Summary

المقايسة الحيوية لخلايا Caco-2 لقياس التوافر البيولوجي للحديد الغذائي

Published: April 28, 2022
doi:

Summary

يمثل الفحص الحيوي لخلايا Caco-2 للتوافر البيولوجي للحديد (Fe) نهجا فعالا من حيث التكلفة ومتعدد الاستخدامات لتقييم التوافر البيولوجي للحديد من الأطعمة والمنتجات الغذائية والمكملات الغذائية والوجبات وحتى أنظمة النظام الغذائي. تم التحقق من صحته بدقة للدراسات البشرية ، وهو يمثل أحدث ما توصلت إليه دراسات التوافر البيولوجي Fe.

Abstract

معرفة التوافر البيولوجي Fe أمر بالغ الأهمية لتقييم الجودة الغذائية للFe في الأطعمة. في الجسم الحي ، يكون قياس التوافر البيولوجي ل Fe محدودا بالتكلفة والإنتاجية والمحاذير المتأصلة في وضع العلامات النظيرية للأغذية Fe. وبالتالي، هناك حاجة ماسة إلى نهج يتسم بالإنتاجية العالية والفعالية من حيث التكلفة. تم تطوير المقايسة الحيوية لخلية Caco-2 لتلبية هذه الحاجة. يستخدم الفحص الحيوي لخلية Caco-2 للتوافر البيولوجي Fe محاكاة الهضم المعدي والمعوي إلى جانب زراعة خط الخلايا الظهارية المعوية البشرية المعروف باسم Caco-2. في خلايا Caco-2 ، يحفز امتصاص Fe التكوين داخل الخلايا للفيريتين ، وهو بروتين تخزين Fe يمكن قياسه بسهولة بواسطة مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA). أشكال الفيريتين بما يتناسب مع امتصاص Fe ؛ وبالتالي ، من خلال قياس إنتاج الفيريتين في خلايا Caco-2 ، يمكن للمرء تقييم امتصاص Fe المعوي من هضم الطعام المحاكي إلى الخلايا المعوية.

من خلال هذا النهج ، يكرر النموذج الخطوة الأولية الرئيسية التي تحدد التوافر البيولوجي للفيب الغذائي. منذ إنشائه في عام 1998 ، تمت مقارنة هذا النهج النموذجي بدقة بالعوامل المعروفة بتأثيرها على التوافر البيولوجي البشري للفي. علاوة على ذلك ، تم تطبيقه في دراسات موازية ، مع ثلاث دراسات للفعالية البشرية لتقييم المحاصيل المدعمة بيولوجيا Fe. في جميع الحالات ، تنبأت المقايسة الحيوية بشكل صحيح بالكميات النسبية من التوافر البيولوجي Fe من العوامل والمحاصيل والنظام الغذائي العام. تقدم هذه الورقة طرقا مفصلة حول زراعة خلايا Caco-2 إلى جانب عملية الهضم في المختبر وخلية الفيريتين ELISA اللازمة لإجراء المقايسة الحيوية لخلية Caco-2 للتوافر البيولوجي Fe.

Introduction

لفهم الحاجة البحثية والاستفادة من المقايسة الحيوية لخلايا Caco-2 للتوافر البيولوجي Fe بشكل كامل ، يجب على المرء أولا فهم النهج التي كانت موجودة قبل ظهور هذا النموذج. يعد قياس التوافر البيولوجي للFe من طعام أو وجبة في الجسم الحي مهمة صعبة ، خاصة عندما تحتاج مجموعات من الطعام إلى تقييمها في وجبة أو نظام غذائي. كان وضع العلامات النظيرية هو النهج الأكثر شيوعا لقياس التوافر البيولوجي للFe على مدى السنوات ال 50 الماضية1. يستخدم وضع العلامات النظيرية للدراسات ذات الوجبة الواحدة والوجبات المتعددة وهو غير عملي للدراسات طويلة الأجل. النظائر المستقرة من Fe مثل 57Fe و 58Fe هي الأكثر استخداما. ومع ذلك ، فقد أجريت دراسات على النظائر المشعة مثل 59Fe ، باستخدام عد الجسم كله2. بالنسبة للأغذية النباتية ، تم وضع العلامات النظيرية عن طريق وضع العلامات الخارجية أو الداخلية. لوضع العلامات الخارجية ، تتم إضافة كمية معروفة من النظائر إلى الطعام أو الوجبة. ثم يتم خلط الطعام ، ويتم دمج فترة توازن 15-30 دقيقة في البروتوكول قبل الاستهلاك. الثقافة المائية – إضافة النظير إلى محلول المغذيات لدمجه في النبات أثناء نموه وتطوره – مطلوب لوضع العلامات الجوهرية على الأطعمة النباتية. وترد أدناه مناقشة لإيجابيات وسلبيات كل نهج.

