فراهمی زیستی و متابولیسم فیتوکمیکال‌ها

فراهمی زیستی (Bioavailability) به کسری از یک فیتوکمیکال خورده شده گفته می‌شود که به شکل فعال به گردش خون می‌رسد؛ متابولیسم مجموعه‌ای از تغییر و تحولات است — در روده، کبد و بافت‌ها — که بر روی این ترکیبات در طول مسیر عمل می‌کنند. این دو با هم تعیین می‌کنند که کدام مولکول‌ها واقعاً به بافت‌های هدف می‌رسند، که اغلب تفاوت چشمگیری با ترکیبات اصلی موجود در غذا دارند.

Definition

فراهمی زیستی و متابولیسم فیتوکمیکال‌ها مطالعه چگونگی آزاد شدن فیتوکمیکال‌های رژیمی از غذا، جذب، کونژوگاسیون، تغییر شکل توسط میکروبیوتای روده و آنزیم‌های میزبان، توزیع و دفع آن‌ها است، و اینکه چگونه این فرآیندها غلظت‌ها و هویت‌های شیمیایی ترکیباتی را که به بافت‌ها می‌رسند، شکل می‌دهند.

Scope

این موضوع شامل عوامل تعیین‌کننده جذب فیتوکمیکال‌ها (ماتریکس غذایی، شکل شیمیایی و حلالیت)، کونژوگاسیون فاز II و متابولیسم میکروبی روده که متابولیت‌های در گردش را تولید می‌کنند، فراهمی زیستی معمولاً پایین و متغیر پلی‌فنول‌ها و کاروتنوئیدها، و پیامدهای آن برای تفسیر اثرات بیولوژیکی آن‌ها می‌شود. این یک مرجع بیوشیمی و تغذیه است، نه راهنمای رژیم غذایی.

Core questions

• چه عواملی میزان جذب یک فیتوکمیکال رژیمی را تعیین می‌کنند؟
• چگونه کونژوگاسیون فاز II و میکروبیوتای روده فیتوکمیکال‌ها را پس از مصرف تغییر می‌دهند؟
• چرا متابولیت‌های در گردش اغلب با ترکیبات اصلی موجود در غذا متفاوت هستند؟
• چگونه فراهمی زیستی تفسیر اثرات سلامتی فیتوکمیکال‌ها را پیچیده می‌کند؟

Key concepts

• فراهمی زیستی و کارایی زیستی
• ماتریکس غذایی و آزاد شدن از غذا
• کونژوگاسیون فاز II (گلوکورونیداسیون، سولفاسیون، متیلاسیون)
• متابولیسم میکروبی روده و متابولیت‌های میکروبی
• گردش مجدد روده‌ای-کبدی و دفع
• تغییرپذیری بین فردی

Key theories

فعالیت زیستی مبتنی بر متابولیت

از آنجایی که فیتوکمیکال‌های اصلی به طور گسترده کونژوگه و متابولیزه می‌شوند، ترکیباتی که در گردش هستند و به بافت‌ها می‌رسند، عمدتاً متابولیت‌ها هستند، بنابراین فعالیت بیولوژیکی باید به این اشکال نسبت داده شود تا به ترکیب اصلی موجود در غذا.

ماتریکس غذایی و میکروبیوم به عنوان عوامل تعیین‌کننده

فراهمی زیستی به شدت به ماتریکس غذایی، شکل شیمیایی و جامعه میکروبی روده بستگی دارد، که تغییرپذیری زیاد بین فردی و بین غذایی در مواجهه با فیتوکمیکال‌ها را توضیح می‌دهد.

Mechanisms

پس از مصرف، فیتوکمیکال‌ها باید قبل از جذب از ماتریکس غذایی آزاد شوند. بسیاری از پلی‌فنول‌ها در روده کوچک جذب می‌شوند، جایی که تحت کونژوگاسیون گسترده فاز II — گلوکورونیداسیون، سولفاسیون و متیلاسیون — قرار می‌گیرند، به طوری که عمدتاً به عنوان کونژوگه‌ها و نه آگلیکون‌های آزاد در گردش هستند. بخش بزرگی به روده بزرگ می‌رسد، جایی که میکروبیوتای روده آن‌ها را شکسته و به متابولیت‌های فنلی کوچک‌تر تبدیل می‌کند که ممکن است خودشان جذب شوند. کاروتنوئیدهای لیپوفیلیک برای جذب به تشکیل میسل و چربی رژیمی وابسته هستند. کونژوگه‌ها می‌توانند تحت گردش مجدد روده‌ای-کبدی (enterohepatic recirculation) قرار گیرند، و غلظت‌های پلاسمایی حاصل معمولاً پایین، گذرا و بین افراد و منابع غذایی بسیار متغیر است.

