Digestion and absorption of phenolic compounds assessed by in vitro simulation methods. A review

• Autorzy: Tarko T. , Duda-Chodak A. , Zajac N.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Phenolic compounds are a group of key plant metabolites found abundantly in fruit and vegetables. Because of their antioxidant properties, they play a significant role in preventing various degenerative illnesses, tumours or cardiovascular disease. In nature, they are present in foods mainly as esters, glycosides and polymers which need to undergo enzymatic hydrolysis in the digestive tract or by the gut microflora before becoming absorbed. The biological properties of these phenolic compounds undergoing this degradation, are thus governed by their absorption as well as metabolism. Many methods are used to assess the rates and the degrees to which these substances are digested and absorbed, both in vivo and in vitro ones, where the former are the most reliable, although they suffer from various limitations. For this reason, many in vitro models have now arisen to simulate the function of human digestion in the attempt to faithfully re-create real-life conditions. Mechanisms of polyphenols absorption have been principally studied by intestinal epithelial cell models, in particular, those using the Caco-2 cell line.

PL

Związki fenolowe są grupą roślinnych metabolitów występujących obficie w owocach i warzywach. Dzięki swoim właściwościom antyoksydacyjnym odgrywają istotną rolę w prewencji chorób degeneracyjnych, np. nowotworów lub chorób układu krwionośnego. W naturze większość związków polifenolowych jest obecna w pożywieniu w postaci estrów, glikozydów i polimerów, które aby ulec absorpcji muszą zostać zhydrolizowane przez enzymy trawienne bądź mikroflorę jelitową. Absorpcja oraz metabolizm związków polifenolowych zachodzące w przewodzie pokarmowym człowieka wpływa na ich właściwości biologiczne. Istnieje wiele metod in vivo oraz in vitro oceniających stopień i szybkość trawienia oraz przyswajanie związków polifenolowych. Metodami zapewniającymi uzyskanie najbardziej pewnych wyników są metody in vivo, jednak posiadają one wiele ograniczeń. Dlatego też powstało wiele modeli in vitro symulujących pracę układu pokarmowego człowieka i odtwarzających wiernie warunki w nim panujące. Do badań nad mechanizmami absorpcji związków polifenolowych przez nabłonek jelit używane są modele kultur nabłonkowych in vitro, w szczególności z wykorzystaniem linii komórkowych Caco-2.

Słowa kluczowe

EN

plant metabolite; fruit; vegetable; antioxidant property; phenolic compound; in vitro digestion; simulation method; Caco-2 cell; gastrointestinal tract; gut; microflora; biological property

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Państwowego Zakładu Higieny
• Rocznik: 2013
• Tom: 64
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.79-84,ref.

Twórcy

autor

Tarko T.

• Department of Fermentation Technology and Technical Microbiology, Faculty of Food Technology, University of Agriculture in Krakow, Balicka street 122, 30-149 Krakow, Poland

autor

Duda-Chodak A.

• Department of Fermentation Technology and Technical Microbiology, Faculty of Food Technology, University of Agriculture in Krakow, Balicka street 122, 30-149 Krakow, Poland

autor

Zajac N.