وضع العلامات النظيرية الخارجية
في أوائل إلى منتصف 1970s ، تمت دراسة امتصاص Fe البشري عن طريق وضع العلامات الخارجية على Fe في الأطعمة ، حيث تتم إضافة كمية معروفة من النظائر إلى الكمية المعروفة من Fe في الطعام أو الوجبة ، مختلطة ، ومتوازنة لمدة 15-30 دقيقة قبل القياسات. تم استخدام كميات مختلفة من النظائر الخارجية ، تتراوح من 1٪ إلى 100٪ من Fe الجوهري ، ولكن الأكثر شيوعا في حدود 7٪ -30٪ 3. يعتمد وضع العلامات الخارجية على افتراض أن نظير Fe الخارجي يحصل على توازن كامل مع Fe الجوهري للطعام أو الوجبة. ثم يتم قياس امتصاص النظائر الخارجية، ويتم حساب كل ذرة من النظير الخارجي لتمثيل عدد معين من ذرات Fe الجوهرية. يعتمد هذا الحساب على الكميات المولية النسبية. في عام 1983 ، تم تلخيص دراسات التحقق المتعددة من صحة التقنية في ورقة مراجعة4. تم التحقق من صحة التقنية عن طريق مقارنة النسبة المئوية لامتصاص الملصق النظيري الخارجي في وقت واحد مع النسبة المئوية لامتصاص الملصق النظيري الداخلي. وبالتالي ، فإن نسبة الامتصاص الخارجي إلى الامتصاص الداخلي بالقرب من 1 تشير إلى أن كل تجمع من Fe تم امتصاصه بالتساوي. في ذلك الوقت ، اعتبرت نسبة قريبة من 1 أيضا أنها تمثل توازن النظير الخارجي مع Fe الجوهري للطعام أو الوجبة. وتراوحت نسب امتصاص الحديد الخارجي إلى الجوهري بين القيم المتوسطة من 0.40 إلى 1.62، مع متوسط نسبة (±SD) من 1.08 ± 0.14 في 63 مقارنة. من المهم ملاحظة أنه في جميع الدراسات الملخصة في هذه المراجعة ، لم يختبر أي منها بشكل مباشر توازن التسمية الخارجية مع Fe الجوهري. باختصار ، خلص مؤلفو المراجعة إلى ما يلي:

“أثبتت تقنية العلامة الخارجية أنها صالحة للعديد من الأطعمة في ظل ظروف تجريبية معينة. ولكن ، لا يمكن اعتبار هذه الطريقة مثبتة فيما يتعلق بجميع أنواع الأطعمة. طريقة العلامة الخارجية ليست مناسبة لمراقبة امتصاص الحديد من نظام غذائي يحتوي على أشكال غير قابلة للذوبان من الحديد. تعتمد صحة هذه التقنية على الافتراض الأساسي بأن العلامة الخارجية تتبادل تماما مع جميع حديد الطعام غير الهيم الداخلي. في الوقت الحاضر ، من غير المعروف كيف يتم تصنيف الأشكال المختلفة للحديد غير الهيم بالكامل بواسطة علامة خارجية. هذا مهم في ضوء الدراسات التي اقترحت أن مثبطات الحديد قد تؤثر على العلامة الخارجية بشكل مختلف عن بعض أشكال الحديد غير الهيم في الأطعمة. البحوث حول العوامل الغذائية التي يمكن أن تضعف التبادل الكامل للنظائر ضئيلة. وبالتالي ، فإن تفسير بيانات التوافر البيولوجي من أبحاث العلامات الخارجية يتطلب النظر في مثبطات التبادل التي قد تكون موجودة في الطعام أو النظام الغذائي. “

