Biofortified Carrot Intake Enhances Liver Antioxidant Capacity and Vitamin A Status in Mongolian Gerbils

Oleh :
Jordan P. Mills, Philipp W. Simon, and Sherry A. Tanumihardjo


Diet provitamin A karotenoid merupakan sumber penting dari vitamin A untuk sebagian besar penduduk dunia. Menggunakan Mongolia gerbil (Meriones unguiculatus) model provitamin A karotenoid biokonversi menjadi vitamin A (1), kami telah menunjukkan secara konsisten bahwa asupan sederhana provitamin A karotenoid dari sumber tanaman saja dapat mempertahankan vitamin A yang memadai statusnya (2-5). Selain itu, diet β-karoten dan β-cryptoxanthin vitamin A bioefficacies telah dibandingkan baik untuk dimurnikan suplemen karotenoid dalam minyak (2,5).

Di daerah beresiko kekurangan vitamin A, peningkatan status vitamin A melalui makanan provitamin A karotenoid asupan mungkin lebih menguntungkan daripada suplementasi periodik dengan preformed vitamin A (6). Diet provitamin A karotenoid tidak menimbulkan bahaya toksisitas, karena efisiensi biokonversi menjadi vitamin A sangat tergantung pada status vitamin A (7), antara faktor-faktor lain (8). Sebaliknya, asupan berlebihan preformed vitamin A dapat menyebabkan hipervitaminosis A (9) dan vitamin A dapat memiliki efek samping (10), terutama jika berlebihan diberikan keliru (11). Selanjutnya, tanaman sumber provitamin A karotenoid biasanya mengandung senyawa bioaktif tambahan manfaat kesehatan diduga. Beberapa yang terbaik ditandai dan paling banyak dipelajari ini (yaitu karotenoid dan polifenol) yang hadir dalam wortel berbagai warna (12). Selain provitamin A karotenoid dan senyawa fenolik yang ditemukan dalam wortel oranye khas, varietas wortel ungu mengandung anthocyanin, sedangkan varietas merah mengandung lycopene dan konsentrasi fitokimia ini telah meningkat secara dramatis dalam wortel sebagai hasil dari upaya biofortifikasi untuk meningkatkan kualitas gizi (13) .

Biofortifikasi melibatkan pembiakan selektif tanaman pangan untuk meningkatkan konsentrasi mikronutrien bioavailable, seperti provitamin A karotenoid, seng, dan besi (14). Dengan meningkatnya minat di pabrik bioaktivitas makanan, usaha telah diperluas untuk mencakup phytochemical tambahan. Akibatnya, beberapa varietas wortel telah dikembangkan dengan konsentrasi yang lebih besar dari provitamin A karotenoid, nonprovitamin A karotenoid (yaitu lycopene dan lutein), dan senyawa polifenol (yaitu anthocyanin dan asam fenolat) (15). Selain untuk memenuhi kebutuhan vitamin A, wortel provitamin A karotenoid telah menunjukkan antiproliferatif (16), antiinflamasi (17), dan efek antioksidan (18). Biofortificants wortel lain seperti lycopene (18), anthocyanin (19), dan polyacetylenes (20) juga bioaktif, mungkin melalui manipulasi ekspresi gen (19-22). Sendiri, senyawa ini secara positif dapat mempengaruhi kesehatan dan gizi, tetapi bila dikonsumsi secara bersamaan dari sumber makanan, ada potensi untuk interaksi menghasilkan bioaktivitas berkurang atau ditingkatkan.

Dalam studi saat ini, kami mengukur vitamin A dan antioksidan bioefficacy potensi 4 varietas wortel biofortifikasi unik [ungu / oranye (PO), 5 ungu / oranye / merah (POR), oranye / merah (OR), dan oranye (O) ] dengan memberi mereka ke Mongolian gerbil dan mengukur hasil serum dan kapasitas antioksidan hati dan vitamin A konsentrasi. Dalam studi sebelumnya, kapasitas antioksidan homogenat jaringan dinilai secara eksklusif dalam pelarut berair (23,24) tanpa memperhitungkan potensi antioksidan dari makanan antioksidan lebih hidrofobik seperti vitamin E dan karotenoid. Dalam studi saat ini, baik antioksidan hidrofilik dan lipofilik yang diambil dari sampel hati yang sama untuk account untuk diet antioksidan yang tersimpan dalam hati pada kompartemen kedua berair dan hidrofobik. Penilaian novel kita hati kapasitas antioksidan ekstrak lipofilik di samping penilaian tradisional ekstrak jaringan hidrofilik memberikan gambaran yang lebih komprehensif dari kontribusi makanan antioksidan untuk sistem pertahanan antioksidan hati.