• Department of Fermentation Technology and Technical Microbiology, Faculty of Food Technology, University of Agriculture in Krakow, Balicka street 122, 30-149 Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Artursson P., Ungell A., Löfroth J.: Selective paracellular permeability in two models of intestinal absorption: cultured monolayers of human intestinal epithelial cells and rat intestinal segments. Pharmacol Res 1993;10:1123- 1129.
• 2. Aura A.M.: In vitro digestion models for dietary phenolic compounds, VTT Publications, Espoo 2005.
• 3. Boyer J., Liu Hai R.: Apple phytochemicals and their health benefits. Nutr J 2004;3:1-15.
• 4. Brand W., Wel P., Barron D., Williamson G., Bladern P., Ritjens I.: Metabolism and transport of the citrus flavonoid hesperetin in Caco-2 cell monolayer. Drug Metab Dispos 2008;36:1794-1802.
• 5. Cook N., Samman S.: Flavonoids – chemistry, metabolism, cardioprotective effects and dietary sources. J Nutr Biochem 1996;7:66-76.
• 6. Day A., Williamson G., Plumb W., Counteau D.: Human metabolic pathways of dietary flavonoids and cinnamates. Biochem Soc Trans 2000;28:16-22.
• 7. Deprez S., Brezillon C., Rabot S., Philippe C., Mila I., Lapierre C., Scalbert A.: Polymeric proanthocyanidins are catabolized by human colonic microflora into low molecular weight phenolic acids. J Nutr 2000;130:2733-2738.
• 8. Gil-Izquierdo A., Zafrilla P., Tomas-Barberan F.: An in vitro method to simulate phenolic compound release from the food matrix in the gastrointestinal tract. Eur Food Res Technol 2002;214:155-159.
• 9. Grajek W., Olejnik A., Stanaszek K.: Kultury komórkowe nabłonka jelitowego jako model do badania transportu trans nabłonkowego. Biotechnologia 2006;2(73):148-165.
• 10. Grajek W. (red.): Przeciwutleniacze w żywności: aspekty zdrowotne, technologiczne, molekularne i analityczne. Wyd Nauk Techn, Warszawa 2007.
• 11. Gross G., Jacobs D., Peters S., Possemiers S., Duynhoven J., Vaughan E., Wiele T.: In vitro bioconversation of polyphenols from black tee and red wine/grape juice by human intestinal microbiota displays strong interindividual variability. J Agric Food Chem 2010;58:10236-10246.
• 12. Gupta S., Hastak K., Ahmad N., Lewin J., Mukhtar H.: Inhibition of prostate carcinogenesis in TRAMP mice by oral infusion of green tea polyphenols. P Natl Acad Sci USA 2001;98:10350 –10355.
• 13. Harbone J., Williams C.: Advances in flavonoid research since 1992. Phytochemistry 2000;55:481-504.
• 14. Hollman P.: Evidence for health benefits of plant phenols: local or systemic effect? J Sci Food Agr 2001;81:842- 852.
• 15. Janeczko Z., Makowska-Wąs J.: Biodostępność polifenoli roślinnych. Postep Fitot 2004;3:126-132.
• 16. Kroon P., Clifford M., Crozier A., Day A., Donovan J., Manach C., Williamson G.: How should we assess the effects of exposure to dietary polyphenols in vitro? Am J Clin Nutr 2004;80:15-21.
• 17. Lee H., Jenner A., Low C., Lee Y.: Effect of tea phenolics and their aromatic fecal bacterial metabolites on intestinal microbiota. Res Microbiol 2006;157:875-884.
• 18. Liu Y., Hu M.: Absorption and metabolism of flavonoids in the Caco-2 cell culture model and a perused rat intestinal model. Drug Metab Dispos 2001;30:370-377.
• 19. Manach C., Scalbert A., Morand C., Remsy C., Jimenez L.: Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr 2004;79:727-747.
• 20. Marchand L.: Cancer preventive effects of flavonoids – a review. Biomed Pharmacother 2002;56:296-301.
• 21. Mermelstein N.: Simulating digestion. Food Technol Mag 2010;12:71-76.
• 22. Miller D., Schricker B., RasmussenR., Campen D.: An in vitro method for estimation of iron availability from meals. Am J Clin Nutr 1981;34:2248-2256.
• 23. Miller N., Ruiz-Larrea M.: Flavonoids and other plant phenols in the diet: their significance as antioxidants. J Nutr Environ Med 2002;12:39-51.
• 24. Murota K., Shimizu S., Miyamoto S., Izumi T., Obata A., Kikuchi M., Terao J.: Unique uptake and transport of isoflavone aglycones by human intestinal Caco-2 cells: comparison of isoflavonoids and flavonoids. J Nutr 2002;132:1956-1961.
• 25. Neumann M., Goderska K., Grajek K., Grajek W.: Modele przewodu pokarmowego in vitro do badań nad biodostępnością składników odżywczych. Zywn Nauk Technol Jakosc 2006;1:30-45.
• 26. Nyska A., Suttie A., Bakshi S.: Slowing tumorigenic progression in TRAMP mice and prostatic carcinoma cell lines using natural antioxidant from spinach, NAO: a comparative study of three anti-oxidants. Toxicol Pathol 2003;31:39–51.
• 27. Olthof M., Hollman P., Buijsman M., Amelsvoort J., Katan M.: Chlorogenic acid, quercetin-3-rutinoside and black tea phenols are extensively metabolized in humans. J Nutr 2003;133:1806-1814.
• 28. Rechner A., Kuhnle G., Bremner P., Hubbard G., Moore K., Rice-Evans C.: The metabolic fate of dietary polyphenols in human. Free Radical Bio Med 2002;33:220-235.
• 29. Rice-Evans C., Miller N., Paganga G.: Antioxidant properties of phenolic compounds. Trends Plant Sci 1997;2:152-159.
• 30. Rios L., Bennett R., Lazarus S., Rémésy C., Scalbert A., Williamson G.: Cocoa procyanidins are stable during gastric transit in humans. Am J Clin Nutr 2002;76:1106- 1110.
• 31. Scalbert A., Morand C., Manach C., Remesy C.: Absorption and metabolism of polyphenols in the gut and impact on health. Biomed Pharmacoth 2002;56:276-282.
• 32. Spencer J.: Metabolism of tee flavonoids in the gastrointestinal tract. J Nutr 2003;133:3255-3261.
• 33. Steer T., Johnson I., Gee J., Gibson G.: Metabolism of soyabean isoflavone glycoside genistin in vitro by human gut bacteria and the effect of prebiotics. Brit J Nutr 2003;90:635-642.
• 34. Williamson G., Plumb G., Garcia-Conesa M.: Glycosylation, esterification and polymerization of flavonoids and hydroxycinnamates: effects on antioxidant properties. Basic Life Sci 1999;66:483-494.
• 35. Wolfgor R., Drago S., Rodriguez V., Pellarginio N., Valencia M.: In vitro measurement of available iron in fortified foods. Food Res Int 2002;35:85-90.
• 36. Yang C., Maliakal P., Meng X.: Inhibition of carcinogenesis by tea, Annu Rev Pharmacol Toxicol 2002;42:25–54.