Cranberry: Is It Really Useful In UTIs?

Author: Fabrizio Mele
Date: 19/02/2010


Aim of our homework is to understand molecular mechanism of urinary tract infections, especially the usefulness of cranberry juice or tablets in preventing recurrent UTIs .

During evolution, distinct uropathogenic microbes predominantly derived from the gut microflora, have developed potent strategies to undermine the urogenital immune defence . Thanks to the recent discoveries concerning molecular mechanism underlying UTI, it has been possible to implement new preventive strategies.

Cranberries (Vaccinium macrocarpon Ait.) have been used widely for several decades for the prevention and treatment of urinary tract infections.

The Cochrane Collaboration evidences that cranberry juice may decrease the number of recurrent symptomatic UTIs over a 12 month period, particularly for young and middle-aged women. After that, a lot of studies compare cranberry juice and capsules with placebo, juice or water1. Meta-analyses have established that recurrence rates over 1 year are reduced approximately by 35% in young to middle-aged women. However, there is a non-significant reduction of UTIs associated with Vaccinium macrocarpon treatment during pregnancy. The efficacy of cranberry in other groups (i.e. elderly, paediatric patients, those with neurogenic bladder, those with chronic indwelling urinary catheters) is questionable. Despite this, some studies about use of cranberry tablets for the prevention of UTIs in spinal cord injured patients concluded that the extract should be considered for the prevention of UTIs in those patiens with neurogenic bladder. Moreover patients with a high GFR may receive the most benefit2.

But, which mechanism is involved? Traditionally, the juice was thought to cause acidification of the urine increasing excretion of hippuric acid as potential antimicrobial mechanisms. Moreover ascorbic acid in the cranberry juice may facilitate non-enzymatic generation of nitric oxide (NO) which possesses potent antimicrobial activities3. The growth of E. coli was markedly inhibited in mildly acidified urine when nitrite was present4.

Nevertheless, recently it has been discovered that cranberries contain a substance that can prevent bacteria from sticking on the walls of the bladder. Bacterial antiadhesion activity is operated by a group of proanthocyanidins (PACs) with A-type linkages against both antibiotic susceptible and resistant strains of type I and P-fimbriated UPEC5 [6] [7]. Proanthocyanidins contain alpha-Gal(1-->4)beta-Gal receptor sequences similar to those on epithelial cells in the urinary tract8 [9].

Cranberry juice alters also the conformation of the surface macromolecules on E. coli HB101pDC1 (mutant with P-fimbriae). The equilibrium length of polymer (P-fimbriae) on this bacterium decreased from approximately 148 to approximately 48 nm upon being exposed to cranberry juice. Highly acidic conditions were not necessary for the prevention of bacterial adhesion, since neutralization of cranberry juice solutions to pH = 7.0 allowed us to observe differences in adhesion between the E. coli strains10.

Besides, activated macrophages increase the expression of COX-2 and iNOS in response to bacterial infection and inflammation that can be attenuated in a dose-dependent way by the amount of PAC loaded into the chitosomes of the LPS-stimulated macrophages11.

Some authors discussed the potential interaction between warfarin and cranberry juice. Specifically, cranberry juice may inhibit the activity of CYP2C9, the primary isoenzyme involved in the metabolism of warfarin. In spite of this, the available data do not seem to show a clinically relevant interaction between cranberry juice and warfarin12.

Little is known about the dose range of the antimicrobial effect. Furthermore, it has not been studied directly in the urogenital system. A study suggests that proathocyanidins can inhibit E. coli adherence to biologically relevant model systems of primary cultured bladder and vaginal epithelial cells. This effect occurs in a dose dependent relationship13.

