Phenolische Verbindungen
Hauptphenolverbindungen in Olivenöl: Stoffwechsel und gesundheitliche Auswirkungen
Autorenlinks Overlay-Panelöffnen Kellie L Tuck a, Peter J Hayball a
Abstrakt
Wichtige Phenole in Olivenöl
Es wurde postuliert, dass die Bestandteile des Olivenöls in der mediterranen Ernährung, einer Ernährung, die weitgehend vegetarischer Natur ist, zu einer geringeren Inzidenz von koronarer Herzkrankheit und Prostata- und Darmkrebs beitragen können. Die mediterrane Ernährung beinhaltet den Verzehr großer Mengen Olivenöl. Olivenöl ist eine Quelle von mindestens 30 phenolischen Verbindungen. Die wichtigsten phenolischen Verbindungen in Olivenöl sind Oleuropein, Hydroxytyrosol und Tyrosol. In letzter Zeit ist die Zahl der Publikationen, die ihre biologischen Eigenschaften untersucht haben, stark angestiegen. Die phenolischen Verbindungen, die in Olivenöl enthalten sind, sind starke Antioxidantien und Radikalfänger. Oliven-"Abwasser" besitzt auch Verbindungen, die starke Antioxidans und Radikalfänger sind. Typischerweise ist Hydroxytyrosol ein überlegenes Antioxidans und Radikalfänger zu Oleuropein und Tyrosol. Hydroxytyrosol und Oleuropein haben eine antimikrobielle Wirkung gegen ATTC-Bakterienstämme und klinische Bakterienstämme. Jüngste Synthesen von markiertem und unmarkiertem Hydroxytyrosol in Verbindung mit überlegenen Analysetechniken haben es ermöglicht, seine Absorption und seinen Stoffwechsel zu untersuchen. Es wurde kürzlich gefunden, dass Hydroxytyosol unverändert über die Nieren ausgeschieden wird und folgende Metaboliten aufweist: Glucuronid-Konjugat, Sulfat-Konjugat, Homovanillinsäure, Homovanillinalkohol, 3,4-Dihydroxyphenylessigsäure und 3,4-Dihydroxyphenylacetaldehyd. Studien mit Tyrosol haben gezeigt, dass es unverändert und als Konjugate ausgeschieden wird. Dieser Review fasst die antioxidativen Fähigkeiten zusammen; die Fängerfähigkeiten und das biologische Schicksal von Hydroxytyrosol, Oleuropein und Tyrosol, die in den letzten Jahren veröffentlicht wurden.
1. Wichtige Phenole in Olivenöl: Einleitung
In den letzten Jahren hat die Zahl der Berichte, die die positiven Eigenschaften von Olivenöl beschreiben, dramatisch zugenommen. Jüngste Daten deuten darauf hin, dass die Komponenten in Olivenöl mehr gesundheitliche Vorteile haben können, als bisher angenommen, und folglich gab es zahlreiche Experimente, die das Schicksal der Bestandteile in Olivenöl untersucht haben. Es wurde spekuliert, dass der Konsum von Olivenöl zu einer geringeren Inzidenz von koronarer Herzkrankheit und einigen Krebsarten beiträgt. Es wurde postuliert, dass die geringere Inzidenz von koronarer Herzkrankheit und Prostata- und Darmkrebs in Griechenland, Italien und Spanien auf die mediterrane Ernährung zurückzuführen ist. Die mediterrane Ernährung ist weitgehend vegetarischer Natur und der Verzehr von Olivenöl ist die Hauptfettquelle. Der Anteil an pflanzlichem Fett, der über Olivenöl gewonnen wird, beträgt in Griechenland, Italien und Spanien 71, 42 % bzw. 37 % [1]. Die Menge an Olivenöl, die in Griechenland konsumiert wird, beträgt 18 kg pro Jahr pro Kopf und Kopf, in Italien 13 kg pro Kopf und in Spanien 11 kg pro Jahr pro Kopf [2].
Die Zusammensetzung des Olivenöls besteht hauptsächlich aus Triacylglycerinen und ∼0,5%-1,0% nicht-glyceridischen Bestandteilen [3]. Olivenöl ist auch eine Quelle von mindestens 30 phenolischen Verbindungen [4], [5], [6], [7], [8], von denen viele zur Resistenz von Olivenöl gegen oxidative Ranzigkeit beitragen [9]. Es wurde festgestellt, dass ein linearer Zusammenhang zwischen dem phenolischen Gehalt und der oxidativen Stabilität von nativem Olivenöl extra besteht [10]. Der phenolische Gehalt von Olivenöl hängt von einer Reihe von Faktoren ab, aber er hängt hauptsächlich von der Produktion und Lagerung des Öls ab [11]. Der Gesamtphenolgehalt ist in nativem Olivenöl extra höher als in raffiniertem nativem Olivenöl [12].
