Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/28962
Title: In vitro hypocholesterolemic potential of marine polysaccharides
Other Titles: Potencial hipocolesterolémico in vitro de polissacarídeos marinhos
Author: Silva, Inês Maria Vaz
Advisor: Coreta-Gomes, Filipe Manuel
Nunes, Cláudia Sofia Cordeiro
Keywords: Polysaccharides
Chitosan
Fucoidan
Saccharina latissima
Cholesterol bioaccessibility
Bile acids
Defense Date: 15-Jul-2020
Abstract: The prevalence of high cholesterol levels in the blood of the population translates in a mortality and morbidity index with high human and economic costs, being highly important to find new strategies to mitigate this problem. One way to reduce cholesterol levels in blood is to diminish its bioaccessibility, this is, decrease the amount that is emulsified in the intestinal lumen with the help of bile salts and thus available to be absorbed. In this work marine origin polysaccharides with different structural characteristics were explored, evaluating its hypocholesterolemic potential in an in vitro simplified intestinal model, as well as possible mechanisms of action. From brown algae Saccharina latissima, two types of polysaccharides were fractioned and structurally characterized, the laminarans (neutral) and fucose-containing sulphated polysaccharides (negatively charged). Chitosan (a positively charged polysaccharide) was also studied, which is a polysaccharide obtained from the deacetylation of chitin from crustaceous shells. The obtained results showed that the low molecular weight chitosan was the most promising polysaccharide, followed by the commercial fucoidan, in the reduction of cholesterol’s bioaccessibility, promoted by the sequestration of bile salts, whereas the other polysaccharides did not show a significant effect. To understand if other mechanisms of action were involved in the hypocholesterolemic effect of the marine origin polysaccharides, the viscosities of the most effective polysaccharides in reduction of cholesterol solubility were evaluated. In the concentration ranges studied, chitosan revealed higher viscosity compared to the commercial fucoidan. However, the diffusion coefficient evaluated by DOSY, which compared the solution in the presence and absence of chitosan, did not show significant alterations at the concentration used. This indicate that chitosan does not affect significatively the diffusion of bile salts micelles with cholesterol in the intestinal lumen, discarding this mechanism. Zeta-potential allowed to verify that at the physiologic pH used in the in vitro cholesterol solubility assays, the chitosan had positive charge, reinforcing the possibility of negatively charged bile salts sequestration by electrostatic interaction, corroborated by NMR quantification. Despite the negative character of fucoidan due to the sulphates groups and uronic acids, it has also capacity to sequestrate bile salts, contrary to what was observed with the laminarans (neutral), highlighting the possibility of hydrophobic interactions between bile salts and polysaccharides, depending on their structural nature. The present work allowed to identify that chitosan and fucoidans as potential to be used as hypocholesterolemic agents, detailing the possible mechanisms of action which can be useful for the design of functional foods with properties in reduction of cholesterol absorption that can have high impact in the society, namely in health and economy.
A prevalência de elevados níveis de colesterol no sangue da população traduz-se num índice de mortalidade e morbilidade com elevados custos humanos e económicos, sendo muito importante encontrar novas estratégias para mitigar este problema. Uma forma de diminuir os níveis de colesterol no sangue é diminuir a sua bioacessibilidade, ou seja, diminuir a quantidade que é emulsificada no lúmen intestinal com o auxílio de ácidos biliares e, portanto, disponível a ser absorvida. No presente trabalho, polissacarídeos de origem marinha com diferentes características estruturais foram estudados quanto ao seu efeito hipocolesterolémico, assim como possíveis mecanismos de ação, num sistema modelo intestinal in vitro simplificado. Da alga castanha Saccharina latissima foram fracionados e caracterizados estruturalmente dois tipos de polissacarídeos, as laminaranas (neutras) e os polissacarídeos sulfatados contendo fucose (carregados negativamente). Adicionalmente, estudou–se a quitosana (um polissacarídeo carregado positivamente), obtida por desacetilação da quitina, que normalmente é obtida a partir de cascas de crustáceos. Os resultados obtidos mostraram que a quitosana de baixo peso molecular foi o polissacarídeo mais promissor, seguido da fucoidana, na redução da bioacessibilidade de colesterol promovida pela sequestração de ácidos biliares, sendo que os restantes polissacarídeos não demonstraram um efeito significativo. Por forma a entender se outros mecanismos de ação estariam envolvidos no efeito hipocolesterolémico dos polissacarídeos de origem marinha, avaliou-se a viscosidade dos polissacarídeos mais efetivos na diminuição da solubilidade de colesterol, verificando-se que a quitosana apresentou a maior viscosidade em comparação com a fucoidana comercial nos regimes de concentração estudados. Contudo, o coeficiente de difusão obtido por DOSY, comparando a solução na presença e ausência de quitosana não mostrou alterações significativas à concentração usada, sendo indicativo que este polissacarídeo não afeta significativamente a difusão das micelas do ácido biliar com colesterol no lúmen intestinal, descartando este mecanismo. O potencial zeta permitiu verificar que ao pH fisiológico, usado nos ensaios de solubilidade de colesterol in vitro, a quitosana possuía carga positiva, reforçando a possibilidade de sequestração de ácidos biliares carregados negativamente por interação electroestática, corroborado por quantificação por RMN. A fucoidana apesar do seu carácter negativo conferido pelos grupos sulfatos e ácidos urónicos também mostrou sequestrar ácidos biliares, contrariamente ao observado com as laminaranas (neutras), realçando a possibilidade de interações hidrofóbicas entre os ácidos biliares e os polissacarídeos, dependendo da sua natureza estrutural. O presente trabalho identifica alguns polissacarídeos de origem marinha, nomeadamente a quitosana e as fucoidanas, com potencial para serem usados como agentes hipocolesterolémicos, detalhando possíveis mecanismos de ação que poderão ser úteis no design de alimentos funcionais com propriedades na redução de absorção de colesterol e consequentemente poderão ter elevado impacto na sociedade, nomeadamente na saúde e economia.
URI: http://hdl.handle.net/10773/28962
Appears in Collections:DQ - Dissertações de mestrado
UA - Dissertações de mestrado

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