Взаимодействие полифенолов пищи с белками: перспективы диетотерапии метаболического синдрома и сахарного диабета 2-го типа

Авторы:
  • В. К. Мазо
    ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр питания и биотехнологии», Россия, Москва
  • Н. А. Петров
    ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр питания и биотехнологии», Россия, Москва
  • В. А. Саркисян
    ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр питания и биотехнологии», Россия, Москва
  • А. А. Кочеткова
    ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр питания и биотехнологии», Россия, Москва
Журнал: Проблемы эндокринологии. 2018;64(4): 252-257
Просмотрено: 831 Скачано: 8
Использование природных минорных биологически активных компонентов пищи — флавоноидов в качестве функциональных пищевых ингредиентов (ФПИ) специализированных пищевых продуктов (СПП) представляется перспективным направлением в профилактике и диетотерапии нарушений углеводного и липидного обмена при метаболическом синдроме и сахарном диабете 2-го типа. На результаты клинических исследований может существенно влиять низкая биодоступность полифенольных соединений, не позволяющая в ряде случаев достигать благоприятных эффектов. Соответственно, проблема повышения биодоступности флавоноидов — магистральное направление в создании высокоэффективных антидиабетических СПИ. В данном обзоре рассмотрено взаимодействие белков с полифенольными соединениями с точки зрения возможности защиты полифенолов от деградации в пищеварительном тракте, повышения их стабильности и фармакологической активности. В отечественной литературе вопросы взаимодействия полифенолов с пищевыми белками, пищеварительными ферментами и клеточными транспортерами белковой природы в ЖКТ отражены недостаточно. Для прогнозирования возможного изменения биодоступности как белков, так и полифенолов, представляют существенный интерес исследования природы их взаимодействий на молекулярном уровне и соответствующих структурных изменений. Связывание полифенолов белками зависит от первичной структуры белковой макромолекулы, пространственного распределения аминокислотных остатков, ответственных за связывание полифенолов, и ряда условий такого взаимодействия.
Ключевые слова:
  • полифенолы
  • белки
  • флавоноиды
  • биодоступность
  • диетотерапия
  • сахарный диабет 2-го типа
  • метаболический синдром

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Мазо В.К., Петров Н.А., Саркисян В.А., Кочеткова А.А. Взаимодействие полифенолов пищи с белками: перспективы диетотерапии метаболического синдрома и сахарного диабета 2-го типа. Проблемы эндокринологии. 2018;64(4):252-257. https://doi.org/10.14341/probl8774

Список литературы:

  1. Тараховский Ю.С., Ким Ю.А., Абдрасилов Б.С., Музафаров Е.Н. Флавоноиды: биохимия, биофизика, медицина. — Пущино: Synchrobook; 2013.
  2. Тутельян В.А., Шарафетдинов Х.Х., Кочеткова А.А. Теоретические и практические аспекты диетотерапии при сахарном диабете 2-го типа. — М.: Библио-Глобус; 2016. doi:10.18334/9785990927896
  3. Растительные источники фитонутриентов для специализированных пищевых продуктов антидиабетического действия. / Под ред. Тутельяна В.А., Киселевой Т.Л., Кочетковой А.А. — М.: Библио-Глобус; 2016.
