Μελέτη της επίδρασης του λίπους και του σιδήρου στη βιοδραστικότητα αφεψημάτων τσαγιού

Abstract

Το τσάι είναι το δεύτερο σε κατανάλωση ποτό παγκοσμίως, μετά το νερό, ενώ πληθώρα κλινικών και επιδημιολογικών μελετών καταδεικνύει τις σημαντικές ευεργετικές δράσεις του εντός του οργανισμού. Αν και η βιοδραστικότητα του τσαγιού έχει μελετηθεί εκτενώς, υπάρχει έντονο επιστημονικό ενδιαφέρον για τη διερεύνηση του ρόλου διαφόρων διατροφικών παραγόντων οι οποίοι δύναται να επηρεάζουν τους μηχανισμούς βιοπροσβασιμότητας και βιοδιαθεσιμότητας των συστατικών του με συνέπεια την τροποποίηση των βιολογικών του δράσεων. Οι κύριοι στόχοι της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν: • Η διερεύνηση της βιοδραστικότητας του τσαγιού με χρήση βιοχημικών δεικτών που σχετίζονται με την αντιοξειδωτική του ικανότητα, το λιπιδαιμικό προφίλ, τη φλεγμονή και την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στις καρδιαγγειακές παθήσεις. • Η διερεύνηση της επίδρασης δύο διατροφικών παραγόντων, συγκεκριμένα του σιδήρου και του λίπους, στην βιοδραστικότητα του τσαγιού. Για την επίτευξη των στόχων της μελέτης, ο πειραματικός σχεδιασμός περιλάμβανε διατύπωση επιμέρους ερευνητικών υποθέσεων και πολλαπλές προσεγγίσεις in vitro σε ιστούς ζώων, in vivo σε ζώα, και κλινικές μελέτες. Συγκεκριμένα τα πειράματα που έλαβαν χώρα ήταν τα ακόλουθα: Α) Μέτρηση της αντιοξειδωτικής ικανότητας του τσαγιού in vitro. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το εκχύλισμα του ενισχυμένου με κατεχίνες πράσινου τσαγιού εμφάνισε μεγαλύτερη αντιοξειδωτική ικανότητα (μέθοδοι Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) και Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC)) και μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ολικά φαινολικά (μέθοδος FOLIN) σε σχέση με το απλό πράσινο και το μαύρο τσάι. Το ενισχυμένο με κατεχίνες πράσινο τσάι χρησιμοποιήθηκε σε μία εκ των κλινικών μελετών που ακολούθησαν. Β) Κλινική μελέτη για την μέτρηση της περιεκτικότητας του πλάσματος σε φαινολικά συστατικά μετά την κατανάλωση τσαγιού ή μίγματος τσαγιού και σιδήρου. Παρατηρήθηκε με χρήση χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (High Performance Liquid Chromatography (HPLC)) ότι 30, 45 και 90 λεπτά μετά την κατανάλωση του τσαγιού εμφανίστηκαν περισσότερα φαινολικά συστατικά και σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις σε σύγκριση με την κατανάλωση του μίγματος τσαγιού με σίδηρο. 2 Μία πιθανή εξήγηση είναι η παρεμπόδιση της απορρόφησης των πολυφαινολών ως αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεων τους με το σίδηρο εντός του εντερικού σωλήνος. Γ) Μελέτη της αντιοξειδωτικής ικανότητας που προκύπτει από την κατανάλωση του τσαγιού στο παχύ έντερο ζώων, παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων σιδήρου που προέκυψαν από in vitro πέψη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι ιστοί των ζώων που ελάμβαναν τα αφεψήματα τσαγιού είχαν υψηλότερη αντιοξειδωτική ικανότητα από τα ζώα της ομάδας ελέγχου, ενώ εμφάνισαν μικρότερη ευαισθησία στην οξείδωση που προκλήθηκε από την επώαση με σίδηρο. Τα αποτελέσματα του