Summary

הבדיקה הביולוגית של תאי Caco-2 למדידת זמינות ביולוגית של ברזל במזון

Published: April 28, 2022
doi:

Summary

הבדיקה הביולוגית של תאי Caco-2 לזמינות ביולוגית של ברזל (Fe) מייצגת גישה חסכונית ורב-תכליתית להערכת הזמינות הביולוגית של Fe ממזונות, מוצרי מזון, תוספי מזון, ארוחות ואפילו משטרי תזונה. הוא מאומת ביסודיות למחקרים בבני אדם, ומייצג את מצב האמנות למחקרים על זמינות ביולוגית של Fe.

Abstract

הידע על הזמינות הביולוגית של Fe הוא קריטי להערכת האיכות התזונתית של Fe במזונות. מדידת הזמינות הביולוגית של Fe מוגבלת על ידי עלות, תפוקה והאזהרות הטמונות בסימון איזוטופי של המזון Fe. לפיכך, קיים צורך קריטי בגישה שהיא בעלת תפוקה גבוהה וחסכונית. הביו-אסאי של תאי Caco-2 פותח כדי לספק את הצורך הזה. הבדיקה הביולוגית של תאי Caco-2 לזמינות ביולוגית של Fe משתמשת בעיכול מדומה של קיבה ומעיים בשילוב עם תרבית של קו תאי אפיתל במעיים אנושיים המכונה Caco-2. בתאי Caco-2, ספיגת Fe מגרה את ההיווצרות התוך-תאית של פריטין, חלבון אחסון Fe שנמדד בקלות על ידי בדיקה חיסונית הקשורה לאנזים (ELISA). פריטין נוצר ביחס לספיגת Fe; לפיכך, על ידי מדידת ייצור פריטין תאי Caco-2, ניתן להעריך את ספיגת Fe במעיים מעיכול מזון מדומה לתוך האנטרוציט.

באמצעות גישה זו, המודל משכפל את השלב הראשוני העיקרי שקובע את הזמינות הביולוגית של מזון Fe. מאז הקמתה בשנת 1998, גישת מודל זו הושוותה בקפדנות לגורמים הידועים כמשפיעים על הזמינות הביולוגית של Fe האנושית. יתר על כן, הוא יושם במחקרים מקבילים, עם שלושה מחקרי יעילות אנושית המעריכים גידולים ביולוגיים של Fe. בכל המקרים, הבדיקה הביולוגית ניבאה נכונה את הכמויות היחסיות של הזמינות הביולוגית של Fe מהגורמים, היבולים והתזונה הכללית. מאמר זה מספק שיטות מפורטות על תרבית תאי Caco-2 בשילוב עם תהליך העיכול במבחנה ופריטין התאים ELISA הדרושים לביצוע הבדיקה הביולוגית של תאי Caco-2 לזמינות ביולוגית של Fe.

Introduction

כדי להבין באופן מלא את הצורך והתועלת המחקריים של בדיקת הביו-אסאי של תאי Caco-2 עבור זמינות ביולוגית של Fe, יש להבין תחילה את הגישות שהיו קיימות לפני הופעתו של מודל זה. מדידת הזמינות הביולוגית של Fe ממזון או מארוחה in vivo היא משימה מאתגרת, במיוחד כאשר יש צורך להעריך שילובים של מזון בארוחה או בדיאטה. תיוג איזוטופי היה הגישה הנפוצה ביותר למדידת הזמינות הביולוגית של Fe במהלך 50 השנים האחרונות1. תיוג איזוטופי משמש למחקרים של ארוחה אחת וארוחות מרובות והוא אינו מעשי למחקרים ארוכי טווח. איזוטופים יציבים של Fe כגון 57Fe ו- 58Fe הם הנפוצים ביותר; עם זאת, מחקרים נערכו עם רדיואיזוטופים כגון 59Fe, תוך שימוש בספירת כל הגוף2. עבור מזונות צמחיים, הסימון האיזוטופי נעשה באמצעות תיוג חיצוני או פנימי. עבור תיוג חיצוני, כמות ידועה של איזוטופ מתווספת למזון או לארוחה. לאחר מכן מערבבים את המזון, ותקופת שיווי משקל של 15-30 דקות משולבת בפרוטוקול לפני הצריכה. תרבית הידרופונית – הוספת האיזוטופ לתמיסת ההזנה כדי לשלב אותו בצמח בזמן שהוא גדל ומתפתח – נדרשת לסימון פנימי של מזונות צמחיים. היתרונות והחסרונות של כל גישה נדונים להלן.

