Δημιουργία βιολειτουργικών τροφίμων με βάση το προσωπικό μεταβολικό και γονιδιακό προφίλ

Transcript

1 Δημιουργία βιολειτουργικών τροφίμων με βάση το προσωπικό μεταβολικό και γονιδιακό προφίλ Δημήτρης Κουρέτας Καθηγητής Εργαστήριο Φυσιολογίας Ζωικών Οργανισμών Τμήμα Βιοχημείας & Βιοτεχνολογίας Πανεπιστήμιο Θσσαλίας, Λάρισα

2 Ελεύθερες ρίζες Άτομα, μόρια ή ιόντα που περιέχουν ένα ή περισσότερα ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Οι κυριότερες ελεύθερες ρίζες στους βιολογικούς οργανισμούς είναι το σουπεροξείδιο (Ο - 2 ) και η ρίζα υδροξυλίου (ΟΗ ) + Αντιοξειδωτικά Ουσίες, οι οποίες όταν βρίσκονται σε χαμηλές συγκεντρώσεις συγκριτικά με μια άλλη ουσία που μπορεί να οξειδωθεί, μειώνει σημαντικά ή εμποδίζει την οξείδωση αυτής της ουσίας. Σημαντικά αντιοξειδωτικά: καταλάση, υπεροξειδική δισμουτάση, γλουταθειόνη

3 Θεμελιώδη ενζυμικά αντιοξειδωτικά μονοπάτια Mylonas & Kouretas 1999

4 Στοχεύουμε στην αντιμετώπιση των βλαβών που προκαλούν οι ελεύθερες ρίζες. Η θεραπεία αυτή έχει προσωπικό χαρακτήρα, αναφέρεται δηλαδή ξεχωριστά σε κάθε άνθρωπο, ασθενή ή όχι Στο εργαστήριο έχουμε μία μεγάλη βάση δεδομένων αναφορικά με τιμές: δεικτών οξείδωσης πρωτεϊνών (πρωτεϊνικά καρβονύλια) και λιπιδίων (TBARS) του αντιοξειδωτικού γλουταθειόνη της ολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας (TAC) του αίματος σε φυσιολογικές ομάδες ανθρώπων

5 Αντιμετώπιση της οξείδωσης των λιπιδίων Δεδομένα του εργαστηρίου μας δείχνουν ότι διάφορα εκχυλίσματα ψυχανθών και σταφυλιών και τα συστατικά τους προστατεύουν το DNA από τη δράση των ριζών περοξυλίου (ROO ), οι οποίες συμμετέχουν στη διαδικασία της λιπιδικής υπεροξείδωσης Επίσης, προστατεύουν από τη δράση των ριζών υδροξυλίου (OH ) στο DNA. Οι ρίζες αυτές οδηγούν σε λιπιδική υπεροξείδωση και σε οξείδωση των θειολικών ομάδων των πρωτεϊνών C. Spanou, D. Stagos, L. Tousias, A. Angelis, N. Aligiannis, A.L. Skaltsounis, D. Kouretas 2007 Assessment of antioxidant activity of extracts from unique Greek varieties of Leguminosae plants using different in vitro assays. Anticancer Research 27 (5):

6 Μέθοδος εκτίμησης της προστατευτικής δράσης των εκχυλισμάτων στο DNA Μέσω παρεμπόδισης της αλλαγής της διαμόρφωσής του από τις ελεύθερες ρίζες ΟΗ Η 2 Ο 2 UV ακτινοβολία 2OH ROO AAPH R O2 o 37 C ROO 2R N Ανοιχτή κυκλική Υπερελικωμένη Πλασμιδιακό DNA H 2 O 2 + UV ή AAPH Εκχύλισμα (μg/ml)

