Khả dụng sinh học và Chuyển hóa Phytochemical

Khả dụng sinh học là tỷ lệ phytochemical được hấp thụ đi vào tuần hoàn dưới dạng hoạt động; chuyển hóa là tập hợp các biến đổi — trong ruột, gan và các mô — tác động lên các hợp chất này trên đường đi. Cùng với nhau, chúng quyết định phân tử nào thực sự đến được các mô đích, thường khác biệt đáng kể so với các hợp chất gốc có trong thực phẩm.

Definition

Khả dụng sinh học và chuyển hóa phytochemical là nghiên cứu về cách các phytochemical trong chế độ ăn uống được giải phóng khỏi thực phẩm, hấp thụ, liên hợp, biến đổi bởi hệ vi sinh vật đường ruột và enzyme của vật chủ, phân bố và bài tiết, và cách các quá trình này định hình nồng độ và danh tính hóa học của các hợp chất đến các mô.

Scope

Chủ đề này bao gồm các yếu tố quyết định sự hấp thu phytochemical (ma trận thực phẩm, dạng hóa học và độ hòa tan), quá trình liên hợp pha II và chuyển hóa bởi vi khuẩn đường ruột tạo ra các chất chuyển hóa lưu hành, khả dụng sinh học thường thấp và thay đổi của polyphenol và carotenoid, và ý nghĩa đối với việc giải thích các tác động sinh học của chúng. Đây là tài liệu tham khảo về hóa sinh và dinh dưỡng, không phải hướng dẫn chế độ ăn uống.

Core questions

• Điều gì quyết định lượng phytochemical trong chế độ ăn uống được hấp thụ?
• Quá trình liên hợp pha II và hệ vi sinh vật đường ruột biến đổi phytochemical như thế nào sau khi ăn?
• Tại sao các chất chuyển hóa lưu hành thường khác với các hợp chất gốc trong thực phẩm?
• Khả dụng sinh học làm phức tạp việc giải thích các tác động sức khỏe của phytochemical như thế nào?

Key concepts

• Khả dụng sinh học và hiệu quả sinh học
• Ma trận thực phẩm và sự giải phóng khỏi thực phẩm
• Liên hợp pha II (glucuronid hóa, sulfat hóa, methyl hóa)
• Chuyển hóa vi sinh vật đường ruột và các chất chuyển hóa vi sinh vật
• Tái tuần hoàn gan ruột và bài tiết
• Sự thay đổi giữa các cá thể

Key theories

Hoạt tính sinh học do chất chuyển hóa

Vì các phytochemical gốc được liên hợp và chuyển hóa rộng rãi, các hợp chất lưu hành và đến các mô chủ yếu là các chất chuyển hóa, do đó hoạt tính sinh học nên được gán cho các dạng này hơn là cho hợp chất gốc có trong thực phẩm.

Ma trận thực phẩm và hệ vi sinh vật là yếu tố quyết định

Khả dụng sinh học phụ thuộc mạnh mẽ vào ma trận thực phẩm, dạng hóa học và cộng đồng vi sinh vật đường ruột, điều này giải thích sự thay đổi lớn giữa các cá thể và giữa các loại thực phẩm trong việc tiếp xúc với phytochemical.

Mechanisms

Sau khi ăn, phytochemical phải được giải phóng khỏi ma trận thực phẩm trước khi hấp thụ. Nhiều polyphenol được hấp thụ ở ruột non, nơi chúng trải qua quá trình liên hợp pha II rộng rãi — glucuronid hóa, sulfat hóa và methyl hóa — để chúng lưu hành chủ yếu dưới dạng liên hợp hơn là aglycone tự do. Một phần lớn đến đại tràng, nơi hệ vi sinh vật đường ruột phân cắt và biến đổi chúng thành các chất chuyển hóa phenolic nhỏ hơn mà bản thân chúng có thể được hấp thụ. Carotenoid ưa lipid phụ thuộc vào sự hình thành micelle và chất béo trong chế độ ăn để hấp thu. Các chất liên hợp có thể trải qua quá trình tái tuần hoàn gan ruột, và nồng độ trong huyết tương thu được thường thấp, thoáng qua và thay đổi nhiều giữa các cá thể và nguồn thực phẩm.

Clinical relevance

Khả dụng sinh học và chuyển hóa giải thích tại sao khả năng chống oxy hóa của một phytochemical được đo lường in vitro thường dự đoán kém các tác động của nó trong cơ thể, và tại sao phản ứng với thực phẩm giàu phytochemical khác nhau giữa các cá thể. Mục này nhằm hỗ trợ giải thích bằng chứng cơ chế và dinh dưỡng và không phải là cơ sở cho các quyết định về chế độ ăn uống hoặc bổ sung cá nhân.

Evidence & guidelines

Các tổng hợp có hệ thống các nghiên cứu về khả dụng sinh học ở người và các đánh giá cơ chế xác định rằng hầu hết các phytochemical trong chế độ ăn uống đạt đến huyết tương ở nồng độ thấp, thay đổi dưới dạng chất chuyển hóa; đây là lý do chính mà các đánh giá cảnh báo không nên đánh đồng các xét nghiệm chống oxy hóa in vitro với lợi ích in vivo. Không có hướng dẫn lâm sàng nào được đưa ra ở đây.

History

Nghiên cứu phytochemical ban đầu thường cho rằng các hợp chất gốc tác động trực tiếp, nhưng các đánh giá có hệ thống về khả dụng sinh học ở người từ đầu những năm 2000, đáng chú ý là của Manach và các đồng nghiệp, đã ghi nhận sự hấp thu thấp và thay đổi cùng với quá trình chuyển hóa rộng rãi. Sự chú ý ngày càng tăng đối với hệ vi sinh vật đường ruột sau đó đã xác định các chất chuyển hóa vi sinh vật là những yếu tố đóng góp chính, định hình lại cách hiểu về hoạt tính sinh học của phytochemical.

Debates

Dạng nào của phytochemical chịu trách nhiệm sinh học cho các tác động quan sát được?

Vì các hợp chất gốc lưu hành ở mức thấp và bị chuyển hóa mạnh, cuộc tranh luận vẫn tiếp tục về việc liệu các chất liên hợp, chất chuyển hóa vi sinh vật hay các hợp chất gốc thoáng qua chịu trách nhiệm cho các tác động sinh học được gán cho chế độ ăn giàu phytochemical.

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

Tại sao các phytochemical lưu hành khác với những chất có trong thực phẩm?

Sau khi hấp thụ, phytochemical được liên hợp bởi các enzyme của vật chủ và biến đổi bởi vi khuẩn đường ruột, do đó các phân tử được tìm thấy trong máu thường là các chất chuyển hóa chứ không phải các hợp chất ban đầu có trong thực phẩm.

Tại sao khả dụng sinh học lại quan trọng để hiểu về thực phẩm chống oxy hóa?

Một hợp chất chỉ có thể hoạt động trong các mô nếu nó được hấp thụ và đến được chúng; vì nhiều phytochemical được hấp thụ kém và thay đổi, cường độ chống oxy hóa in vitro của chúng không dự đoán đáng tin cậy các tác động của chúng trong cơ thể.