The metabolism and analysis of isoflavones and other dietary polyphenols in foods and biological systems

Abstract

Polyphenols in dietary and botanical matrices are usually present as simple and complex O-glycosides. In fermented dietary materials, the glycosidic moiety is removed and accompanied in some cases by more complex changes to the polyphenol. As for most xenobiotics, polyphenols undergo phase II conjugation in the intestinal wall during their absorption from the gut. In contrast, a few polyphenols, such as puerarin in the kudzu vine, are C-glycosides and are stable in the gut and during absorption, distribution and excretion. Large bowel bacteria reduce polyphenol aglycones, causing opening of the heterocyclic B-ring and ring cleavage. The products are mostly absorbed and enter the bloodstream. Phase I and II metabolism events occur in the intestine and the liver – most polyphenols predominantly circulate as β-glucuronides and sulfate esters with very little as the aglycones, the presumed active forms. In addition, metabolism can occur in non-hepatic tissues and cells including breast tumor cells that have variable amounts of cytochrome P450s, sulfatase and sulfotransferase activities. Inflammatory cells produce chemical oxidants (HOCl, HOBr, ONO2−) that will react with polyphenols. The isoflavones daidzein and genistein and the flavonol quercetin form mono- and dichlorinated products in reaction with HOCl. Genistein is converted to 3′-nitrogenistein in the lung tissue of lipopolysaccharide-treated rats. Whereas polyphenols that can be converted to quinones or epoxides react with glutathione (GSH) to form adducts, chlorinated isoflavones do not react with GSH; instead, they are converted to β-glucuronides and are excreted in bile. Analysis of polyphenols and their metabolites is routinely carried out with great sensitivity, specificity and quantification by LC-tandem mass spectrometry. Critical questions about the absorption and tissue uptake of complex polyphenols such as the proanthocyanins can be answered by labeling these polyphenols with 14C-sucrose in plant cell culture and then purifying them for use in animal experiments. The 14C signature is quantified using accelerator mass spectrometry, a technique capable of detecting one 14C atom in 1015 carbon atoms. This permits the study of the penetration of the polyphenols into the interstitial fluid, the fluid that is actually in contact with non-vascular cells.

Food Analysis: Present, Future, and Foodomics

“…Following this trend new terms as functional foods, functional ingredients, or nutraceuticals are now in use in many laboratories that investigate links between the composition of food and its health benefits. This has been the case of isoflavones that has been largely analyzed in food and biological fluids based on their claimed health benefits supposedly due to their antioxidant activity [97,98], a point that is now under controversy. Similar approach has been applied for the advanced analysis of food anthocyanins, isoflavones, and flavanols [99], flavonoids [100], phenolic compounds [101,102], carotenoids [103,104], and other phytochemicals in foods [105].…”

Flavonoids through the eyes of a pharmacologist. Features and problems of pharmacokinetics

“…Этот процесс протекает быстро, так что через 20-30 минут обра-зовавшиеся конъюгаты определяются в серозном (васкулярном) слое кишки и в системном кровото-ке. Кроме того, столь быстрая конъюгация созда-ет достаточно высокий градиент, способствующий пассивному проникновению агликонов из просвета кишечника после гидролиза, обеспечиваемого лак-таза-флоризин-гидролазой [4,5,11,13,28,57]. Конъюгированные флавоноиды в виде анионных дериватов (метилированные и неметилированные глюкурониды и сульфаты флавоноидов) из клеток тонкого кишечника через базолатеральную мем-брану попадают в кровоток системы портальной вены.…”

“…Конъюгированные флавоноиды в виде анионных дериватов (метилированные и неметилированные глюкурониды и сульфаты флавоноидов) из клеток тонкого кишечника через базолатеральную мем-брану попадают в кровоток системы портальной вены. Здесь в течение одного-трех часов после по-требления создается первый пик конъюгированных флавоноидов, после чего они захватываются клет-ками печени [5,34,44,52,59]. В то же время неко-торая часть конъюгированных в энтероцитах фла-воноидов может подвергаться возвращению через апикальную мембрану в просвет тонкого кишечника с помощью АТФ-связывающих кассетных транспор-теров BCRP и MRF2 с последующим поступ лением в толстый кишечник [10,32].…”

“…Часть из них посту-пает в кровоток и разносится по организму с после-дующим взаимодействием с клетками-мишенями различных органов и тканей или экскретируется с мочой, профильтровавшись в клубочках почек. Другая часть конъюгированных флавоноидов секре-тируется гепатоцитами в просвет тонкого кишечни-ка, определяя процесс так называемого энтероге-патического рециклинга [5,34,52,59]. Подошедшие к органам-мишеням конъюгаты, будучи по большей части гидрофильными (за исключением, возможно, некоторых сульфатированных конъюгатов), c боль-шим трудом способны проникать в клетки.…”

Shogaol–huprine hybrids: Dual antioxidant and anticholinesterase agents with β-amyloid and tau anti-aggregating properties

“…Notwithstanding the apparent brain permeability of the shogaol-huprine hybrids, it would remain to be determined whether other pharmacokinetic properties are so favourable, especially taking into account the known phase II metabolic liability of polyphenolic compounds. 47,48 …”