منذ عام 1983 ، تم نشر دراستين فقط قيمتا دقة وضع العلامات الخارجية ل Fe 3,5. وفي كلتا الدراستين، تمت مقارنة توازن الملصق النظيري الخارجي مباشرة مع الحديد الجوهري للأغذية، والتي كانت، في هاتين الدراستين، محاصيل غذائية أساسية. تم اختبار أصناف الفاصوليا البيضاء والحمراء والسوداء ، إلى جانب العدس والذرة. باستخدام تقنيات الهضم المختبرية الراسخة وقياس قابلية ذوبان الحديد وهطول الأمطار ، أظهرت كلتا الدراستين أن وضع العلامات النظيرية الخارجية لا يؤدي باستمرار إلى التوازن الكامل ، مع وجود أدلة على أنه بالنسبة لبعض أنواع الفاصوليا ، يمكن أن يكون سوء التوازن مرتفعا جدا اعتمادا على كمية النظائر الخارجية ولون معطف البذور3. على الرغم من استنتاجات ورقة المراجعة لعام 1983 ، استمرت دراسات وضع العلامات الخارجية للفاصوليا6،7،8،9،10،11،12. لم تتضمن أي من هذه الدراسات اختبار توازن الملصق الخارجي مع Fe الداخلي.

وضع العلامات الجوهرية
إن وضع العلامات الجوهرية للأغذية النباتية لتقييم التوافر البيولوجي للFe يلغي قضايا الدقة المتعلقة بالتوازن في وضع العلامات الخارجية. ومع ذلك ، لا يمكن لهذا النهج أن يسفر عن كميات كبيرة من المواد بسبب الحاجة إلى مساحة الدفيئة للزراعة المائية. الزراعة المائية كثيفة العمالة ، وتتطلب كمية عالية من النظائر المستقرة باهظة الثمن ، وغالبا ما تؤدي إلى نمو النبات بشكل مختلف من حيث الغلة وتركيز Fe البذور. نظرا للتكلفة ، فإن وضع العلامات الجوهرية مناسب فقط للدراسات الصغيرة التي تهدف إلى فهم الآليات الكامنة وراء امتصاص Fe أو العوامل التي تؤثر على امتصاص Fe من الأطعمة. يكلف إنتاج 1-2 كجم من محصول غذائي أساسي حوالي 20،000-30،000 دولار للمواد وحدها ، اعتمادا على النظائر والنهج المائي13،14.

وبالنظر إلى التحديات المرتبطة بوضع العلامات النظيرية، سعى الباحثون إلى وضع نهج في المختبر. استخدمت الطرق المبكرة محاكاة الغذاء المعدي والمعوي ، إلى جانب قياس قابلية ذوبان الحديد أو قابلية اللالة Fe كتقدير للتوافر البيولوجي15. وسرعان ما وجدت هذه الدراسات أن قابلية التحلل بالالحديد لم تكن مقياسا ثابتا للتوافر البيولوجي لأن الحديد يمكن أن يكون قابلا للذوبان ومرتبطا بإحكام بالمركبات، وبالتالي غير قابل للتبادل، مما يؤدي إلى المبالغة في تقدير التوافر البيولوجي. لمعالجة هذه القضايا ، تطورت منهجية استخدام خط الخلايا المعوية البشرية ، وبالتالي إضافة عنصر حي وتمكين قياس امتصاص Fe16. نشأت الخلايا المعوية البشرية – خلايا Caco-2 – من سرطان القولون البشري وتم استخدامها على نطاق واسع في دراسات امتصاص المغذيات. هذا الخط الخلوي مفيد لأنه في الثقافة ، تتمايز الخلايا إلى خلايا معوية تعمل بشكل مشابه لخلايا حدود الفرشاة في الأمعاء الدقيقة. وقد أظهرت الدراسات أن خلايا Caco-2 تظهر الناقلات المناسبة والاستجابة للعوامل التي تؤثر على امتصاص Fe17,18.

