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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.64.2021.tde-26042023-140330
Document
Author
Full name
Daniel Vieira de Morais
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2021
Supervisor
Committee
Alencar, Severino Matias de (President)
Ikegaki, Masaharu
Melo, Priscilla Siqueira
Rosso, Veridiana Vera de
Title in English
Transepithelial transport of isoflavonoids from Brazilian red propolis in Caco-2 cell monolayers
Keywords in English
Antioxidant compounds
in vitro digestion
Propolis
Abstract in English
The study of natural products in Brazil provides relevant information on plant species and raw materials, which can be used sustainably to benefit society while supporting several development programs for biodiversity conservation. Over the past years, several studies have elucidated the mechanisms underlying the overproduction of free radicals and oxidative stress in systemic diseases. To overcome this issue, naturally-occurring bioactive compounds (e.g., polyphenols) have been shown to be effective as ROS/RNS scavengers. Among them, Brazilian Red Propolis (BRP) extract and its isolated isoflavones were shown to have a remarkable antioxidant capacity, even though their potential bioactivity after human consumption remains largely unknown. In the first study, we investigated the best extraction conditions for recovery of phenolic compounds with antioxidant activity from BRP extracts. LC-QTOF-ESI-MS/MS analysis was used in negative mode to identify the extract composition. In the second study, the optimized BRP extract was examined for its ROS/RNS scavenging capacity throughout gastrointestinal digestion and absorption across Caco-2 cell monolayers. Our findings revealed that the optimal extraction conditions were 90 % ethanol at 80 °C for 30 min. Interestingly, thirteen substances were tentatively identified for the first time in BRP, including four flavones (tricin; genkwanin; hispidulin and 8-Hydroxy-5-methoxyflavanone), one flavanol (7-Hydroxy-6-methoxydihydroflavonol), two flavanones (5,6-Dihydroxy-3,4-dimethoxyflavanone and 6-Hydroxyflavanone), two chalcones (2,4-Dihydroxychalcone and 2,6-dihydroxy-4-methoxydihydrochalcone) and four isoflavonoids (dihydrobiochanin A, dimethyl medicarpin, 5,4Dihydroxy7methoxyisoflavone and 3,9-Dimethoxypterocarpan). In the gastrointestinal model, a significant decrease in the amount of phenolic compounds in the BRP extract was observed throughout different digestion phases as well as in the antioxidant capacity. Eleven compounds could be absorbed through Caco-2 monolayers, which showed significant peroxyl radical (ROO) scavenging activity. Due to the complexity of the human gastrointestinal system, further studies will be necessary to understand the contribution of other variables, such as the presence of colonic bacteria, to the absorption of the flavonoids present in the BRP extract. This is a pioneer study using an in vitro digestion/Caco-2 cell model to evaluate the antioxidant activity of an optimized BRP extract. Collectively, our findings provide important insights to understand the bioavailability of bioactive compounds from propolis and other natural products
Title in Portuguese
Transporte transepitelial de isoflavonoides de própolis vermelha brasileira através de monocamadas de células Caco-2
Keywords in Portuguese
Compostos antioxidantes
Digestão in vitro
Própolis
Abstract in Portuguese
O estudo dos produtos naturais presentes no Brasil não só fornece informações relevantes sobre espécies e /ou materiais que apresentam potencial para serem sustentavelmente usados pela sociedade, mas também contribuem para os programas de políticas de conservação da biodiversidade. Nos últimos anos, os avanços científicos puderam descrever e elucidar os mecanismos envolvidos no processo de produção de radicais livres e estresse oxidativo em doenças sistemáticas, ocasionando, consequentemente, um aumento nas pesquisas direcionadas ao estudo de substâncias bioativas, principalmente polifenóis, presentes em produtos com capacidade sequestrante de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio ROS/RNS. Extratos de própolis vermelha brasileira (EEP) e suas isoflavonas isoladas têm se destacado por suas intrínsecas capacidades antioxidantes. Ainda assim, desconhece-se o potencial da sua bioatividade após o seu consumo. No primeiro estudo, foi investigada a melhor condição de extração para obtenção dos compostos fenólicos com atividade antioxidante em EEP. Além disso, LC-QTOF-ESI-MS/MS em modo negativo foi utilizado para identificar sua composição química. No segundo estudo, os EEP otimizados foram avaliados em relação à sua capacidade de sequestro de ROS / RNS ao longo da digestão gastrointestinal e absorção através de monocamadas de células Caco-2. Os resultados revelaram como a condição ideal para extração: etanol 90% a 80 ° C durante 30 min. Curiosamente, treze substâncias foram identificadas pela primeira vez em EEP, incluindo quatro flavonas (Tricina; genkwanin; hispidulina e 8-hidroxi-5-metoxiflavona), um flavanol (7-hidroxi-6-metoxididroflavonol), duas flavanonas (5,6- Diidroxi-3', 4'-dimetoxiflavanona e 6-hidroxiflavanona), duas chalconas (2', 4'-Diidroxichalcona e 2 ', 6'-dihidroxi-4'-metoxididrocalcona) e quatro isoflavonoides (Diidrobiochanina A, dimetil medicarpina, 5, 4 Diidroxi 7 metoxiisoflavona e 3,9-Dimetoxipterocarpan). No ensaio gastrointestinal, foi observado que a composição fenólica do EEP diminuiu significativamente ao longo das diferentes fases da digestão. Contudo, a capacidade antioxidante para todas as frações foi mantida. Onze compostos foram absorvidos através da monocamada de células Caco-2. Além disso, a bioatividade foi detectada pelo sequestro do radical peroxil (ROO). Considerando a complexidade do sistema gastrointestinal humano, novos estudos precisam ser realizados com a finalidade de compreender os efeitos de outras variáveis, como bactérias presentes cólon, por exemplo, durante a absorção dos flavonoides identificados neste trabalho. Uma vez que esse é o primeiro estudo a avaliar a capacidade antioxidante de EEP utilizando um sistema de digestão in vitro/Caco-2 células, os resultados aqui apresentados fornecem um insight às pesquisas sobre biodisponibilidade de compostos bioativos presentes em própolis e produtos naturais
 
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Publishing Date
2023-05-24
 
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