7 Προστατευτική δράση των εκχυλισμάτων ψυχανθών απέναντι στις ρίζες ROΟ Τμήματα των φυτών Ψυχανθή της οικογένειας Leguminosae Μεθανολικά εκχυλίσματα IC 50 TPC στο Υδατικά εκχυλίσματα IC 50 TPC στο IC 50 (μg/ml) IC 50 (μg/ml) Πόα Lathyrus laxiflorus subsp. laxiflorus 6 0,5 5 0,5 Πόα Lathyrus sativus 25 0,8 - - Πόα Vicia faba 28 0,8 16 0,5 Πόα Phaseolus vulgaris 43 0,8 16 0,4 Πόα Lotus edulis 49 1,6 64 1,4 Περικάρπιο Lupinus albus 52 3,4 Καμία δράση - Πόα Lens culinaris ,6 Πόα Lotus longisiliquosus 68 0,7 30 0,8 Πόα Tetragonolobus purpureus 85 0,4 30 0,4 Καρποί Lotus edulis 130 1,0 51 0,7 Καρποί Vicia tenuifolia subsp. stenophylla 140 1,0 69 0,8 Πόα Vicia tenuifolia subsp. stenophylla 157 1,4 60 0,9 Καρποί Tetragonolobus purpureus >200 >2, ,8 Σπέρματα Lupinus albus >200 >8,2 Καμία δράση - Σπέρματα Lens culinaris Δεν δοκιμάστηκε ,8 Σπέρματα Phaseolus vulgaris Δεν δοκιμάστηκε - >200 >7,8 Πόα Lupinus albus Δεν δοκιμάστηκε - >200 >7,4 Πόα Lathyrus clymenum - - Καμία δράση - Ελαιοευρωπαΐνη 8 TPC στο IC 50 : μg φαινολικών στη συγκέντρωση IC 50

8 Προστατευτική δράση των πολυφαινολικών συστατικών απέναντι στη δράση Πολυφαινολικά κλάσματα των ριζών OH και ROO Κλάσματα του εκχυλίσματος του φυτού IC 50 (μg/ml) Κλάσματα του εκχυλίσματος του φυτού IC 50 (μg/ml) Vicia faba ROO OH Lotus edulis ROO OH Vf P 1,9 ± 0,1 α 653 ± 55,1 Le B 9,8 ± 0,4 NΤ Vf C 2,1 ± 0,1 >1600 γ Le E 13,3 ± 0,3 220 ± 34,6 Vf I 2,7 ± 0,3 420 ± 72,1 Le O 30,2 ± 5,3 249 ± 34,6 Vf E 2,8 ± 0, ± 140,1 Le N 34,2 ± 3, ± 32,1 Vf Q 3,0 ± 0,1 560 ± 40,0 Vf B 3,8 ± 0,2 >1600 Vf F 5,5 ± 0, ± 165,2 Vf K 6,2 ± 0,4 450 ± 50,0 Vf N 6,9 ± 0,4 293 ± 49,3 Vf L 9,4 ± 1,2 NT Μεθ. εκχ. Vicia faba 28,3 ± 2,7 >1600 Μεθ. εκχ. Lotus edulis 48,7 ± 6,5 >1600 Τα πολυφαινολικά κλάσματα παρουσίασαν ισχυρότερη προστατευτική δράση από τα αρχικά εκχυλίσματα

9 Απομονωμένες πολυφαινολικές ενώσεις Καθαρές πολυφαινολικές ROO OH ενώσεις IC 50 (μμ) IC 50 (μμ) 1 2,6 ± 0,2 630 ± ,8 ± 0,1 > ± 0,3 ΝΤ 9 17 ± 1,7 780 ± ± 1,2 640 ± ± 2,8 640 ± ± 5,3 430 ± 35 4a 56 ± 2,3 780 ± 20 4b 56 ± 3,5 540 ± ± 3, ± ± 1,5 >1000 Οι διαφορές στη δράση των ενώσεων οφείλονται στις διαφορές στη δομή τους Ένωση 1 Οι πιο δραστικές πολυφαινολικές ενώσεις ήταν τα γλυκοσίδια των φλαβονολών (κερκετίνη, καιμπφερόλη) HO HO O OH O OH O O OH O OH HO O O OH OH O OH OH OH

