Influenza della simulazione della digestione umana in vitro sul contenuto fenolico e sulle attività biologiche degli estratti acquosi delle specie di cisto turco Parte 1
Apr 19, 2022
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Astratto:Lo stress ossidativo è uno dei precursori significativi di varie malattie metaboliche come il diabete, il morbo di Parkinson, le malattie cardiovascolari, il cancro, ecc. Vari rapporti scientifici hanno indicato che i metaboliti vegetali secondari svolgono un ruolo importante nella prevenzione dello stress ossidativo e dei suoi effetti dannosi. A questo proposito, questo studio è stato pianificato per studiare il profilo fenolico e i potenziali antiossidanti e antidiabetici degli estratti acquosi delle specie di Cisto turco utilizzando metodi in vitro. La procedura di simulazione della digestione in vitro è stata applicata a tutti gli estratti per stimare la biodisponibilità del loro contenuto fenolico. Il contenuto totale di fenolico, flavonoide, acido fenolico e proantocianidina è stato determinato per tutte le fasi della digestione. Inoltre, i cambiamenti nella quantità dei flavonoidi marcatori assegnati (salidroside, iperoside e quercitrina) sono stati monitorati mediante analisi TLC (Thin Layer Chromatography) ad alte prestazioni. I potenziali di attività antiossidante degli estratti sono stati studiati con vari metodi per rivelare i loro profili di attività dettagliati. D'altra parte, in vitro gli enzimi a-amilasi e a-glucosidasi e le attività inibitorie del prodotto finale a glicazione avanzata (AGE) degli estratti sono stati determinati per valutare i potenziali antidiabetici degli estratti. I risultati hanno mostrato che gli estratti acquosi ottenuti dalle parti aeree delle specie di Cisto turco hanno un ricco contenuto fenolico e potenziali attività antiossidanti e antidiabetiche; tuttavia, i loro profili di bioattività e le concentrazioni di flavonoidi marcatori potrebbero essere significativamente influenzati dalla digestione umana. I risultati hanno mostrato che il contenuto fenolico totale, le attività antiossidanti e le inibizioni enzimatiche correlate al diabete dei campioni biodisponibili erano inferiori ai campioni non digeriti in tutti gli estratti.
Parole chiavi:Specie di cisto turco; attività antiossidante; simulazione della digestione umana; HPTLC; Diabete
1. Introduzione
La famiglia delle Cistaceae è composta da arbusti e piante erbacee annuali o perenni e il genere Cistus è uno dei membri ampiamente distribuiti di questa famiglia. Più di 50 specie di Cistus sono distribuite in tutto il mondo e sono comunemente chiamate "rockrose" [1]. Precedenti indagini in vitro e in vivo hanno dimostrato che le specie di Cistus possiedono attività antivirali, antidiabetiche, antiossidanti, antimicrobiche e antinfiammatorie [2,3]. Diversi composti fenolici (acidi fenolici, flavonoidi, proantocianidine) e terpeni sono stati isolati dalle specie di Cisto e i loro benefici terapeutici sono generalmente attribuiti a questi componenti[4,5].
In Turchia, cinque specie di Cistus crescono naturalmente, cioè C. salvifolius L., C. paroiflorus Lam, C.monspeliensis L., C.laurifolius L. e C.creticus L.[6]. Nei registri etnobotanici della medicina popolare turca, vari organi delle specie di Cistus sono spesso documentati come rimedio. Le infusioni preparate dai rami di C. laurifolius, C. salviifolius e C. creticus vengono ingerite per via orale contro il diabete nel distretto di Edremit (Balikesir) [7]. I decotti preparati dai fiori di C.creticus e C.salvifolius sono usati internamente contro le ulcere peptiche a Marmaris (Mugla) [8], mentre un decotto dei boccioli di fiori non aperti di C. laurifolius viene utilizzato per lo stesso scopo. Nell'Anatolia occidentale, il decotto di foglie di C. laurifolius viene utilizzato internamente contro la febbre e il mal di stomaco ed esternamente, attraverso il bagno, contro il dolore reumatico [9].
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È un fatto ben dimostrato che l'elevata aggregazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) innesca lo stress ossidativo, che è uno dei precursori significativi di vari disturbi metabolici come cancro, diabete, problemi cardiovascolari, morbo di Alzheimer, ecc. Pertanto, l'utilizzo di antiossidanti è diventato un approccio olistico comune per prevenire o trattare tali condizioni nell'attuale pratica scientifica. Le attività antiossidanti degli estratti vegetali sono state riportate da un numero enorme di ricercatori[11-14]. Come approccio comune, il potenziale antiossidante degli estratti vegetali è generalmente dedicato al loro contenuto fenolico. Un ampio corpo di prove è disponibile nella letteratura scientifica che le specie di Cistus sono anche ricche di profili fenolici e alla fine hanno un notevole grado di attività antiossidante. Tuttavia, il concetto di biodisponibilità di queste sostanze fitochimiche nel corpo non è stato considerato nella maggior parte di questi studi.
