 variedades de fruta, demonstrou que 8 delas mostram habilidade para inibir o crescimento de células cancerosas de fígado in vitro(6). Os mesmos pesquisadores fizeram uma classificação criando um índice de bioatividade (BI), no qual se avalia a atividade antioxidante total e a atividade antiproliferativa. Nesta classificação, a maçã ocuparia em segundo lugar, com um BI de 0,42. Em primeiro lugar encontrar-se-ia o oxicoco (Vaccinium macrocarpon), em terceiro o limão e em quarto lugar o morango(6). Em relação às doenças cardíacas, verificou-se que o risco de ataque cardíaco foi 49% menor em homens que comeram 110g ou mais de maçã por dia, comparado com aqueles que comeram 18g(22).

 

A Influência dos Processamentos

As frutas e vegetais nas quais os compostos bioativos estão presentes podem sofrer diferentes formas de processamento, as quais podem afetar a concentração e a biodisponibilidade desses compostos no produto(7).

 

A fim de testar como os fatores externos influenciam na concentração de polifenóis, pesquisadores testaram quatro variedades de maçã – Jonagold, Golden Delicious, Cox’s Orange e Elstar – em relação ao efeito do cultivo, diferenças sazonais, colheita e condições de estocagem, processamento industrial, embalamento e estocagem do produto final. Eles verificaram que há diferença de concentração e sensibilidade entre as diferentes variedades: Cox’s Orange é a mais afetada pelas variações sazonais; Jonagold tem a maior concentração de quercitina glicosada e catequina, seguida por Golden Delicious, Elstar e Cox’s Orange; Jonagold tem a maior atividade antioxidante e Golden Delicious a menor. A estocagem em atmosfera controlada por 52 semanas não mostrou ser significativamente influente sobre a concentração total de quercitina glicosada, floridizina e cianidina galactosidada, com um pequeno decréscimo no ácido clorogênico e na catequina total de maçãs Jonagold, verificado também para Golden Delicious em relação à catequina. A estocagem no frio durante 25 semanas mostrou efeitos similares, sendo observadas diferenças significativas apenas na concentração de catequina, nas variedades Golden Delicious, Elstar e Cox’s Orange. Os dois tipos de armazenamento não afetaram a atividade antioxidante das amostras de maçã(7).

 

No suco de maçã encontra-se relativamente pouca concentração de flavonóides. Isso acontece porque na maioria das vezes são usadas enzimas pectolíticas durante o processamento, a fim de aumentar a pressão e a degradação de pectinas das paredes celulares. Antes da adição dessas enzimas, a polpa deve ser aerada para ocorrer a oxidação de polifenóis, os quais podem inibir as enzimas pectolíticas(23). Para reduzir essa perda, uma alternativa sugerida é a redução do tamanho das partículas da polpa antes do processo de pressionamento. O fatiamento não afeta a concentração e atividade antioxidante de ácido clorogênico e flavonóides. A adição de enzimas causa um decréscimo de 31% na concentração de floridizina, 44% na de ácido clorogênico e 58% na concentração de catequinas totais(23). Já as concentrações de cianidina galactosidada e de quercitina glicosada não são afetadas pelo extenso período de oxidação durante a adição enzimática, muito provavelmente porque esses compostos não são substratos da polifenoloxidase(24,25). O ácido clorogênico apresenta a mais alta concentração no suco de maçã em comparação a outros compostos analisados, o que é provavelmente explicado pelo fato de este possuir a mais alta solubilidade em água dentre os compostos. Ele ainda apresenta distribuição equilibrada entre o bagaço e o suco, enquanto que as quercitinas glicosadas, as catequinas totais, a floridizina e cianidina galactosidada permanecem preferencialmente no bagaço(23).

 

O bagaço da polpa que sofre processamento enzimático apresenta menor concentração de floridizina, ácido clorogênico e catequinas totais, enquanto que cianidina galactosidada e quercitina glicosada não demonstram concentrações alteradas tanto nesse processamento quanto pelo método de fatiamento. Devido aos baixos níveis de ácido clorogênico e catequinas, a atividade antioxidante calculada por van der Sluis et. al (2002) foi 25% menor para a polpa do processamento enzimático. As concentrações nos bagaços não podem ser diretamente comparadas com as suas concentrações nas polpas correspondentes, porque o pressionamento causa uma divisão da polpa em duas frações, o bagaço e o suco bruto(23)

 

Lu e Foo (2000), estudando o bagaço da maçã verificaram que os polifenóis responsáveis pela atividade antioxidante ainda estão presentes neste produto, o que poderia ser comercialmente explorado como uma fonte barata e facilmente disponível de antioxidantes(11).