תיוג איזוטופי חיצוני
בתחילת עד אמצע שנות ה-70 של המאה ה-20, ספיגת Fe אנושית נחקרה על ידי סימון חיצוני של Fe במזונות, כאשר כמות ידועה של איזוטופים מתווספת לכמות הידועה של Fe במזון או בארוחה, מעורבבת ומאוזנת במשך 15-30 דקות לפני המדידות. נעשה שימוש בכמויות שונות של איזוטופים חיצוניים, הנעים בין 1% ל-100% מה-Fe הפנימי, אך לרוב בטווח של 7%-30%3. תיוג חיצוני מבוסס על ההנחה שהאיזוטופ החיצוני Fe מקבל שיווי משקל מלא עם Fe הפנימי של המזון או הארוחה. לאחר מכן נמדדת ספיגת איזוטופים חיצוניים, וכל אטום של האיזוטופ החיצוני מחושב כך שייצג מספר נתון של אטומי Fe פנימיים. חישוב זה מבוסס על הסכומים הטוחנים היחסיים. בשנת 1983, מחקרי אימות מרובים של הטכניקה סוכמו במאמר סקירה4. תיקוף הטכניקה נעשה על ידי השוואה בו זמנית של אחוז הקליטה של התווית האיזוטופית החיצונית לאחוזי הקליטה של תווית איזוטופית פנימית. לפיכך, יחס בין הספיגה החיצונית לקליטה הפנימית קרוב ל-1 מצביע על כך שכל מאגר של Fe נספג באופן שווה. באותה תקופה, יחס קרוב ל-1 נחשב גם כמייצג שיווי משקל של האיזוטופ החיצוני עם Fe הפנימי של המזון או הארוחה. היחסים בין ספיגת Fe חיצונית לפנימית נעו בין ערכים ממוצעים של 0.40 ל-1.62, עם יחס ממוצע (±SD) של 1.08 ± 0.14 ב-63 השוואות. חשוב לציין כי בכל המחקרים שסוכמו בסקירה זו, אף אחד מהם לא בדק באופן ישיר את שיווי המשקל של התווית החיצונית עם Fe הפנימי. לסיכום, מחברי הסקירה סיכמו את הדברים הבאים:

“טכניקת התג החיצוני הוכחה כתקפה למספר מזונות בתנאי ניסוי מסוימים. אבל, שיטה זו עדיין לא יכולה להיחשב מוכחת לגבי כל סוגי המזונות. שיטת התג החיצוני אינה מתאימה לניטור ספיגת ברזל מתזונה המכילה צורות בלתי מסיסות של ברזל. תקפותה של טכניקה זו נשענת על ההנחה הבסיסית שהתג החיצוני מתחלף לחלוטין עם כל ברזל המזון האנדוגני. נכון לעכשיו לא ידוע כיצד צורות שונות לחלוטין של ברזל nonheme מסומנים על ידי תג חיצוני. זה חשוב לאור מחקרים שהציעו כי מעכבי ברזל עשויים להשפיע על התג החיצוני באופן שונה מאשר צורות מסוימות של ברזל nonheme במזונות. המחקר על גורמי מזון שיכולים לפגוע בחילוף איזוטופי שלם הוא דל. לפיכך, פרשנות של נתוני זמינות ביולוגית ממחקר תגים חיצוניים דורשת התחשבות במעכבי החלפה שעשויים להיות נוכחים במזון או בתזונה”.

מאז 1983 פורסמו רק שני מחקרים שהעריכו את הדיוק של תיוג חיצוני שלFe 3,5. בשני המחקרים הללו, שיווי המשקל של תווית איזוטופית חיצונית הושווה ישירות ל-Fe הפנימי של המזונות, שבמחקרים אלה היו גידולי מזון בסיסיים. נבדקו זני שעועית לבנה, אדומה ושחורה, יחד עם עדשים ותירס. באמצעות טכניקות עיכול מבוססות במבחנה ומדידת מסיסות Fe ומשקעים, שני המחקרים הראו כי תיוג איזוטופי חיצוני אינו מביא באופן עקבי לשיווי משקל מלא, עם ראיות לכך שעבור זני שעועית מסוימים, חוסר שיווי המשקל יכול להיות גבוה מאוד בהתאם לכמות האיזוטופים החיצוניים וצבע ציפוי הזרעים3. למרות מסקנות מאמר הסקירה משנת 1983, מחקרי סימון חיצוניים של שעועית נמשכו 6,7,8,9,10,11,12. אף אחד מהמחקרים הללו לא כלל בדיקת שיווי המשקל של התווית החיצונית עם Fe הפנימי.