To conclude, cranberry treatment is a safe, well-tolerated supplement that does not have significant drug interactions. Although investigations are in the early stages, experimental and preclinical studies suggest that cranberry components may have other potential benefits, including anti-infective, anticancer and antioxidant effects, which may be considered as positive for different age-related conditions. In addition, cranberry components may induce positive cardiovascular and metabolic changes, and may improve neuropsychological activity. These results suggest further clinical researches with the purpose to valorize the role of the products extracted by cranberries for women’s treatment.


1 Ruth G Jepson, Jonathan C Craig: Cranberries for preventing urinary tract infections. Cochrane Database of Systematic Reviews 2008, Issue 1. Art. No.: CD001321. DOI: 10.1002/14651858.CD001321.pub4.

2 Hess MJ, Hess PE, Sullivan MR, Nee M, Yalla SV.: Evaluation of cranberry tablets for the prevention of urinary tract infections in spinal cord injured patients with neurogenic bladder. Spinal Cord.¬ 2008 Sep;46(9):622-6. Epub 2008 Apr 8.

3 Carlsson S, Wiklund NP, Engstrand L, Weitzberg E, Lundberg JO: Effects of pH, nitrite, and ascorbic acid on nonenzymatic nitric oxide generation and bacterial growth in urine. Nitric Oxide 2001 Dec;5(6):580-6.

4 Brandy J Johnson, Baochuan Lin, Robert A Rubin and Anthony P Malanoski: Media acidification by Escherichia coli in the presence of cranberry juice. BMC Res Notes 2009; 2: 226.

5 Howell AB.: Bioactive compounds in cranberries and their role in prevention of urinary tract infections. Mol Nutr Food Res. 2007 Jun;51(6):732-7.

6 Guay DR.: Cranberry and urinary tract infections. Drugs. 2009;69(7):775-807. doi: 10.2165/00003495-200969070-00002.

7 Howell AB.: Cranberry proanthocyanidins and the maintenance of urinary tract health. Crit Rev Food Sci Nutr. 2002;42(3 Suppl):273-8.

8 Foo LY, Lu Y, Howell AB, Vorsa N.: The structure of cranberry proanthocyanidins which inhibit adherence of uropathogenic P-fimbriated Escherichia coli in vitro. Phytochemistry. 2000 May;54(2):173-81.

9 Foo LY, Lu Y, Howell AB, Vorsa: A-Type proanthocyanidin trimers from cranberry that inhibit adherence of uropathogenic P-fimbriated Escherichia coli. J Nat Prod. 2000 Sep;63(9):1225-8.

10 Liu Y, Black MA, Caron L, Camesano TA.: * Role of cranberry juice on molecular-scale surface characteristics and adhesion behavior of Escherichia coli.* Biotechnol Bioeng. 2006 Feb 5;93(2):297-305.

11 Madrigal-Carballo S, Rodríguez G, Sibaja M, Reed JD, Vila AO, Molina F.: Chitosomes loaded with cranberry proanthocyanidins attenuate the bacterial lipopolysaccharide-induced expression of iNOS and COX-2 in raw 264.7 macrophages. J Liposome Res. 2009;19(3):189-96.

12 Pham DQ, Pham AQ.: Interaction potential between cranberry juice and warfarin. Am J Health Syst Pharm. 2007 Mar 1;64(5):490-4.

13 Gupta K, Chou MY, Howell A, Wobbe C, Grady R, Stapleton AE.: Cranberry products inhibit adherence of p-fimbriated Escherichia coli to primary cultured bladder and vaginal epithelial cells. J Urol. 2007 Jun;177(6):2357-60.

Martina Ferraresi
Fabrizio Mele

2014-07-03T22:18:46 - Andrea Conti

Integratore alimentare a base di mirtillo rosso e D-mannosio come prevenzione e coadiuvante al trattamento delle infezioni delle vie urinarie.

Utile come complemento naturale nella profilassi delle infezioni urinarie non complicate, grazie alle sinergiche proprietà delle proantocianidine (PACs) e del D-mannosio nel prevenire l'adesione batterica all'urotelio.

