Summary

Extractie en zuivering van polyfenolen uit bevroren gedroogde bessenpoeder voor de behandeling van vasculaire gladde spiercellen<em> In Vitro</em

Published: July 05, 2017
doi:

Summary

In dit werk wordt een stap-voor-stap methode beschreven om polyphenolrijke extracten uit gevriesdroogd bessenpoeder te bereiden. Daarnaast biedt het een grondige beschrijving van hoe deze polyphenol-rijke extracten in celkweek kunnen worden gebruikt in aanwezigheid van vasculaire gladde spiercellen (VSMC's) van het peptidehormoon-angiotensine II (Ang II).

Abstract

Epidemiologische studies geven aan dat verhoogde flavonoïdale inname correleert met verminderde sterfte door hart- en vaatziekten (CVD) in de Verenigde Staten (VS) en Europa. Bessen worden in de VS veel gebruikt en hebben een hoge polyfenolische inhoud. Polyfenolen zijn aangetoond dat ze met veel moleculaire doelen interageren en veel positieve biologische functies uitoefenen, waaronder antioxidant, anti-inflammatoire en cardioprotectieve effecten. Polyfenolen geïsoleerd van blackberry (BL), framboos (RB) en zwarte frambozen (BRB) verminderen oxidatieve stress en cellulaire senescentie in reactie op angiotensine II (Ang II). Dit werk geeft een gedetailleerde omschrijving van het protocol dat wordt gebruikt om de polyfenol extracten uit vriesgedroogde bessen te bereiden. Polyfenol-extracties uit bevroren gedroogde bessenpoeder werden uitgevoerd met behulp van 80% waterige ethanol en een met behulp van ultrasoon geassisteerde extractiemethode. Het ruwe extract werd verder gezuiverd en gefractioneerd onder toepassing van chloroform en ethylacetaat,respectievelijk. De effecten van zowel ruwe als gezuiverde extracten werden getest op vasculaire gladde spiercellen (VSMC's) in cultuur.

Introduction

Polyfenolen zijn verbindingen die tenminste één fenolische ring in hun structuur bevatten en in overvloed aanwezig zijn in het plantenrijk 1 . Mense hebben voor millennia planten verbruikt voor medicinale doeleinden zonder zich bewust te zijn van het bestaan ​​van dergelijke verbindingen 2 . Veel groenten en fruit hebben sommige gedeelde polyfenolische verbindingen, zij het met verschillende hoeveelheden, waaronder flavonoïden, stilbenen en fenolzuren 3 . Hoewel polyfenolen vaak geassocieerd worden met kleurrijke groenten en fruit, is dit niet strikt waar. Zeaxanthine en xanthine zijn bijvoorbeeld aanwezig in groenten die niet zeer kleurrijk zijn, zoals uien en knoflook, die uit de familie van scallions zijn en in verband staan ​​met tal van voordelen voor de gezondheid 4 . Afgezien van geassocieerd met verschillende gezondheidsvoordelen 5 , dienen polyfenolen ook planten door ze te beschermen tegen insecten enD ultraviolette straling 2 . Polyfenolen komen vaak voor in het menselijke dieet en worden beschouwd als krachtige antioxidanten, omdat ze Reactieve Zuurstof Soorten (ROS) 6 , 7 , 8 kunnen afscheiden. Ze hebben ook anti-inflammatoire 9 , antimicrobiële 10 , anti-hypertensieve 11 en anti-carcinogene 12 , 13 eigenschappen.

Epidemiologische studies tonen een omgekeerde associatie tussen de consumptie van flavonoïden en cardiovasculaire aandoeningen (CVD) 16 , 17 en mortaliteit 14 , 15 . Bessen worden in de VS veel gebruikt en hebben grote hoeveelheden polyfenolen, waaronder flavonoïden. Bijvoorbeeld, consumptie van blackberry (BL) sap (300 ML / d) gedurende acht weken significant verminderde systolische bloeddruk bij dyslipidemische patiënten 18 . Jeong et al. 19 meldde dat prehypnotherapie mannen en vrouwen die 2,5 g zwarte frambozen (BRB) per dag consumeren, een lagere 24 uur en nachtelijke bloeddruk hadden vergeleken met die van een placebo. Frambozen (RB) daalden de bloeddruk terwijl de expressie van superoxide dismutase (SOD) bij spontane hypertensieve ratten 20 werd verhoogd. Recent is aangetoond dat BL, RB en BRB de niveaus van ROS en senescentie verminderen die geïnduceerd worden door angiotensine II (Ang II) in Vascular Smooth Muscle Cells (VSMCs) 21 . Daarnaast verminderde de anthocyanine fractie van BL extract de expressie van induceerbaar stikstofoxide synthase (iNOS) en remde de activiteit van Nuclear Factor kappa B (NF-KB) en extracellulaire signaal-gereguleerde kinase (ERK) in lipopolysaccharide (LPS) gestimuleerde J774 cellenAss = "xref"> 22. BRB-extracten verlaagden de in vitro 23 NF-KB activatie en cyclooxygenase 2 (COX-2) expressie, verbeterde het lipide profiel en verhinderde atherosclerose lesievorming bij muizen die een vet vet dieet 24 voerden. Anthocyaninen, die de meest voorkomende flavonoïden in bessen worden beschouwd, moduleren de ontstekingsreactie in LPS-gestimuleerde RAW 264.7 macrofagen door de productie van Tumor Necrosis Factor alpha (TNF-α) 25 te verminderen en de proliferatie en migratie van VSMCs 26 te verminderen .