تم تنقيح الدراسات الأولية ، باستخدام النظائر المشعة لقياس امتصاص Fe في خلايا Caco-2 ، لقياس امتصاص Fe بناء على تكوين الفيريتين في خلية Caco-2. وأدى قياس الفيريتين الخلوي Caco-2 إلى تعزيز إنتاجية العينات ونفي قضايا مناولة النظائر المشعة وتوازن Fe الخارجي مع Fe19,20 الداخلي. مكن قياس امتصاص Fe عن طريق تكوين الفيريتين الباحثين من دراسة مجموعة واسعة من الأطعمة ، بما في ذلك الوجبات المعقدة21. وبالتالي ، فإن محاكاة الهضم (في المختبر) إلى جانب امتصاص Fe لخلية Caco-2 قدمت تقييما فسيولوجيا أفضل لامتصاص Fe من الأطعمة. من المهم ملاحظة أن هذا النموذج يحدد في المقام الأول الاختلافات النسبية في التوافر البيولوجي Fe. مثل العديد من خطوط الخلايا المفيدة ، أظهرت خلايا Caco-2 أيضا تباينا في الاستجابة ولكنها حافظت على اختلافات نسبية متسقة في امتصاص Fe بين الأطعمة. يمكن للتقنية المناسبة والاهتمام الدقيق بالتفاصيل تحسين استجابة تكوين الفيريتين الخلوية المتسقة في خلايا Caco-2.

يعرف نموذج الهضم في المختبر / خلية Caco-2 أيضا باسم الفحص الحيوي لخلية Caco-2. تم التحقق من صحة هذا الفحص بدقة من خلال المقارنة المباشرة مع الدراسات البشرية والحيوانية22. بالإضافة إلى المقارنة المتوازية المباشرة للفحص الحيوي مع تجارب الفعالية البشرية ، فقد ثبت أن هذا النموذج يظهر استجابة مماثلة نوعيا في امتصاص Fe لتلك الموجودة لدى البشر18،19،23. لذلك ، كنهج في المختبر ، فإن الفحص الحيوي لخلية Caco-2 يضمن مصداقية عالية كأداة فحص لتقييم تغذية Fe من الأطعمة. وقد تم تطبيقه على نطاق واسع على العديد من الأطعمة والمنتجات الغذائية21،24،25،26،27،28.

منذ إنشائها في عام 1998 ، طورت المقايسة الحيوية لخلايا Caco-2 مجال تغذية Fe لأنها ساعدت في تحديد العوامل التي تؤثر على امتصاص Fe المعوي. ومن خلال القيام بذلك، طور هذا النموذج وصقل أهدافا بحثية لإجراء دراسات بشرية أكثر تحديدا وأقل تكلفة. يمكن للمرء أيضا أن يجادل بأن استخدام النموذج ينفي الحاجة إلى بعض التجارب البشرية.

باختصار ، يمكن قياس التسليم النسبي ل Fe من طعام أو وجبة باستخدام الفحص الحيوي لخلية Caco-2. بغض النظر عن كمية Fe في وجبة الاختبار ، تحدد المقايسة الحيوية الكمية النسبية من Fe التي يتم تناولها في الخلايا المعوية – الخطوة الأولى من عملية الامتصاص. هذه هي الخطوة الأكثر أهمية في تعريف التوافر البيولوجي للFe ، حيث أن الهدف في معظم الأحيان هو القياس بقصد تحسين أو ، على الأقل ، مراقبة الجودة الغذائية ل Fe في الطعام. بالنظر إلى أن حالة الحديد يتم تنظيمها عن طريق الامتصاص ، وبالتالي يتم تنظيم امتصاص Fe في الأفراد الذين يعانون من نقص Fe لتلبية الاحتياجات الغذائية ، تم تصميم الشروط القياسية للنموذج بحيث يكون امتصاص Fe من قبل الخلايا هو الحد الأقصى. وبهذه الطريقة ، توفر المقايسة الحيوية مقياسا حقيقيا لإمكانات الطعام لتوصيل Fe.