È un fatto ben noto che le condizioni del tratto gastrointestinale influenzano i composti fenolici a causa di diverse condizioni di pH, azioni enzimatiche e microbiota. D'altra parte, le strutture chimiche dei composti fenolici e la matrice vegetale sono anche fattori importanti che influenzano la loro biodisponibilità [15]. Pertanto, nella presente indagine, il metodo di simulazione della digestione in vitro è stato applicato a tutti gli estratti per stimare la biodisponibilità del contenuto fenolico. Al fine di monitorare le transizioni, fenolico totale,flavonoide, l'acido fenolico e il contenuto di proantocianidina sono stati determinati in tutte le fasi della digestione. Inoltre, le attività antiossidanti degli estratti sono state studiate con metodi spettrofotometrici meccanicisticamente diversi per rivelare i loro profili di attività completi. I potenziali antiossidanti di tutti i campioni ottenuti dal processo di digestione sono stati studiati con DPPH e DMPD (scavenging dei radicali liberi), FRAP e CUPRAC (potenziale di riduzione dei metalli) e TOAC (totalecapacità antiossidante) saggi. In precedenza, salidroside, iperoside equercitrinasono stati determinati come flavonoidi marcatori delle specie di Cistus da Guzelmeric et al. [16] Pertanto, la determinazione qualitativa e quantitativa di questi glicosidi flavonoli è stata effettuata con il sistema di cromatografia a strato sottile ad alte prestazioni e sono stati stimati i loro indici di biodisponibilità.
Il diabete mellito (DM) è un disturbo metabolico comune ed è descritto da una diminuzione della secrezione di insulina da parte delle cellule β pancreatiche o da una mancanza di risposte del corpo all'insulina. Esistono due tipi di DM: insulino-dipendente (Tipo I) e non insulino-dipendente (Tipo II) [17]. Una delle strategie di trattamento per il DM di tipo II è quella di controllare l'iperglicemia postprandiale, che è definita come "un aumento significativo della concentrazione di zucchero nel sangue nel sangue dopo un pasto". Inibizione dei principali enzimi digestivi, tra cui o-amilasi ea-glucosidasi, è essenziale per controllare l'iperglicemia postprandiale. Nel sistema gastrointestinale, l'o-amilasi digerisce l'amido in zuccheri riducenti come maltodestrina, lattosio e maltosio e α-glucosidasi rompe questi zuccheri in glucosio. Pertanto, l'inibizione degli enzimi digestivi è considerata una possibile modalità d'azione per trattare l'iperglicemia postprandiale [18] D'altra parte, elevati livelli di glucosio nel sangue possono innescare la formazione di AGE che sono definiti come "composti formati a seguito della reazione di glicazione enzimatica (Maillard) tra zuccheri riducenti e proteine, acidi nucleici e lipidi". Un elevato accumulo di AGE nel corpo può indurre molte complicazioni diabetiche, tra cui nefropatia, neuropatia, retinopatia, ecc.[19]. Aminoguanidina, imagine e metformina è un esempio di inibitori sintetici per gli AGE, e acarbosio, miglitolo e voglibosio sono inibitori sintetici per gli enzimi digestivi e sono stati in uso negli ultimi decenni [20,21]. Tuttavia, studi clinici ed esperimenti in vivo hanno dimostrato gli effetti collaterali di questi inibitori sintetici, come epatotossicità, distensione addominale, flatulenza, meteorismo, anemia, vomito, insufficienza cardiaca, ecc. [21,22]. A causa degli effetti nocivi, diversi studi hanno coinvolto i potenziali inibitori degli estratti vegetali sugli AGE [23-25]. È stato riportato che i fitochimici, in particolare i composti fenolici come gli acidi fenolici, i flavonoidi eproantocianidine, ha inibito significativamente la formazione di AGE e le relative azioni enzimatiche, cioè α-amilasi e α-glucosidasi [26-28].
Poiché l'estrazione dell'acqua (infusione o decotto) è la tecnica di preparazione comune nella medicina tradizionale, questo studio è stato condotto sugli estratti acquosi delle specie di cisto turco prima e dopo la simulazione della digestione gastrointestinale in vitro. A questo proposito, i profili fenolici e i potenziali antiossidanti e antidiabetici degli estratti acquosi e dei loro metaboliti digestivi sono stati relativamente studiati. Secondo l'indagine di riferimento, le attività inibitorie degli estratti di Cistus sugli AGE sono state studiate per la prima volta in questo studio. Inoltre, l'analisi quantitativa dei flavonoidi marcatori è stata realizzata anche mediante analisi HPTLC. La tecnica di simulazione della digestione in vitro è stata applicata a tutti gli estratti per monitorare le alterazioni delle concentrazioni e dei profili di attività biologica dei composti fenolici nelle condizioni gastrointestinali.