Sumber makanan Tanaman provitamin A karotenoid mengandung senyawa bioaktif yang dapat memberikan manfaat kesehatan tambahan di luar pemeliharaan yang memadai vitamin A statusnya. Biofortifikasi wortel telah mengakibatkan meningkatnya konsentrasi senyawa bioaktif, yaitu karotenoid dan polifenol. Studi saat ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh senyawa bioaktif dalam wortel biofortifikasi pada kapasitas antioksidan hati dan serum dan vitamin A bioefficacy dari provitamin A karotenoid. Kapasitas antioksidan serum tidak berbeda antara kelompok perlakuan, sedangkan kapasitas antioksidan ekstrak hati lebih besar pada gerbil makan wortel berwarna dibandingkan dengan gerbil makan wortel putih, terutama yang dilengkapi dengan vitamin A. Ini mendukung gagasan bahwa vitamin A bukanlah di vivo antioksidan. Wortel dari semua warna, kecuali putih, didukung status vitamin A sama baiknya.

Penelitian pada manusia sering melaporkan tidak ada keuntungan yang signifikan dalam kapasitas antioksidan serum atau pengurangan penanda kerusakan oksidatif beredar setelah intervensi yang melibatkan asupan makanan antioksidan (32,33). Antioksidan intervensi makan pada hewan telah meningkatkan kapasitas serum antioksidan pada beberapa studi (30,34) tetapi tidak pada orang lain (24,31). Spesifik diet antioksidan makan dan durasi menyusui sangat menentukan apakah kapasitas serum antioksidan akan ditingkatkan. Lama studi yang relatif singkat kami mungkin bertanggung jawab untuk kurangnya peningkatan kapasitas serum antioksidan diamati. Serum retinol tidak berbeda dengan kelompok, meskipun ada perbedaan yang signifikan dalam retinol toko hati. Kapasitas antioksidan Mungkin serum, serum retinol seperti, bukanlah indikator yang sensitif dari apa yang benar-benar terjadi pada tingkat sel dalam jaringan (35).

Penelitian pada hewan memungkinkan penentuan langsung kemampuan pertahanan antioksidan seluler, karena jaringan dapat diakses. Gao et al. (24) mengamati hati itu, tapi tidak serum, kapasitas antioksidan tikus yang diberi rutin atau baicalin (keduanya flavonoid diet) selama 3 minggu lebih besar dibandingkan dengan tikus kontrol-makan. Kami juga mengamati hati yang lebih besar, tapi tidak serum kapasitas antioksidan, antara gerbil makan wortel berwarna untuk 4 minggu. Kapasitas antioksidan hati pada gerbil makan wortel putih dan ditambah dengan minyak atau vitamin A yang rendah, menunjukkan bahwa senyawa bioaktif dalam wortel berwarna, seperti α-karoten, β-karoten, likopen, dan antosianin, mungkin memiliki kapasitas antioksidan hati ditingkatkan baik dengan bertindak langsung sebagai antioksidan atau tidak langsung dengan hemat α-tokoferol, yang lebih tinggi pada gerbil makan wortel berwarna dibandingkan pada mereka makan wortel putih dan ditambah dengan vitamin A. Hati adalah salah satu organ yang paling aktif metabolik, akuntansi untuk ~ 20% dari Total oksigen yang dikonsumsi oleh tubuh meskipun merupakan hanya 2 - 5% dari berat badan (36). Sebagai generator produktif spesies oksigen reaktif, hati dapat mengambil manfaat dari dukungan tambahan antioksidan dari makanan untuk melengkapi pertahanan endogen seperti superoksida dismutase, glutation peroksidase, dan enzim katalase. Penyelidikan masa depan harus menentukan aktivitas enzim antioksidan dalam menanggapi intervensi yang melibatkan asupan antioksidan diet atau suplemen untuk mengkonfirmasi kapasitas antioksidan ditingkatkan in vivo.

Kehadiran likopen tidak mempengaruhi efisiensi konversi karotenoid provitamin A menjadi vitamin A. interaksi postprandial Negatif antara lycopene dan β-karoten telah diamati selama micellerization dan perakitan chylomicron pada manusia dan studi in vitro (37-39). Kami telah mengamati bahwa lycopene bioavailabilitas lebih besar dari pasta tomat daripada dari ATAU wortel ketika jumlah yang sama yang diumpankan ke manusia (40) dan gerbil (4). Dengan model gerbil, kami mampu menilai vitamin bioefficacy A, akuntansi untuk semua langkah-langkah individu mempengaruhi provitamin A karotenoid biokonversi menjadi vitamin A (bioaccessibility dan micellerization, bioavailabilitas, chylomicron perakitan, dan biokonversi). Dalam studi saat ini, asupan O dan OR wortel menghasilkan vitamin A bioefficacies serupa. Hasil ini, dalam hubungannya dengan data sebelumnya yang menunjukkan lycopene yang kurang bioavailable dari ATAU wortel daripada dari pasta tomat dengan rendah β-karoten, likopen menunjukkan bahwa bioavailabilitas lebih dipengaruhi negatif dari bioefficacy β-karoten ketika 2 karotenoid berinteraksi.