Aangezien er belangstelling is voor het begrijpen van de rol van polyfenolen bij de gezondheid en de ziekte van de mens, is het belangrijk om de extractiemethode te optimaliseren. Oplosmiddelwinning wordt daarvoor veel gebruikt, omdat het kosteneffectief en makkelijk reproduceerbaar is. In deze studie werd een oplosmiddelxtractie gebruikt met ethanol, samen met een ultrasoon geassisteerde extractioN methode, die is aangepast uit Kim en Lee 27 . De zuivering en fractionering van ruwe extracten (CE) onder toepassing van chloroform en ethylacetaat werden uitgevoerd ter verkrijging van de gezuiverde extract (PE) fractie die werd aangepast uit Queires et al. 28 . Bovendien werden de werkzaamheid van ruwe versus gezuiverde polyfenol-extracten van BL vergeleken bij het reduceren van de basale fosforylering van ERK1 / 2, en representatieve voorbeelden van het remmende effect van gezuiverd BL-polyfenol-extract op Ang II-geïnduceerde signaleringsreducties in VSMC's werden verschaft.

Protocol

1. Bereiding van reagentia Bereid 80% ethanol (100 ml) door 80 ml absolute ethanol (moleculaire biologiegraad) en 20 ml steriel water van celkweekgraad te mengen. Voor het bereiden van polyphenol extract (10 mg / ml) weeg 10 mg CE of PE. Voeg 1 ml gewone Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) onder een celkweekkap toe. Vortex de oplossing. Aliquot in 200 μl porties en opslaan bij -20 ° C. Bereid lysisbuffer op. Voeg 5 ml 1 M HEPES-voorraadoplossing toe (pH 7,4; 50 mM defini…

Representative Results

Er is eerder aangetoond dat polyphenol-extracten geïsoleerd van BL, RB en BRB de senescentie van VSMC's verminderen in reactie op Ang II 21 . Er is aangetoond dat deze gezuiverde polyfenol extracten Ang II signalering moduleren door de fosforylering van Akt, p38 Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) en ERK1 / 2 te reduceren. BL voorkomt senescentie door de expressie van het NADPH-oxidase (Nox) 1 te verminderen, een enzym dat superoxideanionen produceert en …

Discussion

Polyfenolen geïsoleerd uit bessen bevatten duidelijke composities. Het hier beschreven ethanol-gebaseerde extractieprotocol is toegestaan ​​voor het identificeren van verschillende niveaus van fenolzuren en flavonoïden die aanwezig zijn in ruwe en gezuiverde polyfenol-extracten van BL ( tabel 1 ). CE was verrijkt in gallinezuur, ferulzuur, 4-0-caffeoylchinezuur en 5-0-caffeoylchinezuur. Het zuiveringsproces heeft de niveaus van gallinezuur en p-coumaarzuur niet significant veranderd. Het verhoogde…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk werd gefinancierd door de American Heart Association (14GRNT20180028) en de Florida State University Council for Research and Creativity (COFRS).