2. Risultati
2.1. Stima del contenuto fenolico dei campioni
Secondo i risultati mostrati nella Tabella 1, l'estratto acquoso di C. saloifolius aveva un contenuto totale di flavonoidi, fenolici e acido fenolico più elevato rispetto ad altre specie studiate, mentre i campioni ND (non digeriti) di C.creticus e C.laurifolius possedevano il più alto contenuto di proantocianidina. La diminuzione più significativa è stata rilevata nel contenuto totale di proantocianidine di tutti gli estratti. Le quantità di proantocianidina dei campioni di IN (biodisponibili) non erano rilevabili in tutti gli estratti acquosi. Di conseguenza, il contenuto fenolico degli estratti acquosi è stato influenzato negativamente dalla procedura di simulazione della digestione umana in vitro.
Le abbreviazioni per i campioni sono ND: Non digerito; PG: Postgasttico; IN: Biodisponibile; BAvl: Indice di biodisponibilità; I risultati sono stati indicati come la media dei triplicati 士 deviazione standard (S.D.) e come mg di equivalenti di acido gallico (GAE) in 1 g di campione; i risultati sono stati espressi come media dei triplicati ± deviazione standard (S.D.) e come mg di quercetina equivalente (QE) in 1 g di campione; D I risultati sono stati espressi come media dei triplicati ± deviazione standard (S.D.) e come mg di acido caffeico equivalente (CAE) nel campione da 1 g; F I risultati sono stati espressi come media dei triplicati ± deviazione standard (S.D.) e come mg di catechina equivalente (CE)in 1 g di campione;* Abbreviazioni degli estratti acquosi: CCA per C. creticus, CLA per C.laurifolius, CMA per C.monspeliensis, CPA per C.parviflorus, CSA per C.salviifolius.Lettere diverse nella stessa riga indicano la significatività (p<>
Come presentato nella Tabella 2, il contenuto di salidroside e iperoside nell'estratto acquoso di C. salviifolius era relativamente più alto di quello delle altre specie, mentre la quercitrina non è stata trovata. D'altra parte, la quercitrina è stata trovata nella più alta concentrazione in tutti i campioni di simulazione dell'estratto acquoso di C.creticus, ma la sua concentrazione si è ridotta significativamente nei campioni biodisponibili. Inoltre, il cromatogramma HPTLC e gli spettri UV sovrapposti dei riferimenti e le macchie corrispondenti nelle tracce di tutti gli estratti sono stati presentati nella Figura 1.
Le abbreviazioni per i campioni sono ND: Non digerito; PG: Postgastrico; IN: Biodisponibile; BAvI: Indice di biodisponibilità; I risultati sono stati somministrati sotto forma di estratto secco mg/g e gli esperimenti sono stati eseguiti indipendentemente tre volte diverse;* Abbreviazioni degli estratti acquosi: CCA per CC. creticus, CLA per C. laurifolius, CMA per C.monspeliensis, CPA per C.parviflorus, CSA per C.salviifolius.Lettere diverse nella stessa riga indicano il significato (p<>
Figura 1. (A) Sovrapporre gli spettri UV di salidroside e le macchie corrispondenti nelle tracce di tutti gli estratti. (B) Sovrapporre gli spettri UV dell'iperoside e le macchie corrispondenti nelle tracce di tutti gli estratti. (C) Sovrapporre gli spettri UV della quercitrina e le macchie corrispondenti nelle tracce di tutti gli estratti. (D) Cromatogrammi HPTLC di:1.CCA ND,2.CCA PG,3.CCA IN,4.CLA ND,5.CLA PG,6.CLA IN,7.Tiliroside (Rf ≈0.65),8.Idrossido (Rf ≈0.35),9.Quercitrin (Rf≈0.45),10.CMA ND,11.CMAPG,12.CMAIN,13.CPAND,14.CPAPG,15.CPAIN,16.CSAND,17.CSAPG,18.CSAIN. Mobilephase:EtOAc/CHCl2/CHCOOH/HCOOH/H2O(100:25:10:10:10:10):11);D erivatizzazione: reagente NPR. Visualizzazione: 366 nm.
2.2.Stima dell'attività antiossidante dei campioni
Come presentato nella Tabella 3, i campioni biodisponibili di estratti di Cisto hanno mostrato un'attività antiossidante di scavenging radicale più debole rispetto alle loro controparti non digerite e post-gastriche. I campioni ND e PG di tutti gli estratti acquosi hanno mostrato una significativa attività di scavenging DPPHradical e possedevano valori ECso inferiori rispetto al composto di riferimento BHT (valore ECso: 5,83±0,2 μg / mL). Tuttavia, tutti gli estratti hanno mostrato un'attività di scavenging radicale DMPD più debole rispetto al composto di riferimento Trolox (5,82±0,37 μg / mL).ND, PG e IN campioni di CPA possedevano una migliore attività DMPD rispetto ai campioni di altri estratti.
