Efecto de compuestos fenólicos presentes en aceites sometidos a un proceso estandarizado de fritura, sobre la respuesta postprandial de personas obesas

Abstract

Introducción: Los polifenoles son moléculas con capacidad antioxidante, antiinflamatoria y antimicrobiana, ampliamente distribuidas en los alimentos como el aceite de oliva, el cual tiene diversos usos culinarios incluyendo la elaboración de la fritura. En las últimas décadas dicho aceite se ha ido sustituyendo para la fritura por aceites de semillas, que cuando son sometidos a altas temperaturas y tiempos prolongados de calentamiento, se producen importantes cambios químicos que afectan la calidad nutricional y sensorial del alimento y por tanto la salud del consumidor. Las personas obesas habitualmente consumen este tipo de alimentos, acentuando el desarrollo de un proceso inflamatorio que se relaciona directamente con el estrés oxidativo. Ambos procesos, inflamatorio y oxidativo, se acentúan significativamente durante el estado postprandial y se atenúan por la presencia de antioxidantes en la dieta. Objetivo principal: Estudiar el efecto de los compuestos fenólicos presentes en aceites sometidos a un proceso estandarizado de fritura, sobre la respuesta inflamatoria postprandial mediada por el factor de transcripción NF-!B en células mononucleares de sangre periférica (PBMCs) de personas obesas. Objetivos secundarios: Determinar el efecto de la ingesta de aceites fritos con y sin compuestos fenólicos, sobre la respuesta inflamatoria y el estrés oxidativo postprandial e identificar la presencia de metabolitos en orina de personas obesas. Participantes, diseño y metodología: 20 participantes obesos, recibieron 4 desayunos mediante un diseño aleatorizado y cruzado. Los desayunos se prepararon con cuatro aceites sometidos previamente a 20 ciclos de calentamiento a 180 ºC [aceite de oliva virgen (VOO); aceite de girasol (SFO) y dos mezclas de aceites de semillas (aceite de girasol/aceite de canola) uno enriquecido con dimetilpolisiloxano como antioxidante (SOX) y otro con compuestos fenólicos obtenidos del residuo de la aceituna tras extraer el aceite de oliva -alperujo- (SOP)]. Se determinó la concentración de los compuestos fenólicos presentes en VOO y SOP, antes y después del calentamiento. Tras 0, 2 y 4 horas de la ingesta de los desayunos, se tomaron muestras de sangre y orina. Se determinó la activación de NF-!B y la concentración de las proteínas I!B-" y Nrf2, así como la expresión de los genes proinflamatorios p65, I!B-", IKK!, IKK", TNF-", IL- 1!, IL-6, MIF, JNK1 e IL-8, y de los genes implicados en el estrés oxidativo gp91phox, p22phox, p47phox, p67phox, p40phox, NRF2, SOD1, SOD2, CAT, GSTP1, GSR, TXN, TrxR, GPX1 y GPX4 en PBMCs. A nivel plasmático, se determinó la concentración de lipopolisacáridos (LPS), ácidos grasos libres y de moléculas IL-6, TNF-!, VCAM-1, ICAM-1, MCP-1, MMP9 y sCD40L, así como la actividad enzimática del superóxido dismutasa (SOD) y glutatión peroxidasa (GPx) y la concentración de sustratos antioxidantes como glutatión reducido (GSH) y glutatión oxidado (GSSG). En muestras de orina se analizó el perfil metabolómico. Resultados: La concentración de los compuestos fenólicos tirosol, luteolina, apigenina, ácido p-cumárico y ácido vanilico, se mantuvo en VOO y SOP tras el proceso de calentamiento, mientras que la concentración del hidroxitirosol descendió a niveles indetectables en VOO y permaneció a niveles muy bajos en SOP. La ingesta de aceites fritos con compuestos fenólicos (VOO y SOP), induce una menor activación de NF-"B, y un incremento en la concentración citoplasmática de I"B-! en PBMCs, a su vez, indujeron un descenso en la concentración plasmática de LPS. En contraste, la ingesta de aceites fritos sin compuestos fenólicos induce un incremento de los niveles plasmáticos de LPS y una sobreexpresión de los genes proinflamatorios p65, I!B-", IKK!, IKK", TNF-", IL-1!, IL-6, MIF y JNK1 tras consumir SFO e IL-1! tras consumir SOX. La concentración plasmática postprandial de IL-6, TNF-!, VCAM-1, ICAM-1, MCP-1, MMP9 y sCD40L no muestra cambios significativos entre los 4 aceites consumidos. La ingesta de aceites fritos con antioxidantes como los compuestos fenólicos en VOO y SOP, o como el dimetilpolisiloxano en SOX, induce menores niveles postprandiales de la proteína Nrf2 en núcleo de PBMCs. En contraste, tras la ingesta del aceite sin antioxidantes (SFO), se induce una mayor expresión de los genes de algunas subunidades del complejo NADPH oxidasa (gp91phox, p22phox, p47phox) así como de Nrf2, SOD1, CAT, GSTP1, TXN y GSR, así como una reducción de los niveles plasmáticos de GSH y de la ratio GSH/GSSG. El perfil metabolómico observado en las muestras de orina, tras la ingesta de los cuatro aceites fritos, no mostró cambios en respuesta a la presencia de los compuestos fenólicos. Teniendo en cuenta que se identificaron metabolitos relacionados principalmente con la asimilación de lípidos, los cuales son sintetizados de manera normal tras una sobrecarga grasa Conclusión principal: La ingesta de aceites fritos con compuestos fenólicos, induce menor respuesta inflamatoria postprandial al inhibir la activación del factor de transcripción NF-kB en PBMCs de personas obesas, en comparación a los aceites sin compuestos fenólicos. Conclusiones secundarias: Los aceites fritos que contienen compuestos fenólicos, inducen una menor respuesta inflamatoria postprandial, en contraste con los aceites sin compuestos fenólicos. El consumo de los aceites fritos que contienen antioxidantes, ya sea compuestos fenólicos, y dimetilpolisiloxano, inducen un menor estrés oxidativo postprandial, comparado con el aceite frito sin ningún tipo de antioxidantes. La ingesta de los aceites fritos con y sin compuestos fenólicos, induce un cambio fisiológico normal en respuesta a una sobrecarga grasa, teniendo en cuenta que se identificaron principalmente metabolitos relacionados con la asimilación de lípidos.