  4. Lewandowska U, Szewczyk K, Hrabec E, et al. Overview of metabolism and bioavailability enhancement of polyphenols. J Agric Food Chem. 2013;61(50):12183-12199. doi:10.1021/jf404439b
  5. Bohn T. Dietary factors affecting polyphenol bioavailability. Nutr Rev. 2014;72(7):429-452. doi:10.1111/nure.12114
  6. Berry SEE, Tydeman EA, Lewis HB, et al. Manipulation of lipid bioaccessibility of almond seeds influences postprandial lipemia in healthy human subjects. Am J Clin Nutr. 2008;88(4):922-929. doi:10.1093/ajcn/88.4.922
  7. Rein MJ, Renouf M, Cruz-Hernandez C, et al. Bioavailability of bioactive food compounds: a challenging journey to bioefficacy. Br J Clin Pharmacol. 2013;75(3):588-602. doi:10.1111/j.1365-2125.2012.04425.x
  8. Neilson AP, Ferruzzi MG. Influence of formulation and processing on absorption and metabolism of Flavan-3-ols from tea and cocoa. Annu Rev Food Sci Technol. 2011;2:125-151. doi:10.1146/annurev-food-022510-133725
  9. Bandyopadhyay P, Ghosh AK, Ghosh C. Recent developments on polyphenol-protein interactions: effects on tea and coffee taste, antioxidant properties and the digestive system. Food Funct. 2012;3(6):592-605. doi:10.1039/c2fo00006g
  10. Poncet-Legrand C, Gautier C, Cheynier V, Imberty A. Interactions between flavan-3-ols and poly(l-proline) studied by isothermal titration calorimetry: effect of the tannin structure. J Agric Food Chem. 2007;55(22):9235-9240. doi:10.1021/jf071297o
  11. Wang X, Ho Ct, Huang Q. Investigation of adsorption behavior of (–)–epigallocatechin gallate on bovine serum albumin surface using quartz crystal microbalance with dissipation monitoring. J Agric Food Chem. 2007;55(13):4987-4992. doi:10.1021/jf070590l
  12. Wang Sh, Liu Ff, Dong XY, Sun Y. Thermodynamic analysis of the molecular interactions between amyloid beta-peptide 42 and (–)–epigallocatechin-3-gallate. J Phys Chem B. 2010;114(35):11576-11583. doi:10.1021/jp1001435
  13. CN NS-K, St-Louis C, Beauregard M, et al. Resveratrol binding to human serum albumin. J Biomol Struct Dyn. 2006;24(3):277-283. doi:10.1080/07391102.2006.10507120
  14. Rawel HM, Rohn S, Kroll J. Influence of a sugar moiety (rhamnosylglucoside) at 3-o position on the reactivity of quercetin with whey proteins. Int J Biol Macromol. 2003;32(3-5):109-120. doi:10.1016/S0141-8130(03)00044-8
  15. Rawel HM, Rohn S, Kruse H-P, Kroll J. Structural changes induced in bovine serum albumin by covalent attachment of chlorogenic acid. Food Chem. 2002;78(4):443-455. doi:10.1016/s0308-8146(02)00155-3
  16. Canon F, Ballivian R, Chirot F, et al. Folding of a salivary intrinsically disordered protein upon binding to tannins. J Am Chem Soc. 2011;133(20):7847-7852. doi:10.1021/ja200534f
  17. Victor De F, Nuno M. Protein/polyphenol interactions: past and present contributions. Mechanisms of astringency perception. Curr Org Chem. 2012;16(6):724-746. doi:10.2174/138527212799958002
  18. Kanakis CD, Hasni I, Bourassa P, et al. Milk beta-lactoglobulin complexes with tea polyphenols. Food Chem. 2011;127(3):1046-1055. doi:10.1016/j.foodchem.2011.01.079
  19. Hasni I, Bourassa P, Hamdani S, et al. Interaction of milk α- and b-caseins with tea polyphenols. Food Chem. 2011;126(2):630-639. doi:10.1016/j.foodchem.2010.11.087
  20. Soares S, Mateus N, Freitas V. Interaction of different polyphenols with bovine serum albumin (BSA) and human salivary alpha-amylase (HSA) by fluorescence quenching. J Agric Food Chem. 2007;55(16):6726-6735. doi:10.1021/jf070905x
  21. Abe I, Seki T, Umehara K, et al. Green tea polyphenols: novel and potent inhibitors of squalene epoxidase. Biochem Biophys Res Commun. 2000;268(3):767-771. doi:10.1006/bbrc.2000.2217