2. Wichtige Phenole in Olivenöl: Chemie der Phenole
2.1. Polyphenolgehalt in Olivenöl
Der Gesamtphenolgehalt von Olivenöl wurde in der Literatur mehrfach angegeben, es gibt jedoch Unstimmigkeiten mit den erhaltenen Konzentrationen. Die Ursache für diese Diskrepanz könnte auf die Ungenauigkeit der beiden üblicherweise verwendeten Methoden zur Bestimmung des Gesamtphenolgehalts zurückzuführen sein. Bei diesen Methoden handelt es sich um das Folin-Ciocalteau-Reagenz (das nicht spezifisch für Phenole ist), gefolgt von der Analyse durch UV und der Extraktion des Öls und der Analyse durch HPLC (die durch das Extraktionsverfahren und die Komplexität der phenolischen Fraktion begrenzt ist). Der Gesamtphenolgehalt in Olivenöl schwankt zwischen 800 mg/kg und 1 g/kg [13], über 500 mg/kg [14], bei 232 ± 15 mg/kg in nativem Olivenöl extra und 62 ± 12 mg/kg in raffiniertem Olivenöl [12] und es wurde auch berichtet, dass die Konzentration des Gesamtphenolgehalts zwischen 100 und 800 mg/kg schwankt [15] . Bei einem durchschnittlichen Gesamtphenolgehalt von 500 mg/kg wird der Verbrauch von Phenolphenolen in Olivenöl pro Person und Jahr in Griechenland auf 9 g, in Italien auf 7,5 g und in Spanien auf 5,5 g geschätzt.
Die wichtigsten phenolischen Verbindungen in Olivenöl sind in Abb. 1 dargestellt. Die drei phenolischen Verbindungen mit der höchsten Konzentration in Olivenöl sind das Glykosid Oleuropein, Hydroxytyrosol (3,4-Dihydroxyphenylethanol) und Tyrosol. Diese drei Verbindungen sind strukturell miteinander verwandt. Hydroxytyrosol und Tyrosol sind strukturell identisch, außer dass Hydroxytyrosol eine zusätzliche Hydroxygruppe in der Metaposition besitzt . Oleuropein ist ein Ester, der aus Hydroxytyrosol und Elenolsäure besteht. Oleuropein ist die wichtigste phenolische Verbindung in Olivenfrüchten, die in getrockneten Früchten bis zu 14% betragen kann, Hydroxytyrosol ist die wichtigste phenolische Komponente in Olivenöl [16]. Wenn die Olivenfrucht reift, nimmt die Konzentration von Oleuropein ab und Hydroxytyrosol, ein Hydrolyseprodukt von Oleuropein nimmt zu [17], [18].
Feige. 1. Die Hauptbestandteile des Olivenöls.
Wie beim Gesamtphenolgehalt von Olivenöl variiert der Gehalt an Oleuropein, Hydroxytyrosol und Tyrosol in Olivenöl in der Literatur. Es wurde berichtet, dass die Konzentration von Hydroxytyrosol in Olivenöl 1,4–5,6 mg/l [14]; 1,63 ± 0,25 mg/kg [19]; und 14,42 ± 3,01 mg/kg in nativem Olivenöl extra und 1,74 ± 0,84 mg/kg in raffiniertem nativem Olivenöl [12] beträgt. Die Konzentration von Tyrosol in Olivenöl wurde mit 4,69 ± 0,77 mg/kg [19] und 27,45 ± 4,05 mg/kg in nativem Olivenöl extra und 2,98 ± 1,33 mg/kg in raffiniertem nativem Olivenöl [12] angegeben. Die Konzentration von Oleuropein wurde mit 2,3–9,0 mg/l [14]; und 2,04 ± 0,78 mg/kg in nativem Olivenöl extra und in einer der Proben betrug die Konzentration von Oleuropein-Aglykon 18,64 ± 3,36 mg/kg [19] Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Konzentration von Hydroxytyrosol und der Stabilität des Öls, dies gilt jedoch nicht für Tyrosol [20]. [21].
Trotz der unzähligen Veröffentlichungen über die positiven Wirkungen von Olivenöl in den letzten Jahrzehnten wurde erst in den letzten fünf Jahren das Schicksal der in Olivenöl enthaltenen phenolischen Verbindungen im Körper untersucht. Dieser Review konzentriert sich auf die jüngsten Veröffentlichungen über die antioxidativen phenolischen Bestandteile Oleuropein, Hydroxytyrosol und Tyrosol, die in Olivenöl enthalten sind, und ihre jüngsten Erkenntnisse über ihren Stoffwechsel und ihre gesundheitlichen Auswirkungen.