πειράματος αυτού καταδεικνύουν ότι μια δίαιτα υψηλής αντιοξειδωτικής ικανότητας δύναται να προστατεύει το παχύ έντερο από τις πιθανές οξειδωτικές δράσεις του μη απορροφημένου σιδήρου. +) Μελέτη σε ζώα της επίδρασης της κατανάλωσης τσαγιού και δίαιτας που είναι υψηλή σε λίπος και σίδηρο στην αντιοξειδωτική ικανότητα και στην έκφραση επιλεγμένων γονιδίων (catalase, c-jun, c-fos, c-myc, mapk-1, NF-kB και NADPHoxidase) των ιστών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα τσάι δεν επηρέασε την αντιοξειδωτική ικανότητα στο πλάσμα, αλλά την αύξησε στους ιστούς καρδιάς, αορτής και δωδεκαδακτύλου εντός της κανονικής δίαιτας, ενώ εντός της λιπαρής δίαιτας η αντιοξειδωτική ικανότητα όλων των οργάνων δεν επηρεάστηκε. Ο γαλακτικός σίδηρος μείωσε την αντιοξειδωτική ικανότητα στο ήπαρ, ενώ την αύξησε στο παχύ έντερο. Τα γονίδια mapk-1 και NF-kB εμφάνισαν αξιοσημείωτες διαφοροποιήσεις στην έκφραση τους ανάμεσα στα δείγματα της καρδιάς. Αυτά τα αποτελέσματα προτείνουν ότι η βιοδραστικότητα του τσαγιού είναι πιθανό να επηρεάζεται από την παρουσία σιδήρου και λίπους εντός της δίαιτας. Ε) Κλινική μελέτη της επίδρασης της κατανάλωσης τσαγιού και γεύματος που περιέχει λίπος και σίδηρο σε βιοδείκτες που σχετίζονται με τις καρδιαγγειακές παθήσεις (αντιοξειδωτική ικανότητα, λιπίδια, C-αντιδρώσα πρωτεΐνη, ουρικό οξύ, παγκρεατική λιπάση και γλυκόζη) σε ασθενείς με στεφανιαία νόσο. Τα αποτελέσματα έδειξαν αύξηση της αντιοξειδωτικής ικανότητας του πλάσματος 1,5 h μετά την κατανάλωση πρωινού γεύματος παρουσία τσαγιού, αλλά όχι μετά την κατανάλωση του παρουσία τσαγιού με σίδηρο ή νερού. Επίσης, παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση των τριγλυκεριδίων του ορού 3 h μετά την κατανάλωση του γεύματος με νερό, αλλά όχι όταν αυτό καταναλώθηκε με τσάι. Τα αποτελέσματα αυτά προτείνουν ότι το τσάι δύναται να εμφανίσει μεταγευματική βιοδραστικότητα βελτιώνοντας την αντιοξειδωτική κατάσταση του πλάσματος και επηρεάζοντας το ρυθμό αύξησης των 3 λιπιδίων. Η παρουσία του σιδήρου φαίνεται ότι παρεμποδίζει την αύξηση της αντιοξειδωτικής ικανότητας στο πλάσμα. Η έρευνα που παρουσιάζεται στην παρούσα διατριβή είναι μέρος συντονισμένων προσπαθειών που διαφωτίζουν την επίδραση διατροφικών παραγόντων όπως ο σίδηρος και το λίπος στη βιοδραστικότητα του τσαγιού. Τα αποτελέσματα της μελέτης προτείνουν ότι ο σίδηρος και το λίπος δύναται να αλληλεπιδρούν με τα συστατικά του τσαγιού μέσω πολύπλοκων μηχανισμών που οδηγούν σε αλλαγές στη βιοδραστικότητα του. Επιπρόσθετα, η μελλοντική μελέτη της βιοδραστικότητας του τσαγιού θα μπορούσε να εστιαστεί όχι μόνο στις αντιοξειδωτικές ιδιότητες των συστατικών του, αλλά και στην επίδραση τους επί συγκεκριμένων μοριακών στόχων και βιοχημικών μονοπατιών που επηρεάζουν βιοδείκτες σχετιζόμενους με τις καρδιαγγειακές παθήσεις και τον καρκίνο. Επιπρόσθετη έρευνα θα συντελούσε στην καλύτερη κατανόηση των πολυπαραγοντικών αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στους διατροφικούς παράγοντες και στις πολυφαινόλες του τσαγιού καθώς και στη διεύρυνση της γνώσης σχετικά με τη βιοδραστικότητα του τσαγιού σε συγκεκριμένες παθολογικές καταστάσεις.