תיוג פנימי
סימון פנימי של מזון צמחי לצורך הערכת הזמינות הביולוגית של Fe מבטל את בעיות הדיוק של שיווי משקל בהתוויה חיצונית. עם זאת, גישה זו אינה יכולה להניב כמויות גדולות של חומר בגלל הדרישה של שטח חממה לתרבית הידרופונית. תרבית הידרופונית דורשת עבודה רבה, דורשת כמות גבוהה של איזוטופ יציב יקר, ולעתים קרובות גורמת לצמיחת צמחים שונה מבחינת היבול וריכוז Fe של הזרעים. בשל העלות, סימון פנימי מתאים רק למחקרים בקנה מידה קטן שמטרתם להבין מנגנונים העומדים בבסיס ספיגת Fe או גורמים המשפיעים על ספיגת Fe ממזונות. ייצור של 1-2 ק”ג של יבול מזון בסיסי עולה כ-20,000-30,000 דולר לחומרים בלבד, תלוי באיזוטופ ובגישה ההידרופונית13,14.

בהתחשב באתגרים הקשורים לתיוג איזוטופי, החוקרים ביקשו לפתח גישות חוץ גופיות. שיטות מוקדמות השתמשו במזון מדומה בקיבה ובמעיים, יחד עם מדידת מסיסות Fe או Fe dialyzability כאומדן לזמינות ביולוגית15. מחקרים כאלה מצאו במהרה כי יכולת הדיאליזה של Fe אינה מדד עקבי לזמינות ביולוגית, שכן Fe יכול להיות מסיס, קשור בחוזקה לתרכובות, ולכן אינו ניתן להחלפה, מה שמוביל להערכת יתר של זמינות ביולוגית. כדי להתמודד עם בעיות אלה, התפתחה מתודולוגיה לשימוש בקו תאי מעיים אנושיים, ובכך הוסיפה מרכיב חי ואפשרה מדידה של קליטת Fe16. תאי המעי האנושי – תאי Caco-2 – מקורם בקרצינומה אנושית של המעי הגס והיו בשימוש נרחב במחקרי ספיגת חומרים מזינים. קו תאים זה שימושי, שכן בתרבית, התאים מתמיינים לאנטרוציטים המתפקדים באופן דומה לתאי גבול המברשת של המעי הדק. מחקרים הראו כי תאי Caco-2 מציגים את הטרנספורטרים המתאימים ואת התגובה לגורמים המשפיעים על ספיגתFe 17,18.

המחקרים הראשוניים, שהשתמשו ברדיואיזוטופים למדידת ספיגת Fe בתאי Caco-2, שוכללו כדי למדוד את ספיגת Fe בהתבסס על היווצרות פריטין של תאי Caco-2. מדידת פריטין של תאי Caco-2 שיפרה את תפוקת הדגימה ושללה בעיות של טיפול ברדיואיזוטופים ושיווי משקל של Fe חיצוני עם Fe19,20 פנימי. מדידת ספיגת Fe באמצעות היווצרות פריטין אפשרה לחוקרים לחקור מגוון רחב של מזונות, כולל ארוחות מורכבות21. לפיכך, עיכול מדומה (במבחנה) בשילוב עם ספיגת Fe של תאי Caco-2 סיפקו הערכה פיזיולוגית טובה יותר של ספיגת Fe ממזונות. חשוב לציין כי מודל זה קובע בעיקר הבדלים יחסיים בזמינות הביולוגית של Fe. בדומה לקווי תאים שימושיים רבים, גם תאי Caco-2 הראו שונות בתגובתיות, אך שמרו על הבדלים יחסיים עקביים בספיגת Fe בין מזונות. טכניקה נכונה ותשומת לב קפדנית לפרטים יכולים לשפר את התגובה העקבית של היווצרות פריטין תאי בתאי Caco-2.