2.2. Synthesen von Hydroxytyrosol
Bis vor kurzem gab es nur begrenzte Berichte über die Resorption und Entsorgung von Hydroxytyrosol. Dieser Mangel an Daten ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass Hydroxytyrosol leicht oxidiert wird und erst seit kurzem kommerziell erhältlich ist. Es ist wichtig, dass es leicht synthetisiert werden kann, damit die Untersuchung seiner biologischen Eigenschaften leichter erfolgen kann. Es gibt mehrere Methoden zur Synthese von Hydroxytyrosol und in letzter Zeit gab es mehrere Veröffentlichungen zur Synthese der markierten Verbindung.
Hydroxytyrosol kann auf verschiedenen Wegen aus (3,4-Dihydroxyphenyl)essigsäure synthetisiert werden; durch direkte Reduktion mit Aluminiumhydrid [22], durch Reduktion mit (Trimethylsilyl)diazomethan und Natriumborhydrid [23] und durch Reduktion der Säure mit Tetrabutylammoniumboronat [24]. Der Methylester der (3,4-Dihydroxyphenyl)essigsäure kann mit Lithiumaluminiumhydrid zu Hydroxytyrosol reduziert werden [25]. Kürzlich wurde Hydroxytyrosol enzymatisch unter Verwendung von Pilztyrosinase synthetisiert [26]. Dieses Verfahren ist umweltfreundlich und lässt sich an industrielle Prozesse anpassen. Die handelsübliche Pilztyrosinase ist teuer, kann aber gesammelt und wiederverwendet werden. Markiertes (Deuterium oder Tritium) Hydroxytyrosol wurde auf zwei Wegen synthetisiert [24], [27]. Die Markierung wird nach einem heterogenen säurekatalysierten H/D- oder H/T-Austausch entweder mit Amberlyst 15 oder Nafion mit Hydroxytyrosol in den aromatischen Ring eingebaut [27]. Alternativ führt die Reduktion von (3,4-Dihydroxyphenyl)essigsäure mit markiertem Tetrabutylammoniumboronat zum Einbau einer Deuteriummarkierung an der C2-Position [24]. Markiertes (14C) Hydroxytyrosol ist kommerziell erhältlich (berichtet in [28]). Diese jüngste Verfügbarkeit von markiertem Hydroxytyrosol hat mehrere Studien über die Absorption, den Metabolismus und die Disposition von Hydroxytyrosol ermöglicht, die später diskutiert werden.
2.3. Analyseverfahren zur Quantifizierung von Oleuropein, Hydroxytyrosol und Tyrosol im Plasma
Es gibt mehrere Studien, die die Menge an Oleuropein, Hydroxytyrosol oder Tyrosol im Plasma nach oraler Verabreichung an Menschen oder Ratten quantifiziert haben. Es gab zwei Studien, in denen mit Hydroxytyrosol versetzte Plasmaproben verwendet wurden, um analytische Methoden zu validieren [19], [29]. Es wurde eine HPLC-Methode zur Identifizierung und Quantifizierung von Hydroxytyrosol in humanem Plasma entwickelt. Dieses Verfahren vermied den sukzessiven Einsatz von SPE-Kartuschen und Plasmaproben wurden nach ihrer einfachen Konzentration mittels HPLC-Analyse analysiert [29].
Ein alternatives Experiment untersuchte die LDL-Oxidierbarkeit von Oleuropein bei Kaninchen. In diesem Experiment wurden die Plasmaproben mit SPE-Kartuschen extrahiert, nach Verdampfen des Lösungsmittels wurde der Trockenrückstand rekonstituiert und mittels HPLC analysiert [19].
Es wurden zwei Berichte über die Hydroxytyrosolspiegel im Urin durch GC-MS nach Extraktion und Bildung der Trimethylsilylderivate der Plasmaproben erstellt [23], [30].
3. Wichtige Phenole in Olivenöl: Positive gesundheitliche Vorteile von phenolischen Bestandteilen in Olivenöl
3.1. Die positiven Auswirkungen der phenolischen Bestandteile des Olivenöls
Es gibt viele Berichte über die geringere Inzidenz von Krebs bei Tieren und Menschen nach dem Verzehr von Olivenöl. Eine Übersichtsarbeit von Lipworth et al. fasst den Zusammenhang zwischen der Aufnahme von Olivenöl und dem Krebsrisiko beim Menschen zusammen [19]. In diesem Review wurde der Schluss gezogen, dass Olivenöl nicht das krebsfördernde Potenzial anderer Fettarten hat. Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um diese Hypothese zu bestätigen.
Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass diese Phenole in vitro starke Inhibitoren der LDL-Oxidation sind [7], [8]. Die In-vivo-Oxidation von LDL ist mit der Bildung von atherosklerotischen Plaques verbunden, von denen angenommen wird, dass sie zur Entwicklung einer koronaren Herzkrankheit beitragen. Olivenölphenole wurden auch vorteilhaft mit Prozessen in Verbindung gebracht, die zur Pathogenese von Herzerkrankungen und Krebs beitragen [5].
Insbesondere von Hydroxytyrosol, einem der wichtigsten phenolischen Bestandteile in Olivenöl, wurde berichtet, dass es allein das Risiko für koronare Herzkrankheit und Atheroscelose reduziert [31], [32]. Es wurde auch postuliert, dass Hydroxytyrosol die Arachidonsäure-Lipoxygenase hemmt [ 33] oder die Thrombozytenaggregation [34], [35] hemmt. Es wird vermutet, dass Hydroxytyrosol in Zellmembranen eindringt und somit die Produktion von Leukotrien B4 (LTB4) aus endogener Arachidonsäure wirksam hemmen kann [4].
Oleuropein hemmt die Androstendion-6β-Hydroxylase-Aktivität, ein CYP3A-Marker in menschlichen Lebermikrosomen [36] und Oleuropein, aber nicht die strukturell ähnlichen Verbindungen Hydroxytyrosol und Secologanin, erwiesen sich als mechanismusbasierter Inhibitor der Androstendion-6β-Hydroxylase-Aktivität [37].
3.2. Antioxidative Wirkung phenolischer Verbindungen
Aufgrund des jüngsten Interesses an den phenolischen Bestandteilen des Olivenöls gab es zahlreiche Studien über ihre antioxidativen Eigenschaften. Es ist allgemein bekannt, dass Verbindungen, die eine orthodiphenolische (katechole) Struktur haben, eine antioxidative Aktivität besitzen, und es gibt eine Reihe von phenolischen Bestandteilen in Olivenöl, die diese Struktur besitzen, nämlich Hydroxytyrosol und Oleuropein, die die wichtigsten phenolischen Bestandteile in Olivenöl sind. Eine In-vitro-Bewertung der antioxidativen Aktivität von Olivenöl und seinen einzelnen Bestandteilen wurde in zahlreichen Arbeiten untersucht.
Saija et al. untersuchten die Fängeraktivitäten von Hydroxytyrosol und Oleuropein gegen das Radikal 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) sowie eine Modellverbindung, α-Tocopherol, um die Wirksamkeit von Antioxidantien gegen den Angriff von Sauerstoffradikalen auf Biomembranen aus der wässrigen Phase zu verstehen [6]. Das Modellsystem bestand aus einschaligen Dimyristoylphosphatidylcholin/Linolsäure-unilamellären Vesikeln und einer wasserlöslichen Azoverbindung als Radikalgenerator. DerSC50-Wert von Oleuropein betrug 25,22 μM und der entsprechende Wert von Hydroxytyrosol 20,51 μM. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass dieser Unterschied darauf zurückzuführen ist, dass Hydroxytyrosol als Fänger von wässrigen Peroxylradikalen in der Nähe der Membranoberfläche dienen kann, während Oleuropein auch als Fänger von kettenvermehrenden Lipidperoxylradikalen innerhalb von Membranen wirkt.
Es gab andere Studien, die die abfangende Wirkung von Hydroxytyrosol und Oleuropein mit DPPH untersucht haben. Diese Studien ergaben einen EC 50-Wert von Hydroxytyrosol (der dem SC50-Wert entspricht ) von 26,0 μM und 19 μM [6], [38]. DieEC-50-Werte von Oleuropein in diesen Studien betrugen 36 μM bzw. 22 μM [6], [38]. Gordon et al. ,untersuchten auch die fängerliche Wirkung von Oleuropein-Aglykon und Hydroxytyrospacetat [38]. Es wurde kürzlich berichtet, dass Hydroxytyrosolacetat in Olivenöl gefunden wurde [11]. Die antioxidative Aktivität von Hydroxytyrosolacetat (26 μM) war höher als die von Oleuropein und Oleuropein-Aglykon (12 μM).