Clinical relevance

فراهمی زیستی و متابولیسم توضیح می‌دهند که چرا ظرفیت آنتی‌اکسیدانی یک فیتوکمیکال که در شرایط آزمایشگاهی (in vitro) اندازه‌گیری می‌شود، اغلب اثرات آن را در بدن به خوبی پیش‌بینی نمی‌کند، و چرا پاسخ‌ها به غذاهای غنی از فیتوکمیکال بین افراد متفاوت است. این مدخل برای کمک به تفسیر شواهد مکانیکی و تغذیه‌ای در نظر گرفته شده و مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های فردی در مورد رژیم غذایی یا مکمل‌ها نیست.

Evidence & guidelines

مجموعه‌های سیستماتیک مطالعات فراهمی زیستی انسانی و بررسی‌های مکانیکی نشان می‌دهند که بیشتر فیتوکمیکال‌های رژیمی با غلظت‌های پایین و متغیر به عنوان متابولیت‌ها به پلاسما می‌رسند؛ این دلیل اصلی است که بررسی‌ها در مورد برابر دانستن سنجش‌های آنتی‌اکسیدانی در شرایط آزمایشگاهی با فواید درون بدن (in vivo) هشدار می‌دهند. هیچ راهنمایی بالینی در اینجا ارائه نمی‌شود.

History

تحقیقات اولیه فیتوکمیکال‌ها اغلب فرض می‌کردند که ترکیبات اصلی مستقیماً عمل می‌کنند، اما بررسی‌های سیستماتیک فراهمی زیستی انسانی از اوایل دهه ۲۰۰۰، به ویژه توسط ماناچ و همکاران، جذب پایین و متغیر و متابولیسم گسترده را مستند کردند. سپس توجه فزاینده به میکروبیوم روده، متابولیت‌های میکروبی را به عنوان مشارکت‌کنندگان اصلی معرفی کرد و درک چگونگی فعالیت زیستی فیتوکمیکال‌ها را بازتعریف نمود.

Debates

کدام اشکال یک فیتوکمیکال از نظر بیولوژیکی مسئول اثرات مشاهده شده هستند؟

از آنجایی که ترکیبات اصلی در سطوح پایین در گردش هستند و به شدت متابولیزه می‌شوند، بحث در مورد اینکه آیا کونژوگه‌ها، متابولیت‌های میکروبی یا ترکیبات اصلی گذرا مسئول اثرات بیولوژیکی نسبت داده شده به رژیم‌های غذایی غنی از فیتوکمیکال هستند، ادامه دارد.

Key figures

• Claudine Manach
• Gary Williamson
• Augustine Scalbert
• Alan Crozier
• Robert M. Russell

Seminal works

• manach-2005
• manach-2004
• del-rio-2013

Frequently asked questions

چرا فیتوکمیکال‌های در گردش با فیتوکمیکال‌های موجود در غذا متفاوت هستند؟

پس از جذب، فیتوکمیکال‌ها توسط آنزیم‌های میزبان کونژوگه شده و توسط باکتری‌های روده تغییر شکل می‌یابند، بنابراین مولکول‌های موجود در خون معمولاً متابولیت‌ها هستند تا ترکیبات اصلی موجود در غذا.

چرا فراهمی زیستی برای درک غذاهای آنتی‌اکسیدانی مهم است؟

یک ترکیب تنها در صورتی می‌تواند در بافت‌ها عمل کند که جذب شده و به آن‌ها برسد؛ از آنجایی که بسیاری از فیتوکمیکال‌ها به طور ضعیف و متغیر جذب می‌شوند، قدرت آنتی‌اکسیدانی آن‌ها در شرایط آزمایشگاهی به طور قابل اعتمادی اثرات آن‌ها را در بدن پیش‌بینی نمی‌کند.