Materials

Angiotensin II Sigma-Aldrich, Inc. A9525-10MG Treatment of VSMCs
β-actin Sigma-Aldrich, Inc. A2228 Primary antibody (1:5000)
Blackberry fruit Mercer Foods Freeze-dried blackberry powder
Catalase  Calbiochem 219010 Primary antibody (1:1000)
Chloroform Biotech Grd, Inc. 97064-678 Preparation of purified polyphenol extracts
DMEM Mediatech, Inc. 10-014-CV Culture of VSMCs
Ethanol (absolute molecular biology grade) Sigma-Aldrich, Inc. E7023-500ML Preparation of polyphenol extracts 
Ethylacetate Sigma-Aldrich, Inc. 439169 Preparation of purified polyphenol extracts
ERK1/2 Cell Signaling Technology, Inc. 9102S Primary antibody (1:500)
EDTA, 500 mM, pH 8.0 Teknova, Inc. E0306 Lysis buffer
Freeze-Dryer Labconco VirTis Benchtop K Preparation of polyphenol extracts
FBS Seradigm 1400-500 Cell culture
HEPES Sigma-Aldrich, Inc. H3375 Lysis buffer 
NaCl EMD Millipore, Inc. 7760 Lysis buffer
NaF J.T.Baker, Inc. 3688-01  Lysis buffer
Na3VO4 Sigma-Aldrich, Inc. 450243 Lysis buffer
Na4P2O7 , decahydrate Sigma-Aldrich, Inc. S-9515 Lysis buffer
phospho ERK1/2  Cell Signaling Technology, Inc. 9101S Primary antibody (1:1000)
Protease inhibitor cocktail Sigma-Aldrich, Inc. P8340-5ml Lysis buffer
Protein assay dye reagent Bio-Rad Laboratories, Inc. 500-0006 Protein concentration Measurement
PVDF transfer membrane Thermo Scientific, Inc. 88518 Western blots
Rotatory Evaporator Buchi Labortechnik Rotavapor
R3000
Preparation of polyphenol extracts
Sterile water Mediatech, Inc. 25-055-CV Preparation of polyphenol extracts
Sonicator QSonica, LLC Q125 Preparation of cell extracts
SOD2 Enzo Life Sciences, Inc. ADI-SOD-110-F Primary antibody (1:1000)
Triton-X-100 Sigma-Aldrich, Inc. X100 Western blots
Whatman #2 filter paper GE Healthcare, Inc. 28317-241 Preparation of polyphenol extracts