Le abbreviazioni per i campioni sono ND: Non digerito; PG: Postgastrico; IN: Biodisponibile; BAvI: Indice di biodisponibilità; I risultati sono stati presentati come ECso in equivalenti μg/mL e gli esperimenti sono stati eseguiti indipendentemente tre volte diverse. Il valore ECso del composto di riferimento "BHT" nell'attività di scavenging DPPH è stato determinato come 5,83±0,2 ug/mL; C I risultati sono stati presentati come equivalenti EC50in μg/mL e gli esperimenti sono stati eseguiti indipendentemente tre volte diverse. Il valore ECso del composto di riferimento Trolox nell'attività di scavenging DMPD è stato determinato come 5,82±0,37 μg/mL; P I risultati sono stati espressi come equivalenti mM FeSO4 in un campione da 1g e gli esperimenti sono stati eseguiti indipendentemente tre volte diverse. L'attività FRAP del composto di riferimento "BHT" è stata rilevata come campione 4.06±0.42mM FeSO4 eq. in1 g; F I risultati sono stati forniti come mg di acido ascorbico equivalente (AAE) in un campione da 1 g e gli esperimenti sono stati eseguiti indipendentemente tre volte diverse; i risultati sono stati dati come mg di acido ascorbico equivalente (AAE)in 1 semplice e gli esperimenti sono stati eseguiti indipendentemente tre volte diverse;*Abbreviazioni degli estratti acquosi: CCA per C. creticus, CLA per C. laurifolius, CMA per C.monspeliensis, CPA per C.parviflorus, CSA per C.salviifolius. Lettere diverse nella stessa riga indicano il significato (p<>
Simile ai saggi di attività di scavenging radicale, i campioni biodisponibili di estratti di Cistus hanno anche mostrato attività antiossidanti totali e riducenti i metalli più deboli rispetto ai campioni non digeriti e post-gastrici. Tutti i campioni ND degli estratti hanno mostrato una significativa attività antiossidante di riduzione ferrica, che era più forte del composto di riferimento BHT (equivalente a 4,06±0,42 mM FeSO4). Tra i campioni PG, solo CSA (equivalente 44±0,16 mMFeSO4) aveva un'attività migliore del BHT. Nel test CUPRAC, i campioni ND e PG di CSA sono stati rilevati come i più potenti tra i campioni di altre specie. Discretamente, il campione IN di CCA aveva una migliore attività CUPRAC rispetto ai campioni biodisponibili di altri estratti acquosi.
2.3.Attività di inibizione enzimatica correlata al diabete
Come indicato nella Tabella 4, l'attività inibitoria enzimatica dipendente dalla concentrazione è stata osservata in tutti gli estratti acquosi. Mentre i campioni ND di CPA e CSA (75,89%±0,62,80,34%±0,19, rispettivamente) hanno mostrato un'attività inibitoria della α-amilasi leggermente più elevata rispetto all'acarbosio (75,80% ±0,02) alla concentrazione di 1 mg / mL; solo il campione ND di CSA ha mostrato un'attività inibitoria della α-glucosidasi più elevata rispetto al composto di riferimento quercetina in entrambe le concentrazioni.
Le abbreviazioni per i campioni sono ND: Non digerito; PG: Postgastiico; IN: Biodisponibile; BAvl: Indice di biodisponibilità; I risultati sono stati indicati come la media dei triplicati ± deviazione standard (S.D.) e l'acarbosio 'è stato utilizzato come gruppo di controllo con inibizione del 75,8±0,02% a 1 mg / mL, inibizione del 65,45±0,01% a 0,5 mg / mL; I risultati sono stati espressi come media dei triplicati ± deviazione standard (S.D.) e la quercetina è stata utilizzata come gruppo di controllo con inibizione dell'80,4±0,03% a 1 mg/mL, inibizione del 69,t66±0,05% a 0,5 mg/mL; D I risultati sono stati espressi come media dei triplicati ± deviazione standard (S.D.) e la quercetina è stata utilizzata come gruppo di controllo con inibizione dell'89,33±3,47% a1 mg/mL,72,03±3,04% di inibizione a 0,5 mg/ml;* Abbreviazioni degli estratti acquosi: CCA per C.creticus,CLA per C.laurifolius,CMA per C.monspeliensis, CPA per C.parviflorus,CSA per C.salviifolius.Lettere diverse nella stessa riga indicano significato (p<>
Questo articolo è estratto da Molecole 2021, 26, 5322. https://doi.org/10.3390/molecules26175322 https://www.mdpi.com/journal/molecules
