Modele przewodu pokarmowego in vitro do badan nad biodostepnoscia skladnikow odzywczych

• Autorzy: Neumann M , Goderska K , Grajek K , Grajek W
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Biodostępność składników pokarmowych jest ważnym wskaźnikiem przy ocenie wpływu żywienia człowieka na jego zdrowie. Z uwagi na trudności w dostępie do treści jelitowych in vivo rozwinięto modele umożliwiające badanie trawienia i wchłaniania składników pokarmowych w warunkach in vitro. W pracy opisano budowę przewodu pokarmowego i jego fizjologię. Przedstawiono dane dotyczące stężenia aktywnych składników płynów w układzie pokarmowym, kinetykę zmian kwasowości płynów jelitowych oraz szybkość pasażu i trawienie pokarmu przez układ. Omówiono także podstawowe modele in vitro do badania trawienia jelitowego i wchłaniania. Większość stosowanych modeli jest dwu- lub trójstopniowa i obejmuje układy: żołądek - jelito cienkie, jama ustna - żołądek - jelito cienkie lub żołądek - jelito cienkie - jelito grube. W modelach przewodu pokarmowego in vitro można zalecać następujące proporcje objętościowe (wagowe) między płynami jelitowymi: pokarm/ślina/płyn żołądkowy/żółć/sok trzustkowy, jak 1,5/1/2/1/2. Jako modele do badania wchłaniania składników pokarmowych wykorzystuje się bądź układy dializacyjne lub ultrafiltracyjne, bądź modele kultur komórek nabłonka jelitowego in vitro. Najpopularniejszą linią komórkową wykorzystywaną do badania wchłaniania pokarmów jest Caco-2. Jej morfologia i fizjologia jest bardzo zbliżona do naturalnych ludzkich enterocytów in vivo. Model Caco-2 został zastosowany do badania wchłaniania białek, lipidów, cukrów, jonów metali, witamin, przeciwutleniaczy, mikotoksyn i innych składników żywności. (abstrakt oryginalny)

EN

Bioavailability of alimentary components is an important indicator at the estimation of the influence of the nutrition on the human health. Taking into account the difficulty in accessing to intestinal contents in vivo, some artificial models enabling research on the intestinal digestion and absorption in vitro were elaborated. This paper also presents structure and physiology of gastrointestinal tract in vivo. Many detailed data on composition and concentration of active substances in alimentary canal, kinetics of pH changes of intestinal fluids as well as the rate of passage and digestion of food in gastrointestinal tract are discussed. Basic models of gastrointestinal tract in vitro used for the investigation of the intestinal digestion and the absorption are also described. The majority of GI models consist of two - or three-stage systems including: stomach - small intestine, mouth - stomach - small intestine or stomach - small intestine - large intestine. The optimal weight (volume) ratio between different components of intestinal fluids: food/saliva/gastric juice/bile/pancreatic juice is 1.5/1/2/1/2. To study the transport of food compound across intestinal epithelium, two types of in vitro models are used: dialysis or ultrafiltration membranes and cell cultures of intestinal epithelium in vitro. The most commonly used cell line to study intestinal absorption is human intestine cell line Caco-2. Its morphology and physiology is very similar to the human small intestine enterocyte cells in vivo. The Caco-2 model was applied to study absorption of protein, carbohydrates, lipids, vitamins, metal ions, antioxidants, mycotoxins and other food ingredients. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

zdrowie czlowieka; przewod pokarmowy; zywnosc; fizjologia czlowieka; modele; biodostepnosc; skladniki pokarmowe; trawienie; zywienie czlowieka

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2006
• Tom: 13
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.30-45,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Neumann M

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywnoci, Akademia Rolnicza im. A. Cieszkowskiego, 60-627 Poznań

autor

Goderska K

• Instytut Technologii Żywnoci Pochodzenia Roślinnego, Akademia Rolnicza im. A. Cieszkowskiego, 60-624 Poznań, ul. Wojska Polskiego 31

autor

Grajek K

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywnoci, Akademia Rolnicza im. A. Cieszkowskiego, 60-627 Poznań

autor

Grajek W

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywnoci, Akademia Rolnicza im. A. Cieszkowskiego, 60-627 Poznań