Tea is second in beverage consumption worldwide. Clinical and epidemiological studies show that tea exerts bioactivity that is beneficial to health. However there is little information on whether various dietary factors may interact with the components of tea and consequently affect the bioaccesibility and bioactivity of tea components. The objective of the study was to investigate in mice and subsequently in humans: • tea bioactivity with the use of biochemical indicators that are related to antioxidant activity, lipidemic profile, inflammation and expression of genes that are involved in the cardiovascular disease. • the effect of two dietary factors, specifically iron and fat, in tea bioactivity. To reach these objectives, a series of experiments were designed and conducted: A) Evaluation of antioxidant capacity of tea in vitro. Infusions of green tea with higher catechin content had higher antioxidant capacity (Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) and Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC) assays) and higher total phenolic content (FOLIN assay) than common green and black tea. The green tea with higher catechin content was used in the clinical studies that followed. B) Clinical trial for the measurement of antioxidant capacity and of selected phenolics in plasma after the consumption of tea in the presence or in the absence of iron. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) showed that 30, 45 and 90 min after tea ingestion more phenolic compounds and in higher concentrations were identified in comparison with tea plus iron ingestion. Potential inhibition of polyphenol absorption as a result of luminal interactions between iron and phenolics is a plausible mechanism that may explain the observed effect. C) Study of the antioxidant capacity of the colon of mice that have consumed tea. The colon tissues of animals that received tea infusions had higher antioxidant capacity and lower susceptibility to oxidation caused from iron under conditions of gastrointestinal digestion, than the control animals. These results suggest that a diet of high antioxidant capacity may protect the colon from the potential oxidative effect of non absorbed iron. D) Animal study on the effect of tea and diets rich in fat or iron on total antioxidant capacity and gene expression (catalase, c-jun, c-fos, c-myc, mapk-1, NF-kB and NADPHoxidase) of specific tissues. Tea consumption for 37 days affected heart, aorta 5 and duodenum antioxidant capacity but not that of plasma or other organs when incorporated in a normal diet. When tea was incorporated in a fatty diet there was no effect in any of the organs tested. Iron lactate decreased antioxidant capacity in liver tissue and increased antioxidant capacity in colon. The mapk-1 and NF-kB genes were shown to have noticeable variations in its expression in between samples of heart. These results suggest that expected benefits from GTE may depend on the presence of iron or fat in the diet. E) Clinical trial on the bioactivity of tea consumed with a meal that contained fat and iron. Bioactivity was tested on biomarkers related to cardiovascular disease (antioxidant capacity, lipids, CRP, uric acid, pancreatic lipase and glucose) in patients with coronary artery disease. Plasma antioxidant capacity increased 1,5 h after the consumption of meal with tea, but no change after consumption of meal with tea plus iron or water. Furthermore, serum triglycerides levels showed a significant increase 3 h after the meal with water consumption, but no change after meal with tea consumption. These results suggest that tea could exert postprandial bioactivity by improving plasma antioxidant capacity and lipidemic profile. The presence of iron may impede the increase of plasma antioxidant capacity. The innovative study presented herein is part of orchestrated efforts that elucidate tea bioactivity as well as the effect of dietary factors particularly iron and fat on tea bioactivity. The results of the study suggest that: A) the study of tea bioactivity may not be focused only on the antioxidant properties of tea but also on its effect on specific molecular targets and biochemical pathways related to cardiovascular disease B) iron and fat may interact with tea components via multiple mechanisms and affect its bioactivity. Future research may provide an in depth understanding of the multifacrorial interactions among dietary factors and tea polyphenols as well as valuable information regarding the potential bioactivity of tea in specific pathological states.