  22. Bertoldi M, Gonsalvi M, Voltattorni CB. Green tea polyphenols: novel irreversible inhibitors of dopa decarboxylase. Biochem Biophys Res Commun. 2001;284(1):90-93. doi:10.1006/bbrc.2001.4945
  23. Ghosh KS, Maiti TK, Dasgupta S. Green tea polyphenols as inhibitors of ribonuclease A. Biochem Biophys Res Commun. 2004;325(3):807-811. doi:10.1016/j.bbrc.2004.10.116
  24. Huang H, Kwok K-C, Liang H. Effects of tea polyphenols on the activities of soybean trypsin inhibitors and trypsin. J Sci Food Agric. 2004;84(2):121-126. doi:10.1002/jsfa.1610
  25. Williams LK, Li C, Withers SG, Brayer GD. Order and disorder: differential structural impacts of myricetin and ethyl caffeate on human amylase, an antidiabetic target. J Med Chem. 2012;55(22):10177-10186. doi:10.1021/jm301273u
  26. Yoshikawa M, Shimoda H, Nishida N, et al. Salacia reticulata and its polyphenolic constituents with lipase inhibitory and lipolytic activities have mild antiobesity effects in rats. J Nutr. 2002;132(7):1819-1824. doi:10.1093/jn/132.7.1819
  27. Sergent T, Vanderstraeten J, Winand J, et al. Phenolic compounds and plant extracts as potential natural anti-obesity substances. Food Chem. 2012;135(1):68-73. doi:10.1016/j.foodchem.2012.04.074
  28. Ivanov SA, Nomura K, Malfanov IL, et al. Isolation of a novel catechin from bergenia rhizomes that has pronounced lipase-inhibiting and antioxidative properties. Fitoterapia. 2011;82(2):212-218. doi:10.1016/j.fitote.2010.09.013
  29. Nakai M, Fukui Y, Asami S, et al. Inhibitory effects of oolong tea polyphenols on pancreatic lipase in vitro. J Agric Food Chem. 2005;53(11):4593-4598. doi:10.1021/jf047814+
  30. Wu X, He W, Yao L, et al. Characterization of binding interactions of (–)–epigallocatechin-3-gallate from green tea and lipase. J Agric Food Chem. 2013;61(37):8829-8835. doi:10.1021/jf401779z
  31. Lo Piparo E, Scheib H, Frei N, et al. Flavonoids for controlling starch digestion: structural requirements for inhibiting human alpha-amylase. J Med Chem. 2008;51(12):3555-3561. doi:10.1021/jm800115x
  32. Raghavendra MP, Kumar PR, Prakash V. Mechanism of inhibition of rice bran lipase by polyphenols: a case study with chlorogenic acid and caffeic acid. J Food Sci. 2007;72(8):E412-E419. doi:10.1111/j.1750-3841.2007.00488.x
  33. Naz S, Siddiqi R, Dew TP, Williamson G. Epigallocatechin-3-gallate inhibits lactase but is alleviated by salivary proline-rich proteins. J Agric Food Chem. 2011;59(6):2734-2738. doi:10.1021/jf103072z
  34. Castro-Acosta ML, Smith L, Miller RJ, et al. Drinks containing anthocyanin-rich blackcurrant extract decrease postprandial blood glucose, insulin and incretin concentrations. J Nutr Biochem. 2016;38:154-161. doi:10.1016/j.jnutbio.2016.09.002
  35. Guasch L, Sala E, Ojeda MJ, et al. Identification of novel human dipeptidyl Peptidase-IV inhibitors of natural origin (Part II): in silico prediction in antidiabetic extracts. Plos One. 2012;7(9):E44972. doi:10.1371/journal.pone.0044972
  36. Drucker DJ. The biology of incretin hormones. Cell Metab. 2006;3(3):153-165. doi:10.1016/j.cmet.2006.01.004
  37. Guasch L, Ojeda MJ, Gonzalez-Abuin N, et al. Identification of novel human dipeptidyl peptidase-IV inhibitors of natural origin (Part I): virtual screening and activity assays. Plos One. 2012;7(9):E44971. doi:10.1371/journal.pone.0044971
  38. Fan J, Johnson MH, Lila MA, et al. Berry and citrus phenolic compounds inhibit dipeptidyl peptidase IV: implications in diabetes management. Evid Based Complement Alternat Med. 2013;2013: 479505. doi:10.1155/2013/479505
