In vitro and in vivo metabolic studies of dietary flavan-3-ols

Abstract

Τhe gut microflora metabolism of selected dietary flavan-3-ols was investigated using a static in vitro culture model. Pure procyanidin B2 and its associated monomer, (-)-epicatechin, generated a range of phenolic and phenyl carboxylic acid derivatives. The most abundant were mono- and dihydroxylated phenyl propan-2-ols, mono- and dihydroxylated phenyl valerolactones, a monohydroxylated valeric acid, a monohydroxylated propionic acid and a phenyl acetic acid. Evidence is presented for the production of novel metabolites, from procyanidin B2, that retain the flavanol A-ring and the C4-->C8 interflavan bond, including some of comparatively large mass (Mr ≥ 290) that retain the ‘dimeric’ nature of the substrate. It was confirmed that microbial metabolism favoured dehydroxylation at the position 4’- rather than the 3’-, and that both a- and b-oxidation occurred. The in vitro metabolism of (+)-catechin and (-)-epigallocatechin by human faecal microflora produced fewer metabolites than (-)-epicatechin or procyanidin B2. The in vitro metabolism of crude black tea extracts, theaflavins (TFs) and thearubigins (TRs), did not produce detectable microbial metabolites. Studies using co-cultured cells demonstrated that 3-(3’-hydroxy phenyl) propionic acid was absorbed, similar to, but significantly more slowly (P ≤ 0.05) than ferulic acid. Both compounds were absorbed by passive transcellular transport. The 3-(3’-hydroxy phenyl) propionic acid permeated in its free, unconjugated form, suggesting that is a potentially useful biomarker for examining health promoting effects. Dosing rats intravenously and orally with [14C] procyanidin B2, pharmacokinetic parameters for the [14C] were established. It was demonstrated that a large fraction of the dose of the parent compound administered orally was degraded to different chemical entities by the gut microflora prior to absorption into the systemic circulation.

Ο μεταβολισμός της εντερικής μικροχλωρίδας επιλεγμένων διατροφικών φλαβαν-3-ολών ερευνήθηκε χρησιμοποιώντας ένα στατικό μοντέλο καλλιέργειας in vitro. Καθαρή προκυανιδίνη B2 και το σχετιζόμενο μονομερές της, (-)-επικατεχίνη, παρήγαγαν μια σειρά από φαινολικές και φαινυλοκαρβοξυλικές παράγωγες ενώσεις. Οι πιο άφθονες ήταν μονο- και διυδροξυλιωμένες φαινυλοπροπαν-2-όλες, μονο- και διυδροξυλιωμένες φαινυλοβαλερολακτόνες, ένα μονοϋδροξυλιωμένο βαλερικό οξύ, ένα μονοϋδροξυλιωμένο προπιονικό οξύ και ένα φαινυλοξεικό οξύ. Παρουσιάζονται αποδείξεις για την παραγωγή νέων μεταβολιτών από την προκυανιδίνη B2, οι οποίοι διατηρούν τον δακτύλιο A του φλαβανόλης και τον δεσμό C4-->C8 μεταξύ των φλαβανών, συμπεριλαμβανομένων κάποιων με συγκριτικά μεγάλη μάζα (Mr ≥ 290) που διατηρούν τη ‘διμερική’ φύση του υποστρώματος. Επιβεβαιώθηκε ότι ο μικροβιακός μεταβολισμός προτιμούσε την αποϋδροξυλίωση στη θέση 4’- παρά στη 3’-, και και ότι έλαβαν χώρα τόσο α- όσο και β-οξείδωση.Ο μεταβολισμός in vitro της (+)-κατεχίνης και της (-)-επιγαλλοκατεχίνης από την ανθρώπινη εντερική μικροχλωρίδα παρήγαγε λιγότερους μεταβολίτες από ότι η (-)-επικατεχίνη ή η προκυανιδίνη B2. Ο μεταβολισμός in vitro ακατέργαστων εκχυλισμάτων μαύρου τσαγιού, θεαφλαβινών (TFs) και θεαρουβιγινών (TRs), δεν παρήγαγε ανιχνεύσιμους μικροβιακούς μεταβολίτες. Μελέτες χρησιμοποιώντας κυτταρικές καλλιέργειες έδειξαν ότι το 3-(3’-υδροξυφαινυλο) προπιονικό οξύ απορροφήθηκε, παρόμοια με, αλλά σημαντικά πιο αργά (P ≤ 0.05) από το φερουλικό οξύ. Και οι δύο ενώσεις απορροφήθηκαν μέσω παθητικής διακυτταρικής μεταφοράς. Το 3-(3’-υδροξυφαινυλο) προπιονικό οξύ διαπέρασε με την ελεύθερη, μη συζευγμένη μορφή του, υποδεικνύοντας ότι είναι ένας δυνητικά χρήσιμος βιοδείκτης για την εξέταση των ευεργετικών επιδράσεων στην υγεία. Χορηγώντας σε αρουραίους ενδοφλεβίως και από του στόματος [14C] προκυανιδίνη B2, καθορίστηκαν οι φαρμακοκινητικές παράμετροι για το [14C]. Αποδείχθηκε ότι ένα μεγάλο κλάσμα της δόσης της μητρικής ένωσης που χορηγήθηκε από του στόματος, διασπάστηκε σε διάφορες χημικές ενώσεις από την εντερική μικροχλωρίδα πριν από την απορρόφηση στη συστηματική κυκλοφορία.