 

Flavonóides ou Frutose?

A grande maioria das pesquisas atribui os efeitos antioxidantes da maçã e de outras frutas à presença de flavonóides. Entretanto, considerando que os mesmos são pobremente absorvidos por humanos, que o aumento observado da capacidade antioxidante após o consumo excede muito o aumento de flavonóides no plasma e baseados em uma comparação anterior de efeitos in vitro e in vivo, Lolito e Frei (2004) sugeriram uma nova explicação para esse efeito. Eles propõem que o aumento na capacidade antioxidante do plasma seja devido ao efeito metabólico da frutose no urato, e não aos flavonóides. Em seus experimentos, verificaram uma forte correlação entre as mudanças no nível de urato no plasma após o consumo de maçã e as mudanças na frutose após o consumo, especialmente uma hora após a ingestão. O tratamento do plasma com ascorbato oxidase para eliminar a contribuição do ascorbato mostrou que o urato, e não ascorbato, foi o principal responsável pelo aumento no FRAP (capacidade antioxidante do plasma – “ferric reducing potential antioxidant”). As maçãs, entretanto, não possuem urato ou precursores (inosina e outras purinas) e a frutose é conhecida por aumentar os níveis de urato plasmático devido ao rápido metabolismo mediado pela frutoquinase para frutose-1-fosfato. Desta maneira, o metabolismo da frutose leva a um decréscimo temporário no ATP hepático e no fosfato inorgânico, importantes inibidores de 5’-nucleotidase e AMP desaminase, respectivamente, levando à degradação de AMP a urato(14). A glicose não tem efeito direto no urato plasmático(26), mas pode facilitar a absorção da frutose(27). Já o sorbitol, convertido para frutose durante o metabolismo no fígado, pode produzir efeitos bioquímicos similares à frutose nos níveis hepáticos de adenosina fosfato(26). Desse modo, é provável que em adição à frutose, sucrose e sorbitol também contribuam para o aumento na concentração de urato no plasma após o consumo(14).

 

Esse efeito sobre o urato também foi observado por outros pesquisadores, que sugeriram que o efeito de proteção ao sistema cardíaco do vinho tinto poderia ser em parte mediado pelo urato, visto que 30 minutos após o consumo de vinho do Porto tanto o urato plasmático como a capacidade antioxidante aumentaram 25%(28).

 

Conclusão

Portanto, pôde-se perceber a importância, não só da maçã, mas de todos as frutas e verduras para a saúde humana. Os benefícios são incontáveis e apesar do grande conhecimento já existente, ainda são necessárias muitas pesquisas, principalmente no que diz respeito à biodisponibilidade dos polifenóis e se realmente é este o mecanismo de proteção contra as doenças relatadas. Também seria interessante a realização de estudos que englobassem a presença de agrotóxicos nas frutas e verduras e o quanto isso pode afetar a atividade antioxidante. Por enquanto, o melhor a fazer ainda é consumir produtos orgânicos, que são ecologicamente corretos e provavelmente mais benéficos à saúde. E como diz um ditado corrente nos EUA...“An apple a day keep the doctor away” (“Uma maçã por dia mantém afastado o doutor”).

 

Referências Bibliográficas

(1) Vinson, J. A.; Su, X.; Zubik, L.; Bose, P. Phenol antioxidant quantity and quality in foods: fruits. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 49: 5315-5321; 2001.

(2) Liu, R. H.; Liu, J.; Chen, B. Apples prevent mammary tumors in rats. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 53: 2341-2343; 2005.

(3) Robards, K.; Prenzler, P. D.; Tucker, G.; Swatsitang, P.; Glover, W. Phenolic compounds and their role in oxidative processes in fruits. Food Chemistry. 66: 401-436; 1999.

(4) Hollman, P. C. H.; Katan, M. B. Absorption, metabolism and health effects of dietary flavonoids in man. Biomedicine and Pharmacotherapy. 51: 305-310; 1997.  

(5) Lotito, B.; Frei, B. Relevance of apple polyphenols as antioxidants in human plasma: contrasting in vitro and in vivo effects. Free Radical Biology & Medicine. 36: 201-211; 2004.

(6) Sun, J.; Chu, Y-F.; Wu, X.; Liu, R. Antioxidant and antiproliferative activities of common fruits. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50: 7449-7454; 2002.  

(7) van der Sluis, A. A.; Dekker, M.; de Jager, A.; Jongen, W. M. F. Activity and concentration of polyphenolic antioxidants in apple: effect of cultivar, harvest year, and storage conditions. Journal of Agricultural and Food emistry. 49: 3606-3613; 2001.  