Pengamatan kami di gerbil didukung secara mekanis dengan penyelidikan pengaturan pembelahan enzim β-karoten, 15, 15'-karotenoid monooxygenase 1 (CMO1) bertanggung jawab untuk konversi β-karoten menjadi vitamin A. Baru-baru ini, mekanisme molekuler dielusidasi untuk menggambarkan bagaimana CMO1 merespon status vitamin A dengan metabolik membatasi jumlah utuh β-karoten yang dapat diserap dari diet (41). Nasib metabolisme lycopene tidak muncul untuk menjadi seperti diatur secara ketat, meskipun hal ini sedang dalam penyelidikan (42). Selain itu, makan likopen tidak mengubah kelimpahan CMO1 pada tikus usus (21), situs utama dari konversi β-karoten menjadi vitamin A. Oleh karena itu, β-karoten dapat memiliki keunggulan kompetitif atas lycopene ketika status vitamin A rendah, seperti yang terjadi di A-habis model kami vitamin gerbil. Selanjutnya, likopen dalam wortel mentah ada terutama dalam konfigurasi all-trans (4), yang jauh lebih bioavailable daripada bentuk cis (43), memberikan potensi keuntungan yang lebih besar untuk β-karoten lebih lycopene.

Kehadiran anthocyanin tidak mempengaruhi efisiensi konversi karotenoid provitamin A menjadi vitamin A. flavonoid diet telah terbukti menurunkan ekspresi CMO1 in vitro (44), yang berpotensi mengurangi biokonversi β-karoten menjadi vitamin A in vivo. Sebelumnya, kami menemukan bahwa wortel dengan anthocyanin menunjukkan vitamin A yang sama bioefficacy sebagai wortel tanpa anthocyanin vitamin gerbil A-cukup makan konsentrasi karotenoid tinggi (3). Dalam penelitian ini, kami makan vitamin A-habis gerbil feed dengan karotenoid lebih rendah dan konsentrasi antosianin yang lebih besar untuk menguji antosianin lebih lanjut dan interaksi karotenoid. Berdasarkan studi saat ini dan sebelumnya, tidak ada pengaruh besar asupan antosianin pada vitamin A bioefficacy dari provitamin A karotenoid dari wortel in vivo.

Studi tentang nutrisi manusia secara tradisional mengadopsi sudut pandang reduksionis dan dalam bidang penelitian ini lebih jelas daripada epidemiologi gizi, di mana senyawa individu diet secara rutin dikaitkan dengan hasil kesehatan tertentu. Namun, ketika seluruh makanan dibandingkan dengan komponen individu mereka (misalnya tomat vs lycopene atau wortel vs α-β-karoten dan), asupan seluruh makanan seringkali dikaitkan dengan penurunan sama atau lebih besar dalam risiko penyakit dibandingkan senyawa individu (45 , 46). Peningkatan kapasitas antioksidan hati diamati pada gerbil mengkonsumsi wortel biofortifikasi itu mungkin karena bioactivities gabungan beberapa senyawa daripada kegiatan individu karotenoid, anthocyanin, atau asam fenolat, menggambarkan manfaat sinergis terkait dengan asupan makanan utuh (6,47 ). Ditingkatkan kapasitas antioksidan hati pada gerbil makan putih wortel (kontrol) relatif terhadap baseline mungkin menyarankan peran senyawa selain pigmen di seluruh makanan, namun wortel POR, dengan pigmen yang paling beragam dan berlimpah, memiliki kapasitas antioksidan tertinggi. Designer sayuran, seperti wortel POR digunakan dalam penelitian ini, paket dan menyampaikan beberapa senyawa bioaktif. Strategi berbasis makanan secara keseluruhan memanfaatkan makanan fungsional seperti wortel biofortifikasi yang semakin populer (48), karena mereka memiliki potensi untuk mencegah penyakit kronis selain defisiensi mikronutrien dan harus, karena itu, akan dipromosikan di negara-negara berkembang dan maju baik.

Translate : Widya Putri

Sumber   : JN Journal

http://jn.nutrition.org/content/138/9/1692.full