  39. Castro-Acosta ML, Stone SG, Mok JE, et al. Apple and blackcurrant polyphenol-rich drinks decrease postprandial glucose, insulin and incretin response to high-carbohydrate meal in healthy men and women. J Nutr Biochem. 2017;49:53-62. doi:10.1016/j.jnutbio.2017.07.013
  40. Brand W, Van der Wel PA, Rein MJ, et al. Metabolism and transport of the citrus flavonoid hesperetin in CACO-2 cell onolayers. Drug Metab Dispos. 2008;36(9):1794-1802. doi:10.1124/dmd.107.019943
  41. Englund G, Rorsman F, Ronnblom A, et al. Regional levels of drug transporters along the human intestinal tract: co-expression of ABC and SLC transporters and comparison with CACO-2 cells. Eur J Pharm Sci. 2006;29(3-4):269-277. doi:10.1016/j.ejps.2006.04.010
  42. Del Rio D, Borges G, Crozier A. Berry flavonoids and phenolics: bioavailability and evidence of protective effects. Br J Nutr. 2010;104 Suppl 3:S67-S90. doi:10.1017/s0007114510003958
  43. Manach C, Donovan JL. Invited review. Free Radic Res. 2004;38(8):771-785. doi:10.1080/10715760410001727858
  44. Viskupičová J, Ondrejovič M, Šturdík E. Bioavailability and metabolism of flavonoids. J Food Nutr Res. 2008;47(4):151-162.
  45. Morris ME, Zhang S. Flavonoid-drug interactions: effects of flavonoids on ABC transporters. Life Sci. 2006;78(18):2116-2130. doi:10.1016/j.lfs.2005.12.003
  46. Scheepens A, Tan K, Paxton JW. Improving the oral bioavailability of beneficial polyphenols through designed synergies. Genes Nutr. 2010;5(1):75-87. doi:10.1007/s12263-009-0148-z
  47. Hong J, Lambert JD, Lee S-H, et al. Involvement of multidrug resistance-associated proteins in regulating cellular levels of (–)–epigallocatechin-3-gallate and its methyl metabolites. Biochem Biophys Res Commun. 2003;310(1):222-227. doi:10.1016/j.bbrc.2003.09.007
  48. Stalmach A, Edwards CA, Wightman JD, Crozier A. Colonic catabolism of dietary phenolic and polyphenolic compounds from concord grape juice. Food Funct. 2013;4(1):52-62. doi:10.1039/c2fo30151b
  49. Eid HM, Wright ML, Anil Kumar NV, et al. Significance of microbiota in obesity and metabolic diseases and the modulatory potential by medicinal plant and food ingredients. Front Pharmacol. 2017;8:387. doi:10.3389/fphar.2017.00387
  50. Roowi S, Stalmach A, Mullen W, et al. Green tea flavan-3-ols: colonic degradation and urinary excretion of catabolites by humans. J Agric Food Chem. 2010;58(2):1296-1304. doi:10.1021/jf9032975
  51. Aura A-M. Microbial metabolism of dietary phenolic compounds in the colon. Phytochem Rev. 2008;7(3):407-429. doi:10.1007/s11101-008-9095-3
  52. Simmering R, Pforte H, Jacobasch G, Blaut M. The growth of the elavonoid-degrading intestinal bacterium, eubacterium ramulus, is stimulated by dietary flavonoids in vivo. Fems Microbiol Ecol. 2002;40(3):243-248. doi:10.1111/j.1574-6941.2002.tb00957.x
  53. Han Y, Haraguchi T, Iwanaga S, et al. Consumption of some polyphenols reduces fecal deoxycholic acid and lithocholic acid, the secondary bile acids of risk factors of colon cancer. J Agric Food Chem. 2009;57(18):8587-8590. doi:10.1021/jf900393k
  54. Ajazuddin, Saraf S. Applications of novel drug delivery system for herbal formulations. Fitoterapia. 2010;81(7):680-689. doi:10.1016/j.fitote.2010.05.001
  55. Gonzales GB, Smagghe G, Grootaert C, et al. Flavonoid interactions during digestion, absorption, distribution and metabolism: a sequential structure-activity/property relationship-based approach in the study of bioavailability and bioactivity. Drug Metab Rev. 2015;47(2):175-190. doi:10.3109/03602532.2014.1003649