Protocol

ملاحظة: كنقطة مرجعية ملائمة للقراء، تصف المنهجية التالية ظروف الاستزراع المحددة والمواد اللازمة لقياس التوافر البيولوجي للFe من 20 عينة تجريبية، بالإضافة إلى ضوابط الجودة المطلوبة، في جولة من الفحص البيولوجي. لا ينصح بزيادة عدد العينات بما يتجاوز هذه القدرة بسبب الوقت اللازم لزراعة الخلا…

Representative Results

تحديد وقياس التوافر البيولوجي للFe في المحاصيل الغذائية الأساسيةوكان أحد الأسباب الرئيسية لتطوير هذا النموذج هو تحديد العوامل التي تؤثر على التوافر البيولوجي للFe في المحاصيل الغذائية الأساسية وتوفير أداة لمربي النباتات من شأنها أن تمكنهم من تحديد وتطوير الأصناف ذات التوافر ?…

Discussion

منذ إنشائها ، تم نشر العديد من الدراسات التي تصف هذه الطريقة للفحص الحيوي لخلية Caco-2. وظلت الظروف الأساسية دون تغيير نسبيا منذ النشر الأولي في عام 199818. ومع ذلك ، على مدى السنوات ال 20 الماضية ، تم تنقيح العديد من التفاصيل التقنية وتوحيدها لتحقيق اتساق غير مسبوق في استجابة الفحص ا…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ويعرب المؤلف عن امتنانه العميق للجهود التقنية التي بذلها يونغبي تشانغ وماري بوديس. التطبيق الناجح للغاية لهذا النموذج في مجال التغذية هو نتيجة مباشرة لخبرتهم واهتمامهم بالتفاصيل. تم تمويل تطوير هذا النموذج بالكامل من قبل وزارة الزراعة الأمريكية ، دائرة البحوث الزراعية.

Materials

0.5 M HCl Fisher Scientific A508-4 Hydrochloric Acid TraceMetal Grade
18 megaohm water Also known as distilled, deionized water
3,3′,5-Triiodo-L-thyronine sodium salt Sigma Aldrich Co T6397
6-well plates Costar 3506 Use for bioassay experiments
ascorbic acid Sigma Aldrich Co A0278
bile extract Sigma Aldrich Co B8631
Caco-2 cells American Type Culture Collection HTB-37 HTB-37 is a common variety.
Cell culture flasks T225 Falcon  353138
Cell culture flasks T25 Corning 430639
Cell culture flasks T75 Corning 430641U
Chelex-100 Bio-Rad Laboratories Inc 142832 Known as the weak cation exchange resin in the protocol
collagen Corning 354236
dialysis membrane Spectrum Laboratories Spectra/Por 7 Pretreated RC Dialysis Tubing 15,000 MWCO Spectra/Por 7 Pretreated RC Dialysis Tubing 15,000 MWCO
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium Gibco 12100046 DMEM
epidermal growth factor Sigma Aldrich Co E4127-5X.1MG
Ferritin ELISA Assay Kit Eagle Biosciences FRR31-K01
fetal bovine serum R&D Systems S12450 Optima
HEPES Sigma Aldrich Co H3375
Hydrocortisone-Water Soluble Sigma Aldrich Co H0396
insert ring Corning Costar not sold Transwell, for 6 well plate, without membrane
insulin Sigma Aldrich Co I2643
KCl Sigma Aldrich Co P9333
large column VWR International KT420400-1530
Minimum Essential Medium Gibco 41500034 MEM
NaCl Fisher Scientific S271
pancreatin Sigma Aldrich Co P1750
PIPES disodium salt Sigma Aldrich Co Piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic acid) disodium salt P3768
porcine pepsin Sigma Aldrich Co P6887 or (P7012-25G Sigma
protein assay kit Bio-Rad Laboratories Inc Bio-Rad DC protein assay kit 500-0116 Measurement of Caco-2 cell protein
silicone o rings Web Seal, Inc Rochester NY 2-215S500
sodium bicarbonate Fisher Scientific S233
Sodium selenite Sigma Aldrich Co S5261
ZellShield Minerva Biolabs 13-0050 Use at 1% as antibiotic/antimycotic ordered through Thomas Scientific