(8) Gee, J. M.; Dupont, M. S.; Rhodes, M. J. C; Johnson, I. T. Quercitin glucosides interact with the intestinal glucose transport pathway. Free Radical Biology and Medicine. 25: 19-25; 1998.  

(9) Kahkonen, M. P.; Hopia, A. I.; Vuorela, H. J.; Rauha, J. P.; Pihlaja, K.; Kujala, T. S.; Heinonen, M. Antioxidant activity of plant extracts containing phenolic compounds. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 47: 3954-3962; 1999.

(10) Rice-Evans, C. A.; Miller, N. J.; Bolwell, P. G.; Bramley, P. M.; Pridham, J. B. The relative antioxidant activities of plant-derived polyphenolic flavonoids. Free Radical Research. 22: 375-383; 1995.

(11) Lu, Y.; Foo, L. Y. Antioxidant and radical scavenging activities of polyphenols from apple pomace. Food Chemistry. 68: 81-85; 2000.

(12) Tsao, R.; Yang, R.; Xie, S.; Sockovie, E.; Khanizadeh, S. Which polyphenolic compounds contribute to the total antioxidant activities of apple? Journal of Agricultural and Food Chemistry. 53: 4989-4995; 2005.

(13) Tsao, R.; Yang, R.; Young, J. C.; Zhu, H. Polyphenolic profiles in eight apple cultivars using high-performance liquid chromatography (HPLC). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 51: 6347-6353; 2003.

(14) Lotito, S. B.; Frei, B. The increase in human plasma antioxidant capacity after apple consumption is due the metabolic effect of fructose on urate, not apple-derived antioxidant flavonoids. Free Radical Biology and Medicine. 37: 251-258; 2004.

(15) Willett, W. C. Balancing life-style and genomics research for disease prevention. Science. 296: 695-698; 2002.

(16) Eberhardt, M. V.; Lee, C. Y.; Liu, R. H. Antioxidant activity of fresh apples. Nature. 405: 903-904; 2000.

(17) Liu, R. H. Health benefits of fruits and vegetables are from additive and synergistic combinations of phytochemicals. American Journal of Clinical Nutrition. 78 (suppl): 517S-520S; 2003.

(18) Sanchez-Moreno, C.; Jimenez-Escrig, A.; Saura-Calixto, F. Study of low-density lipoprotein oxidizability indexes to measure the antioxidant activity of dietary polyphenols. Nutrition Research. 20(7): 941-953; 2000.

(19) Liu, R. H. Potential synergy of phytochemicals in cancer prevention: mechanism of action. Journal of Nutrition. 134: 3479S-3485S; 2004.

(20) Lapidot, T.; Walker, M. D.; Kanner, J. Can apple antioxidants inhibit tumor cell proliferation? Generation of H2O2 during interaction of phenolic compounds with cell culture media. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50: 3156-3160; 2002.

(21) Liu, R. H.; Sun, J. Antiproliferative activity of apples is not due to phenolic-induced hydrogen peroxide formation. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 51: 1718-1723; 2003.

(22) Hertog, M. G. L.; Feskens, E. J. M.; Hollman, P. C. H.; Katan, M. B.; Kromhout, D. Dietary antioxidant flavonoids and risk of coronary disease: the Zutphen elderly study. Lancet. 342:1007-1011; 1993.

(23) van der Sluis, A. A.; Dekker, M.; Skrede, D.; Jongen, W. M. F. Activity and concentration of polyphenolic antioxidants in apple juice. 1. Effect of existing production methods. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50: 7211-7219; 2002.

(24) van Buren, J.; de Vos, L.; Pilnik, W. Polyphenols in Golden Delicious apple juice in relation to method of preparation. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 24: 448-451; 1976.

(25) Clifford, M. N. Anthocyanins – nature, occurrence and dietary burden. Journal of Science and Food Agricultural. 80: 1063-1072; 2000.

(26) Bode, J. C.; Zelder, O.; Rumpelt, H. J.; Wittkamp, U. Depletion of liver adenosine phosphates and metabolic effects of intravenous infusion of fructose or sorbitol in man and in the rat. European Journal of Clinical Investigation. 3: 436-441; 1973.

(27) Rumessen, J. J. Fructose and related food carbohydrates: sources, intake, absorption, and clinical implications. Scandinavian Journal of Gastroenterology. 27: 819-828; 1992.

(28) Day, A.; Stansbie, D. Cardioprotective effect of red wine may be mediated by urate. Clinical Chemistry. 41: 1220-1319; 1995.