10 Δεδομένα του εργαστηρίου μας δείχνουν ότι εκχυλίσματα ψυχανθών και σταφυλιών και τα συστατικά τους εξουδετερώνουν τις ρίζες DPPH και ABTS Οι ρίζες αυτές εξουδετερώνονται από τα υδρόφιλα αντιοξειδωτικά του αίματος τη δράση των οποίων εκτιμούμε μέσω της μέτρησης της TAC C. Spanou, G. Bourou, A. Dervishi, N. Aligiannis, A. Angelis, D. Komiotis, A.L. Skaltsounis, D. Kouretas 2008 Antioxidant and chemopreventive properties of polyphenolic compounds derived from Greek legume plant extracts. Journal of Agricultural and Food Chemistry 56:

11 DPPH Η μέθοδος βασίζεται στην ικανότητα αλληλεπίδρασης των αντιοξειδωτικών μορίων με τη σταθερή αζωτούχα ρίζα DPPH, η οποία μπορεί να αδρανοποιηθεί, είτε μέσω προσθήκης ενός ηλεκτρονίου, είτε μέσω προσθήκης ενός ατόμου υδρογόνου Αντιοξειδωτικό DPPH ανηγμένο DPPH

12 ABTS Η μέθοδος βασίζεται στην ικανότητα αλληλεπίδρασης αντιοξειδωτικών µορίων µε την σταθερή ρίζα ABTS + Η 2 Ο 2 & HRP Η ρίζα ABTS + δημιουργείται με οξείδωση του ABTS παρουσία Η 2 Ο 2 µέσω της δράσης μιας περοξειδάσης Αντιοξειδωτικό

13 DPPH ABTS + Σπέρματα Lathyrus clymenum Σπέρματα Lathyrus clymenum Σπέρματα Lens culinaris Καρποί Tetragonolobus purpureus Καρποί Tetragonolobus purpureus Σπέρματα Lens culinaris Σπέρματα Phaseolus vulgaris Σπέρματα Phaseolus vulgaris Σπέρματα Lupinus albus Καρποί Vicia tenuifolia Πόα Vicia tenuifolia Σπέρματα Lupinus albus Καρποί Lotus edulis Πόα Vicia tenuifolia Καρποί Vicia tenuifolia Πόα Lathryrus sativus Πόα Lotus edulis Καρποί Lotus edulis Πόα Lotus longisiliquosus Πόα Tetragonolobus purpureus Πόα Tetragonolobus purpureus Πόα Lotus longisiliquosus Περικάρπιο Lupinus albus Πόα Lens culinaris Πόα Lens culinaris Πόα Lotus edulis Πόα Lupinus albus Περικάρπιο Lupinus albus Πόα Phaseolus vulgaris Πόα Phaseolus vulgaris Πόα Lathryrus sativus Πόα Lupinus albus Πόα Vicia faba Πόα Lathyrus laxiflorus Υδ. εκχ. Μεθ. εκχ. Πόα Vicia faba Πόα Lathyrus laxiflorus Υδ. εκχ. Μεθ. εκχ DPPH IC50 (μg/ml) ABTS IC50 (μg/ml)

14 Ικανότητα των πολυφαινολικών κλασμάτων να εξουδετερώνουν τη ρίζα DPPH Μεθ. εκχ. Vicia faba Vf L Vf N Vf K Vf F Vf I Vf Q Vf P Vf B Vf E Vf C IC50 (μg/ml) Μεθ. εκχ. Lotus eduis Τα πολυφαινολικά κλάσματα παρουσίασαν ισχυρότερη αντιοξειδωτική ικανότητα από τα αρχικά εκχυλίσματα Le E Le O Le N Le B IC50 (μg/ml)