References

  1. Fairweather-Tait, S. J., Dainty, J. Use of stable isotopes to assess the bioavailability of trace elements: a review. Food Additives Contaminants. 19 (10), 939-947 (2002).
  2. Hadley, K. B., Johnson, L. K., Hunt, J. R. Iron absorption by healthy women is not associated with either serum or urinary prohepcidin. American Journal of Clinical Nutrition. 84 (1), 150-155 (2006).
  3. Glahn, R. P., Cheng, Z., Giri, S. Extrinsic labeling of staple food crops with isotopic iron does not consistently result in full equilibration: revisiting the methodology. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 63 (43), 9621-9628 (2015).
  4. Consaul, J. R., Lee, K. Extrinsic tagging in iron bioavailability research: a critical review. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 31 (4), 684-689 (1983).
  5. Jin, F., Cheng, Z., Rutzke, M. A., Welch, R. M., Glahn, R. P. Extrinsic labeling method may not accurately measure Fe absorption from cooked pinto beans (Phaseolus vulgaris): comparison of extrinsic and intrinsic labeling of beans. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 56 (16), 6881-6885 (2008).
  6. Junqueira-Franco, M. V. M., et al. Iron absorption from beans with different contents of iron, evaluated by stable isotopes. Clinical Nutrition ESPEN. 25, 121-125 (2018).
  7. Petry, N., Egli, I., Zeder, C., Walczyk, T., Hurrell, R. Polyphenols and phytic acid contribute to the low iron bioavailability from common beans in young women. Journal of Nutrition. 140 (11), 1977-1982 (2010).
  8. Petry, N., et al. Stable iron isotope studies in Rwandese women indicate that the common bean has limited potential as a vehicle for iron biofortification. Journal of Nutrition. 142 (3), 492-497 (2012).
  9. Petry, N., Egli, I., Campion, B., Nielsen, E., Hurrell, R. Genetic reduction of phytate in common bean (Phaseolus vulgaris L.) seeds increases iron absorption in young women. Journal of Nutrition. 143 (8), 1219-1224 (2013).
  10. Petry, N., et al. Phytic acid concentration influences iron bioavailability from biofortified beans in Rwandese women with low iron status. Journal of Nutrition. 144 (11), 1681-1687 (2014).
  11. Petry, N., Boy, E., Wirth, J. P., Hurrell, R. F. Review: The potential of the common bean (Phaseolus vulgaris) as a vehicle for iron biofortification. Nutrients. 7 (2), 1144-1173 (2015).
  12. Petry, N., et al. In Rwandese women with low iron status, iron absorption from low-phytic acid beans and biofortified beans is comparable, but low-phytic acid beans cause adverse gastrointestinal symptoms. Journal of Nutrition. 146 (5), 970-975 (2016).
  13. Donangelo, C. M., et al. Iron and zinc absorption from two bean (Phaseolus vulgaris L.) genotypes in young women. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 51 (17), 5137-5143 (2003).
  14. Dellavalle, D. M., Glahn, R. P., Shaff, J. E., O’Brien, K. O. Iron absorption from an intrinsically labeled lentil meal is low but upregulated in women with poor iron status. Journal of Nutrition. 145 (10), 2253-2257 (2015).
  15. Miller, D. D., Schricker, B. R., Rasmussen, R. R., Van Campen, D. An in vitro method for estimation of iron availability from meals. American Journal of Clinical Nutrition. 34 (10), 2248-2256 (1981).
  16. Glahn, R. P., Wien, E. M., Van Campen, D. R., Miller, D. D. Caco-2 cell iron uptake from meat and casein digests parallels in vivo studies: use of a novel in vitro method for rapid estimation of iron bioavailability. Journal of Nutrition. 126 (1), 332-339 (1996).
  17. Martini, L. A., Tchack, L., Wood, R. J. Iron treatment downregulates DMT1 and IREG1 mRNA expression in Caco-2 cells. Journal of Nutrition. 132 (4), 693-696 (2002).
  18. Glahn, R. P., Wortley, G. M., South, P. K., Miller, D. D. Inhibition of iron uptake by phytic acid, tannic acid, and ZnCl2: studies using an in vitro digestion/Caco-2 cell model. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50 (2), 390-395 (2002).