מודל תאי העיכול/Caco-2 במבחנה ידוע גם בשם ביו-אסאי של תאי Caco-2. בדיקה זו אומתה ביסודיות באמצעות השוואה ישירה למחקרים בבני אדם ובבעלי חיים22. בנוסף להשוואה המקבילה הישירה של הבדיקה הביולוגית לניסויים ביעילות אנושית, מודל זה הוכח כבעל תגובה דומה מבחינה איכותית בספיגת Fe לזו שלבני אדם 18,19,23. לכן, כגישה חוץ-גופית, הבדיקה הביולוגית של תאי Caco-2 מצדיקה אמינות גבוהה ככלי סינון להערכת תזונת Fe ממזונות. זה כבר מיושם באופן נרחב על מזונות רבים ומוצרי מזון 21,24,25,26,27,28.

מאז הקמתה בשנת 1998, הביו-אסאי של תאי Caco-2 קידם את תחום תזונת Fe מכיוון שהוא סייע לזהות גורמים המשפיעים על ספיגת Fe במעיים. בכך, מודל זה פיתח ושכלל מטרות מחקר למחקרים אנושיים סופיים יותר ויקרים פחות. אפשר גם לטעון שהשימוש במודל שולל את הצורך בכמה ניסויים בבני אדם.

לסיכום, ניתן למדוד את המסירה היחסית של Fe ממזון או מארוחה באמצעות הביו-אסאי של תאי Caco-2. ללא קשר לכמות Fe בארוחת הבדיקה, הבדיקה הביולוגית מגדירה את הכמות היחסית של Fe שנלקחה לתוך האנטרוציט – השלב הראשון בתהליך הספיגה. זהו הצעד החשוב ביותר בהגדרת הזמינות הביולוגית של Fe, שכן לרוב המטרה היא למדוד מתוך כוונה לשפר או, לכל הפחות, לפקח על האיכות התזונתית של Fe במזון. בהתחשב בכך שמצב הברזל מווסת על ידי ספיגה, ולכן ספיגת Fe מווסתת אצל אנשים עם מחסור ב-Fe כדי לענות על הצרכים התזונתיים, התנאים הסטנדרטיים של המודל מתוכננים כך שספיגת Fe על ידי התאים תהיה מקסימלית. בדרך זו, הבדיקה הביולוגית מספקת מדידה אמיתית של הפוטנציאל של המזון לספק Fe.

Protocol

הערה: כנקודת התייחסות נוחה לקוראים, המתודולוגיה הבאה מתארת את תנאי התרבות והחומרים הספציפיים הנדרשים למדידת הזמינות הביולוגית של Fe מ-20 דגימות ניסיוניות, בתוספת בקרות האיכות הנדרשות, בהרצת הבדיקה הביולוגית. הגדלת מספר הדגימות מעבר לקיבולת זו אינה מומלצת בשל הזמן הנדרש לתרביות תאים שונות ?…

Representative Results

זיהוי ומדידה של זמינות ביולוגית של Fe בגידולי מזון בסיסייםאחת הסיבות העיקריות לפיתוח מודל זה הייתה לזהות גורמים המשפיעים על הזמינות הביולוגית של Fe בגידולי מזון בסיסיים ולספק כלי למגדלי צמחים שיאפשר להם לזהות ולפתח זנים עם זמינות ביולוגית משופרת של Fe. השעועית המצויה (Phaseolus vulga…

Discussion

מאז הקמתה, פורסמו מחקרים רבים המתארים שיטה זו עבור bioassay תא Caco-2. התנאים הבסיסיים נותרו יחסית ללא שינוי מאז הפרסום הראשוני בשנת1998 18. עם זאת, במהלך 20 השנים האחרונות, פרטים טכניים רבים שוכללו וסטנדרטיים כדי להניב עקביות חסרת תקדים בתגובה של bioassay. היצמדות זהירה ומדויקת לתרבית התאים…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחבר אסיר תודה על המאמצים הטכניים של יונגפיי צ’אנג ומרי בודיס. היישום המוצלח ביותר של מודל זה בתחום התזונה הוא תוצאה ישירה של מומחיותם ותשומת הלב לפרטים הקטנים. פיתוח מודל זה מומן כולו על ידי משרד החקלאות של ארצות הברית, שירות המחקר החקלאי.

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