15 Αντιμετώπιση της έλλειψης γλουταθειόνης Η πρωτεΐνη από τον ορό του τυρογάλακτος συμβάλλει στην αύξηση της συγκέντρωσης της γλουταθειόνης και στην αντιμετώπιση ασθενειών

16 ΣΥΛΛΗΨΗ ΤΗΣ ΙΔΕΑΣ ΓΙΑ ΤΟ ΠΡΟΙΟΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ Συμβολή στην αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών προβλημάτων Παροχή αξιόπιστου, καινοτόμου συμπληρώματος διατροφής

17 ΥΠΟΘΕΣΗ «Η χορήγηση συμπληρώματος μίγματος υδατανθράκωνπρωτεϊνών σε αναλογία 3:1 σε ορισμένα χρονικά διαστήματα μετά από έντονη άσκηση μπορεί να περιορίσει τον κάματο και τη μυϊκή καταστροφή, να αυξήσει την απόδοση και να βελτιώσει τον αντιοξειδωτικό μηχανισμό του ανθρώπου»

18 αυξημένο ποσοστό αποθήκευσης γλυκογόνου κατά τη διάρκεια 4- Αντιοξειδωτικός μηχανισμός δράσης των συμπληρωμάτων CHO/PRO Η θειόλη στην κυστεΐνη της γλουταθειόνης αντιοξειδωτική δράση του μορίου Βασικός μηχανισμός δράσης των πρωτεϊνών ορού γάλακτος η ενδοκυτταρική μετατροπή του αμινοξέος κυστεΐνη σε γλουταθειόνη Η χορήγηση υδατανθράκων κατά τη διάρκεια της άσκησης σχετίζεται με: μειωμένα επίπεδα ορμονών του στρες (κορτιζόλη), γεγονός που μπορεί να έχει επίδραση στο οξειδωτικό στρες και την αντιοξειδωτική ικανότητα του πλάσματος

19 ΠΛΗΘΥΣΜΟΣ - ΣΤΟΧΟΣ Το FEED BACK απευθύνεται: a. Σε αθλητές και στοχεύει στην άμβλυνση των αρνητικών συνεπειών ενός εξαντλητικού προπονητικού προγράμματος άσκησης στον οργανισμό και το μυϊκό σύστημα. Επίσης, σκοπεύει να αυξήσει την ταχύτητα της αποκατάστασης των αθλητών ώστε να είναι δυνατή η διατήρησή τους σε υψηλό επίπεδο ανταγωνισμού κάτω από συνθήκες έντονης προπόνησης b) Στο γενικό πληθυσμό και έχει ως στόχο τη γρήγορη αποκατάσταση του οργανισμού μετά από μια κουραστική μέρα

20 Food and Chemical Toxicology Volume 50, Issue 8, August 2012, Pages Effect of a special carbohydrate protein cake on oxidative stress markers after exhaustive cycling in humans Efthalia Kerasioti,, Alexandra Kiskinia,, Aristidis Veskoukisa,, Athanasios Jamurtasd,, Christina Tsitsimpikoub,, Aristidis M. Tsatsakisc,,,, Yiannis Koutedakisd, e, f,, Dimitrios Stagosa,, Demetrios Kouretas,,, a Department of Biochemistry-Biotechnology, University of Thessaly, Larisa 41221, Greece b General Chemical State Laboratory of Greece, 16 An. Tsocha Str., Athens 11521, Greece c Department of Forensic Sciences and Toxicology, Medical School, University of Crete, Heraklion 71409, Greece d Department of Exercise and Sport Sciences, University of Thessaly, Trikala 42100, Greece e School of Sport, Performing Arts and Leisure, University of Wolverhampton WS1 3BD, UK f Institute of Human Performance and Rehabilitation, Trikala 42100, Greece g Department of Nutrition and Dietetics, Harokopio University, 70 El. Venizelou Kallithea, Athens 17671, Greece Received 2 March Accepted 7 April Available online 17 April 2012.

21

22

23