Mirtillo rosso (American Cranberry)

Viene utilizzato principalmente come coadiuvante nella prevenzione delle infezioni ricorrenti del tratto urinario. I suoi benefici sono da attribuirsi alle proantocianidine (PACs).
Le PACs sono dei tannini condensati, fortemente apparentati ai flavonoidi.
Essi non sono facilmente idrolizzabili, si decompongono in condizioni alcoliche acide.Hanno proprietà antiossidanti e agiscono in modo sinergico con la vitamina C.
Numerosi studi rilevano attività antivirali , antiparassitarie e soprattutto antibatterici, in particolare nelle infezioni del tratto urinario.
Altro utilizzo possibile è quello di controllo delle periodontiti.

Antibacterial action of several tannins against Staphylococcus aureus. , 2001

Tannin inhibits HIV-1 entry by targeting gp41. , 2004

Antileishmanial activity and immune modulatory effects of tannins and related compounds on Leishmania parasitised RAW 264.7 cells , ‎2005

Exploring the role of cranberry polyphenols in periodontitis: A brief review. , 2002

Structural Features and Biological Properties of Ellagitannins in Some Plant Families of the Order Myrtales. , 2010


Le PACs interferiscono con l'adesione alla mucosa vescicale di batteri uropatogeni che si affidano alla capacità adesiva delle fimbrie di tipo P per la colonizzazione, primo passo per un processo infettivo.

Cranberry proanthocyanidins and the maintenance of urinary tract health. , 2005
A-type cranberry proanthocyanidins and uropathogenic bacterial anti-adhesion activity., 2009

Le fimbrie sono usate dai batteri per aderire tra loro, a cellule animali e ad oggetti inanimate. Un batterio ne possiede intorno a 1000, visibili solo al microscopio elettronico.
Le fimbrie presentano alle loro estremità le adesine, proteine che le legano ai diversi substrati. E.coli presenta adesine leganti recettori D-mannosio (lectine) o disaccaridi D-galattosio (come nelle fimbrie di tipo P).
Le fimbrie P (o pyelonephritis-associated pili [PAP]) sono le più presenti nei batteri uropatogeni, in particolare nel E.Coli. Tramite le proprie adesine si legano a specifici disaccaridi (residui di D-galattosio-D-galattosio) presenti sulla superficie delle cellule del tessuto uroepiteliale del 99% della popolazione.
La frequenza di distribuzione di tali residui nelle cellule ospiti spiega la diversa suscettibilità individuale di IVU croniche da E.Coli.
I batteri con fimbrie P spesso posseggono anche il gene per le fimbrie di tipo 1. Ci sono prove che le fimbrie di tipo P derivino dale fimbrie di tipo 1 con aggiunta di un cappuccio proteico legante galattosio che rimpiazza il dominio legante mannosio delle fimbrie di tipo 1.
Le prime sono impiegate dal batterio per una colonizzazione precoce, le seconde agiscono sinergicamente aiutando la colonizzazione e promuovendo la formazione di un biofilm.
Quindi le fimbrie di tipo 1 possono fornire un ulteriore meccanismo di aderenza e giocare un ruolo nell’adesione dei batteri a glicoproteine con mannosio presenti nelle urine.
La sinergia tra la colonizzazione batterica mediata da fimbrie P e fimbrie 1 viene antagonizzata doppiamente dall’azione sinergica delle PACs e del D-Mannosio.

Uropathogenic Escherichia coli P and Type 1 Fimbriae Act in Synergy in a Living Host to Facilitate Renal Colonization Leading to Nephron Obstruction. , 2011

Le fimbrie di un batterio legano specifici residui saccaridici tramite le adesine.

Le lectine leganti mannosio, specifiche adesine presenti sulle fimbrie dell’E.Coli. I carboidrati di glicoproteine, glicolipidi sulla superficie cellulare servono da siti di attacco per molecole biologicamente attive che sono esse stesse lectine. Inoltre le lectine sono anche implicate nell’attivazione alternativa del sistema del Complemento.