Bibliografia

• [1] Aura A. M., Harkonen H., Fabritius M., Poutanen K.: Development of in vitro enzymatic digestion method for removal of starch and protein and assessment of its performance using rye and wheat breads. J. Cereal Sci., 1999, 29, 139-152.
• [2] Cabanero A.I., Madrid Y., Camara C.: Selenium and mercury bioaccessibility in fish samples: an in vitro digestion method. Anal. Chim. Acta, 2004, 526, 51-61.
• [3] Daugherty A., Mrsny R.: Transcellular uptake mechanisms of the intestinal epithelial barrier. Part 1. Pharm. Sci. Technol. Today, 1999, 2, 144-151.
• [4] DeSesso J.M., Jacobson C.F.: Anatomical and physiological parameters affecting gastrointestinal absorption in humans and rats. Food Chem. Toxicol., 2001, 39, 209-228.
• [5] Ekmekcioglu C.: A physiological approach for preparing and conducting intestinal bioavailability studies using experimental systems. Food Chem., 2002, 76, 225-230.
• [6] Gangloff M.B., Glahn R.P., Miller D.D., van Campen D.R.: Assessment of iron availability using combined in vitro digestion and Caco-2 cell culture. Nutrition Research, 1996, 16, 479-487.
• [7] Garret D.A, Failla M.L., Sarama R.J. Development of an in vitro digestion method to access carotenoid bioavailability from meals. J. Agric. Food Chem., 1999, 47, 4301-4309.
• [8] Garrett D.A., Failla M.L., Sarama R. J.: Estimation of carotenoid bioavailability from fresh stir-fried vegetables using an in vitro digestion/Caco-2 cell culture model. J. Nutr. Biochem., 2000, 11, 574-580.
• [9] Gil-Izquierdo A., Gil M. I., Ferreres F., Tomas-Barberan F.A.: In vitro availability of flavonoids and other phenolics in orange juice. J. Agric. Food Chem., 2001, 49, 1035-1041.
• [10] Glahn R.P., Rassier M., Goldman M.I., Lee O. A. Cha J.: A comparison of iron availability from commercial iron preparations using an in vitro digestion/Caco-2 cell culture model. J. Nutr. Biochem., 2000, 11, 62-68.
• [11] Glahn R.P., Wien E.M., van Campen D.R., Miller D.D.: Caco-2 cell iron uptake from meat and casein digests parallels in vivo studies: use of a novel in vitro method for rapid estimation of iron bioavailability. J. Nutr., 1996, 126, 332-339.
• [12] Guyton A.C.: Textbook of medical physiology. W.B. Saunders Co., Philadelphia 1991.
• [13] Hidalgo I.J. Raub T.J, Borchardt R.T. Characterization of the human colon carcinoma cell line (Caco-2) as a model system for intestinal epithelial permeability. Gastroenterol., 1989, 96,736-749.
• [14] Hoebler C., Lecannu G., Belleville C., Devaux M.F., Popineau Y., Barry J. L.: Development of an in vitro system simulating bucco-gastric digestion to assess the physical and chemical changes of food. Int. J. Food Sci. Nutr., 2002, 53, 389-402.
• [15] Hunt J.N., Stubbs D.F.: The volume and energy content of meals as determinants of gastric emptying. J. Physiol., 1975, 245, 209-225.
• [16] Konturek St.: Fizjologia układu trawiennego. PZWL. Warszawa 1985.
• [17] Krul C., Luiten-Schuite A., Tenfelde A., Ommem B., Verhagen H., Havenaar R.: Antimutagenic activity of green tea and black tea extracts studied in a dynamic in vitro gastrointestinal model. Mutation Res., 2001, 474, 71-85.
• [18] Miller D.D., Schricker B.R., Rasmussen R.R., van Campen D.B.: An in vitro method for estimation of iron availability from meals. The Am. J. Clin. Nutr., 1981, 34, 2248-2256.
• [19] Minekus M., Marteau P., Havenaar R., Huis in't Veld J.H.J. A multi compartmental dynamic computer controlled model simulating the stomach and small intestine. ATLA 1995, 87, 197-209.
• [20] Minekus M., Smeets-Peeters M., Bernalier A., Marol-Bonnin S., Havenaar R., Marteau A., Alric M., Fonty G., Huis in't Veld J.H. J.: A computer-controlled system to simulate conditions of the large intestine with peristaltic mixing, water absorption and absorption of fermentation products. Appl. Microbiol. Biotechnol., 1999, 53, 108-114.
• [21] Oomen A.G., Tolls J., Sips A.J., Groten J.P.: In vitro intestinal lead uptake and transport in relation to speciation. Arch. Environ. Contam. Toxicol., 2003, 44, 116-124.
• [22] Oomen A.G., Hack A., Minekus M., Zeijdner E., Cornelis C., Schoeters G., Verstraete W., Wiele T.V., Wragg J., Rompelberg C.J., Sips A.J., Wijnen J.V.: Comparison of five in vitro digestion models to study the bioaccessibility of soil contaminants. Environ. Sci. Technol., 2002, 36, 3326-3334.
• [23] Robertson M.D., Mathers J. C.: Gastric emptying rate of solids is reduced in a group of ileostomy patients. Dig. Dis. Sci., 2000, 45, 1285-1292.
• [24] Rotard W., Christmann W., Knoth W., Mailahn W.: Bestimmung der resorptionsverfügbaren PCDD/PCDF aus Kieselrot. Simulation der Digestion mit Böden. UWSF - Z. Umweltchem. Ökotox., 1995, 7, 3-9.
• [25] Snyder W. S., Cook M.J., Nasset E.S., Karhausen L.R., Howells G.P., Tipton I.H. (Eds.). Report of the Task Group on Reference Man. Pergamon, New York 1975.
• [26] Tortora G.J., Grabowski S.R.: Principles of anatomy and physiology. Eighth Edition. HarperCollins Publishers Inc., 1996.
• [27] Tougas G., Eaker E.Y., Abell T.L., Abrahamsson H., Boivin M., Chen J., Hocking M. P., Quigley E.M., Koch K.L., Tokayer A.Z., Stanghellini V., Chen Y., Huizinga J.D., Ryden J., Bourgeois I., McCallum R.W.: Assessment of gastric emptying using a low fat meal: establishment of international control values. Am. J. Gastroenterol, 2000, 95, 1456-1462.
• [28] Versantvoort C.H., Oomen A.G., van de Kamp E., Rompelberg C.J., Sips A.J.: Applicability of an in vitro digestion model in assessing the bioaccessibility of mycotoxins from food. Food Chem. Toxicol., 2005, 43, 31-40.
• [29] Versantvoort C.H., van de Kamp E., Rompelberg C.J.: Development and applicability of an in vitro digestion model in assessing the bioaccessibility of contaminants from food. RIVM report 320102002/2004, Bilthoven 2004.
• [30] Wolfgor R., Drago S.R., Rodriguez V., Pellegrino N.R., Valencia M.E.: In vitro measurement of available iron in fortified foods. Food Res. Int., 2002, 35, 85-90.