Introduction: The phenolic compounds are molecules with antioxidant capacity, antiinflammatory and antimicrobial, widely distributed in the food such as the olive oil, which has several culinary uses such as in the frying. However, in the past decades, the olive oil has been substituted for the frying process by seed oils, which when are subjected to high temperatures and repeated heating cycles, are induced important chemical changes that directly affecting the nutritional quality of the final fried food, which in turn affects the health of the consumer. Obese people commonly consume these foods, and this leads to greater development of an inflammatory process that is directly related with oxidative stress. Both process, inflammatory and oxidative, are significantly increased during the postprandial state and are attenuated by the presence of antioxidants in the diet.Main objective: To study the effect of the phenolic compounds present in oils subjected to a standardized frying process, on the postprandial inflammatory response mediated by the transcription factor NF-!B in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from obese persons. Secondary objectives: To determine the effect of the intake of fried oils with and without phenolic compounds, on the inflammatory response and oxidative stress in the postprandial state and to identify the presence of metabolites in urine of obese people. Participants, design and methodology: 20 obese volunteers received four breakfasts prepared with four different oils following a randomized, crossover design. The oils, previously subjected to a standard frying process (20 heating cycles at 180 °C and 5 minutes each cycle) were [virgin olive oil (VOO), sunflower oil (SFO) and two mixtures of seed oil (sunflower oil/canola oil), one enriched with dimethylpolysiloxane (SOD) and the other with polyphenols extracted from the residue of olive-oil production -alperujo- (SOP)]. We determined the individual concentration of phenolic compounds in VOO and SOP, before and after the heating process. After 0, 2 and 4 hours of the intake of the four breakfasts, samples of blood and urine were taken. We determined the activation of NF-!B, the protein concentration of I!B-" and Nrf2, and the expression of the genes p65, I!B-", IKK!, IKK", TNF-", IL-1!, IL-6, MIF, JNK1, IL-8, and the genes related to oxidative stress gp91phox, p22phox, p47phox, p67phox, p40phox, NRF2, SOD1, SOD2, CAT, GSTP1, GSR, TXN, TrxR, GPX1 and GPX4, in PBMCs. In plasma samples, we determined the concentration of lipopolysaccharides (LPS), free fatty acids, of the molecules IL-6, TNF-", VCAM-1, ICAM-1, MCP-1, MMP9, sCD40L and the antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), and antioxidant substrates as reduced glutathione (GSH) and oxidized glutathione (GSSG). In urine samples, we analysed the metabolomic profile. Results: The phenolic compounds tyrosol, luteolin, apigenin, p-coumaric acid, vanillinic acid and the conjugated forms of oleuropein, remained after the heating process in VOO and SOP. The concentration of hydroxytyrosol was undetectable after the frying process in VOO, but was present, although at a lower concentration in SOP.The intake of frying oils with phenolic compounds (VOO and SOP) reduced the NF-!B activation, increased the concentration of I!B-" and decreased LPS plasma concentration. In contrast, the intake of frying oils without phenolic compounds induced the expression of the proinflammatory genes p65, I!B-", IKK!, IKK", TNF-", IL-1!, IL-6, MIF and JNK1 after the intake of SFO, and IL-1! after the intake of SOX, and increased the LPS plasma concentration after the consumption of SFO and SOX. The analysis carried out in plasma to determinate the concentration of IL-6, TNF-", VCAM- 1, ICAM-1, MCP-1, MMP9 y sCD40L, did not show significantly changes between the four frying oils. The intake of frying oils with phenolic compounds in VOO and SOP, or dimethylpolysiloxane in SOX, induce less concentration of Nrf2 in the nuclear fraction of PBMCs. In contrast, the intake of SFO, induces a higher expression of genes in some subunits of the complex NADPH oxidase (gp91phox, p22phox, p47phox) and Nrf2, SOD1, CAT, GSTP1, TXN y GSR. In plasma, the breakfast prepared with SFO decreases GSH levels and the GSH/GSSG ratio. After ingestion of the four frying oils, the metabolomics profile observed in the urine samples shows no changes in response to the presence of phenolic compounds, because the metabolites identified are mainly related with the lipid metabolism, which are normally synthetized after a fat overload. Main conclusion: The intake of oils with phenolic compounds and subjected to a standardized frying process, induces a lower postprandial inflammatory response after inhibiting the activation of the transcription factor NF-kB in PBMCs of obese people, in comparison with frying oils without phenolic compounds. Secondary conclusions: The intake of frying oils with phenolic compounds, induce less postprandial inflammatory response, in contrast to the oils without phenolic compounds. The consumption of frying oils with antioxidants, which were either phenolic compounds or dimethylpolysiloxane, induce less postprandial oxidative stress, compared with the oil without antioxidants. The intake of frying oils, with or without phenolic compounds, induces a normal physiological change in response to a fat overload, because the study’s main findings were metabolites related with the lipid metabolism