Famiglia delle Lectine di tipo C

History of lectins: from hemagglutinins to biological recognition molecules. ,2004


è un monosaccaride estratto dal legno della betulla o del larice.

Nonostante sia strettamente correlato al D-glucosio, viene assorbito lentamente, non interferisce con la glicemia, non è convertito a glicogeno, nè immagazzinato nel fegato. Il D-mannosio viene filtrato dai reni, raggiungendo la vescica dove viene escreto con le urine.
Qui è in grado di agire in sinergia con le PACs contenute nel mirtillo rosso, in quanto possiede un'elevata affinità per le lectine mannosio-sensibili di molti batteri, tra cui l'Escherichia Coli. Legandosi a tali lectine, contrasta l'adesione dei batteri alle mucose urinarie promuovendone l'eliminazione attraverso le urine, come dimostrato da diversi studi.

Receptor binding studies disclose a novel class of high-affinity inhibitors of the Escherichia coli FimH adhesin. , 2005
Mannose Binding and Epithelial Cell Adherence of Escherichia coli. , 1978
Studies of introital colonization in women with recurrent urinary infections. VII. The role of bacterial adherence. , 1977

Topi con E.Coli inoculato nelle vie urinarie hanno riscontrato livelli di batteriuria significativamente minore se trattati con D-Mannosio, in confronto a non trattati, già in studi del 1983.
Studi più recenti hanno cercato di dimostrarne l’efficacia. Il D-Mannosio si è dimostrato equivalente o superiore alla Nitrofurantoina nella prevenzione di recidiva dopo IVU acuta.

Effect of D-mannose and D-glucose on Escherichia coli bacteriuria in rats. , 1983
Use of d-mannose in prophylaxis of recurrent urinary tract infections (UTIs) in women. , 2013
D-mannose powder for prophylaxis of recurrent urinary tract infections in women: a randomized clinical trial. , 2014

Integratore alimentare a base di Cranberry Americano e D-Mannosio:

Mirtillo rosso (Cranberry americano)500 mg
D-Mannosio500 mg
Probiotici750 mg

(Contiente 4 Miliardi di CFU/g dei seguenti:
Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium breve, Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium longum.
|Altri ingredienti: acido ascorbico, acido citrico, stevia|

Modalità d'assunzione:

Sollievo sintomatologico (singolo episodio acuto):
Si consiglia l'assunzione di 1 bustina da sciogliere in un bicchiere d'acqua, da 4 a 6 volte al giorno, per due – tre giorni.

Coadiuvante della terapia antibiotica e nella profilassi delle recidive:
Si consiglia l'assunzione di 1 bustina al giorno, preferibilmente la sera prima di coricarsi, da sciogliere in un bicchiere d'acqua. E’ importante ricordare che, per favorire il flusso urinario e quindi l'eliminazione dei batteri presenti in vescica, occorre bere almeno 1,5-2 litri d'acqua al giorno.

Cistiti Post-Coitali:
Si consiglia l'assunzione di 1 bustina da sciogliere in acqua un’ora prima del rapporto.

Se l’infezione non migliora significativamente è assai probabile che non sia a carico di E.coli.
Tra gli altri rimedi naturali è da tenere in considerazione l’Olio di Origano

Non presenta effetti collaterali e controindicazioni se non in soggetti notoriamente sensibili ai componenti contenuti nel prodotto.

Il mirtillo rosso inibisce CYP 2C9. Attenzione nei soggetti in trattamento con interagire con gli antagonisti della vitamina K (es.Warfarin-Coumadin). Onde evitare il rischio di sanguinamento, l'assunzione dell’integratore alimentare deve avvenire sotto controllo medico.
Non assumere in gravidanza.

Andrea CONTI
Francesca OBERT

AddThis Social Bookmark Button