  19. Glahn, R. P., Lee, O. A., Yeung, A., Goldman, M. I., Miller, D. D. Caco-2 cell ferritin formation predicts nonradiolabeled food iron availability in an in vitro digestion/Caco-2 cell culture model. Journal of Nutrition. 128 (9), 1555-1561 (1998).
  20. Yun, S., Habicht, J. P., Miller, D. D., Glahn, R. P. An in vitro digestion/Caco-2 cell culture system accurately predicts the effects of ascorbic acid and polyphenolic compounds on iron bioavailability in humans. Journal of Nutrition. 134 (10), 2717-2721 (2004).
  21. Pachón, H., Stoltzfus, R. J., Glahn, R. P. Homogenization, lyophilization or acid-extraction of meat products improves iron uptake from cereal-meat product combinations in an in vitro digestion/Caco-2 cell model. British Journal of Nutrition. 101 (6), 816-821 (2009).
  22. Tako, E., Bar, H., Glahn, R. P. The combined application of the Caco-2 cell bioassay coupled with in vivo (Gallus gallus) feeding trial represents an effective approach to predicting Fe bioavailability in humans. Nutrients. 8 (11), 732-757 (2016).
  23. Engle-Stone, R., Yeung, A., Welch, R., Glahn, R. Meat and ascorbic acid can promote Fe availability from Fe-phytate but not from Fe-tannic acid complexes. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 53 (26), 10276-10284 (2005).
  24. Tako, E., Blair, M. W., Glahn, R. P. Biofortified red mottled beans (Phaseolus vulgaris L.) in a maize and bean diet provide more bioavailable iron than standard red mottled beans: studies in poultry (Gallus gallus) and an in vitro digestion/Caco-2 model. Nutrition Journal. 10, 113 (2011).
  25. Pachón, H., Stoltzfus, R. J., Glahn, R. P. Chicken thigh, chicken liver, and iron-fortified wheat flour increase iron uptake in an in vitro digestion/Caco-2 cell model. Nutrition Research. 28 (12), 851-858 (2008).
  26. Beasley, J. T., et al. Metabolic engineering of bread wheat improves grain iron concentration and bioavailability. Plant Biotechnology Journal. 17 (8), 1514-1526 (2019).
  27. Zhu, L., Glahn, R. P., Nelson, D., Miller, D. D. Comparing soluble ferric pyrophosphate to common iron salts and chelates as sources of bioavailable iron in a Caco-2 cell culture model. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 57 (11), 5014-5019 (2009).
  28. Wortley, G., Leusner, S., Good, C., Gugger, E., Glahn, R. Iron availability of a fortified processed wheat cereal: a comparison of fourteen iron forms using an in vitro digestion/human colonic adenocarcinoma (Caco-2) cell model. British Journal of Nutrition. 93 (1), 65-71 (2005).
  29. Jumarie, C., Malo, C. Alkaline phosphatase and peptidase activities in Caco-2 cells: differential response to triiodothyronine. In Vitro Cellular and Developmental Biology – Animal. 30 (11), 753-760 (1994).
  30. Engle, M. J., Goetz, G. S., Alpers, D. H. Caco-2 cells express a combination of colonocyte and enterocyte phenotypes. Journal of Cellular Physiology. 174 (3), 362-369 (1998).
  31. Ferruzza, S., Rossi, C., Sambuy, Y., Scarino, M. L. Serum-reduced and serum-free media for differentiation of Caco-2 cells. Alternatives to Animal Experimentation. 30 (2), 159-168 (2013).
  32. Wiesinger, J. A., Cichy, K. A., Tako, E., Glahn, R. P. The fast cooking and enhanced iron bioavailability properties of the Manteca yellow bean (Phaseolus vulgaris L). Nutrients. 10 (11), 1609 (2018).
  33. Wiesinger, J. A., Cichy, K. A., Hooper, S. D., Hart, J. J., Glahn, R. P. Processing white or yellow dry beans (Phaseolus vulgaris L.) into a heat treated flour enhances the iron bioavailability of bean-based pastas. Journal of Functional Foods. 71, 104018 (2020).
check_url/63859?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Glahn, R. P. The Caco-2 Cell Bioassay for Measurement of Food Iron Bioavailability. J. Vis. Exp. (182), e63859, doi:10.3791/63859 (2022).

View Video