Referências

  1. Morton, L. W., Abu-Amsha Caccetta, R., Puddey, I. B., Croft, K. D. Chemistry and biological effects of dietary phenolic compounds: relevance to cardiovascular disease. Clin Exp Pharmacol Physiol. 27 (3), 152-159 (2000).
  2. Sekirov, I., Russell, S. L., Antunes, L. C., Finlay, B. B. Gut microbiota in health and disease. Physiol Rev. 90 (3), 859-904 (2010).
  3. Manach, C., Scalbert, A., Morand, C., Remesy, C., Jimenez, L. Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr. 79 (5), 727-747 (2004).
  4. Griffiths, G., Trueman, L., Crowther, T., Thomas, B., Smith, B. Onions–a global benefit to health. Phytother Res. 16 (7), 603-615 (2002).
  5. Mazzoni, L., et al. The genetic aspects of berries: from field to health. J Sci Food Agric. 96 (2), 365-371 (2016).
  6. Wang, S. Y., Jiao, H. Scavenging capacity of berry crops on superoxide radicals, hydrogen peroxide, hydroxyl radicals, and singlet oxygen. J Agric Food Chem. 48 (11), 5677-5684 (2000).
  7. Choi, M. H., Shim, S. M., Kim, G. H. Protective effect of black raspberry seed containing anthocyanins against oxidative damage to DNA, protein, and lipid. J Food Sci Technol. 53 (2), 1214-1221 (2016).
  8. Forbes-Hernandez, T. Y., et al. The Healthy Effects of Strawberry Polyphenols: Which Strategy behind Antioxidant Capacity?. Crit Rev Food Sci Nutr. 56, S46-S59 (2016).
  9. Figueira, M. E., et al. Protective effects of a blueberry extract in acute inflammation and collagen-induced arthritis in the rat. Biomed Pharmacother. 83, 1191-1202 (2016).
  10. Daglia, M. Polyphenols as antimicrobial agents. Curr Opin Biotechnol. 23 (2), 174-181 (2012).
  11. Hügel, H. M., Jackson, N., May, B., Zhang, A. L., Xue, C. C. Polyphenol protection and treatment of hypertension. Phytomedicine. 23 (2), 220-231 (2016).
  12. Niedzwiecki, A., Roomi, M. W., Kalinovsky, T., Rath, M. Anticancer Efficacy of Polyphenols and Their Combinations. Nutrients. 8 (9), E552 (2016).
  13. Kresty, L. A., Mallery, S. R., Stoner, G. D. Black raspberries in cancer clinical trials: Past, present and future. J Berry Res. 6 (2), 251-261 (2016).
  14. Hertog, M. G., et al. Flavonoid intake and long-term risk of coronary heart disease and cancer in the seven countries study. Arch Intern Med. 155 (4), 381-386 (1995).
  15. Peterson, J. J., Dwyer, J. T., Jacques, P. F., McCullough, M. L. Associations between flavonoids and cardiovascular disease incidence or mortality in European and US populations. Nutr Rev. 70 (9), 491-508 (2012).
  16. Cassidy, A., et al. High anthocyanin intake is associated with a reduced risk of myocardial infarction in young and middle-aged women. Circulation. 127 (2), 188-196 (2013).
  17. Jacques, P. F., Cassidy, A., Rogers, G., Peterson, J. J., Dwyer, J. T. Dietary flavonoid intakes and CVD incidence in the Framingham Offspring Cohort. Br J Nutr. 114 (9), 1496-1503 (2015).
  18. Aghababaee, S. K., et al. Effects of blackberry (Morus nigra L.) consumption on serum concentration of lipoproteins, apo A-I, apo B, and high-sensitivity-C-reactive protein and blood pressure in dyslipidemic patients. J Res Med Sci. 20 (7), 684-691 (2015).
  19. Jeong, H. S., et al. Effects of Rubus occidentalis extract on blood pressure in patients with prehypertension: Randomized, double-blinded, placebo-controlled clinical trial. Nutrition. 32 (4), 461-467 (2016).
  20. Jia, H., et al. The antihypertensive effect of ethyl acetate extract from red raspberry fruit in hypertensive rats. Pharmacogn Mag. 7 (25), 19-24 (2011).
  21. Feresin, R. G., et al. Blackberry, raspberry and black raspberry polyphenol extracts attenuate angiotensin II-induced senescence in vascular smooth muscle cells. Food Funct. 7 (10), 4175-4187 (2016).
  22. Pergola, C., Rossi, A., Dugo, P., Cuzzocrea, S., Sautebin, L. Inhibition of nitric oxide biosynthesis by anthocyanin fraction of blackberry extract. Nitric Oxide. 15 (1), 30-39 (2006).
  23. Lu, H., Li, J., Zhang, D., Stoner, G. D., Huang, C. Molecular mechanisms involved in chemoprevention of black raspberry extracts: from transcription factors to their target genes. Nutr Cancer. 54 (1), 69-78 (2006).
  24. Kim, S., et al. Aqueous extract of unripe Rubus coreanus fruit attenuates atherosclerosis by improving blood lipid profile and inhibiting NF-κB activation via phase II gene expression. J Ethnopharmacol. 146 (2), 515-524 (2013).
  25. Wang, J., Mazza, G. Effects of anthocyanins and other phenolic compounds on the production of tumor necrosis factor alpha in LPS/IFN-gamma-activated RAW 264.7 macrophages. J Agric Food Chem. 50 (15), 4183-4189 (2002).
  26. Pascual-Teresa, S., Moreno, D. A., Garcia-Viguera, C. Flavanols and anthocyanins in cardiovascular health: a review of current evidence. Int J Mol Sci. 11 (4), 1679-1703 (2010).
  27. Kim, D. O., Lee, C. Y. Extraction and Isolation of Polyphenolics. Curr Protoc Food Analyt Chem. 1, 2.1-2.12 (2002).
  28. Queires, L. C., et al. Polyphenols purified from the Brazilian aroeira plant (Schinus terebinthifolius, Raddi) induce apoptotic and autophagic cell death of DU145 cells. Anticancer Res. 26 (1A), 379-387 (2006).
  29. Griendling, K. K., Taubman, M. B., Akers, M., Mendlowitz, M., Alexander, R. W. Characterization of phosphatidylinositol-specific phospholipase C from cultured vascular smooth muscle cells. J Biol Chem. 266 (23), 15498-15504 (1991).
  30. Vuong, T., et al. Role of a polyphenol-enriched preparation on chemoprevention of mammary carcinoma through cancer stem cells and inflammatory pathways modulation. J Transl Med. 14, (2016).
check_url/pt/55605?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Feresin, R. G., Pourafshar, S., Huang, J., Zhao, Y., Arjmandi, B. H., Salazar, G. Extraction and Purification of Polyphenols from Freeze-dried Berry Powder for the Treatment of Vascular Smooth Muscle Cells In Vitro. J. Vis. Exp. (125), e55605, doi:10.3791/55605 (2017).

View Video