Briante et al. untersuchten die antioxidative Aktivität, insbesondere ihre Fähigkeit, die Fettsäureperoxidationsrate zu hemmen, der wichtigsten Reaktionsprodukte, die nach Hydrolyse von Oleuropein durch hyperthermophile β-Glykosidase erhalten wurden [39]. Die Hauptreaktionsprodukte waren Oleuropeinaglykon, Hydroxytyrosol, Elenolsäure mit geschlossenem Ring und Elenolsäure mit offenem Ring. Es wurde entdeckt, dass die antioxidativen Eigenschaften der getesteten Moleküle mit dem Grad der Ungesättigtheit der Fettsäuren zusammenhängen. Diese Studie bestätigte auch, dass Oleuropein und Hydroxytyrosol eine größere antioxidative Kapazität besaßen als Elenolsäure in beiden Formen.
Die Radikalfängerpotenzen von Homovanillinsäure, Homovanillinalkohol, Hydroxytyrosol, das Glucuronid-Konjugat von Hydroxytyrosol und das Sulfat-Konjugat von Hydroxytyrosol mit dem Rest DPPH wurden ebenfalls untersucht. Die SC50-Werte von Homovanillinsäure und Homovanillinalkohol lagen bei 14,8 und 11,4 μM. Das Glucuronid-Konjugat war mit einem SC50 von 2,3 μM wirksamer als Hydroxytyrosol, und das Sulfat-Konjugat war fast frei von Radikalfängeraktivität [40].
Die antioxidative Wirkung von Hydroxytyrosol und Oleuropein-Aglykon wurde am Menschen untersucht. Menschlichen Probanden wurde phenolreiches Olivenöl verabreicht, das steigende Konzentrationen an katechylen Verbindungen aufwies [44]. Es wurde beobachtet, dass die Ausscheidung von Hydroxytyrosol und seinem Metaboliten Homovanillinalkohol im Urin dosisabhängig war. Die Ausscheidung von 8-iso-PGF2α nahm mit zunehmender Konzentration von Phenolen ab.
3.3. Antimikrobielle Eigenschaften von Hydroxytyrosol, Tyrosol und Oleuropein
Bisignano et al. testeten die in vitro Empfindlichkeit von Oleuropein und Hydroxytyrosol gegen mehrere Bakterienstämme, die Erreger von Darm- oder Atemwegsinfektionen beim Menschen waren [41]. Hydroxytyrosol und Oleuropein hatten beide eine antimikrobielle Aktivität gegen die ATCC-Bakterienstämme. Die minimale Hemmkonzentration (μg ml−1) von Hydroxytyrosol bzw. Oleuropein gegen diese Bakterienstämme ist in Klammern nach dem Bakterienstamm angegeben. Bei den getesteten Stämmen handelte es sich um Hämophilus influenzae ATCC 9006 (Hydroxytyrosol 0,97, Oleuropein 500), Moraxella catarrhalis ATTC 8176 (Hydroxytyrosol 1,92, Oleuropein >500), Salmonella typhi ATCC 6539 (Hydroxytyrosol 3,94, Oleuropein 125), Vibrio parahaemolyticus ATCC 17802 (Hydroxytyrosol 0,24, Oleuropein 62,5) und Staphylococcus aureus ATTC 25923 (Hydroxytyrosol 7,85, Oleuropein 62,5). Hydroxytyrosol und Oleuropein wurden gegen klinische Bakterienstämme getestet, sie waren zytotoxisch für eine große Anzahl von Bakterienstämmen, wenn auch in geringerem Maße als die ATCC-Stämme. Die getesteten Stämme waren Hämophilus influenzae (Hydroxytyrosol 0,96–15,60, Oleuropein >500), Moraxwlla catarrhalis (Hydroxytyrosol 3,80–15,60, Oleuropein >500), Salmonella spp. (Hydroxytyrosol 1,90–7,80, Oleuropein 125–250), Vibrio parahaemolyticus (Hydroxytyrosol 0,97, Oleuropein 125), Vibrio alginolyticus (Hydroxytyrosol 0,97–1,90 , Oleuropein 125), Vibrio cholerae (Hydroxytyrosol 1,90, Oleuropein 125), Staphylococcus aureus (Hydroxytyrosol 3,9–31,25, Oleuropein 62,5–125), Staphylococcus aureus (Hydroxytyrosol 3,9–31,25, Oleuropein 31,25– 125). Es wurde postuliert, dass, obwohl diese Biophenole ein o-Diphenol-System haben, das für die antibakterielle Aktivität der Olivenphenole verantwortlich ist, die Abnahme der Toxizität von Oleuropein auf seine glykosidische Gruppe zurückzuführen ist, die es unfähig machen kann, die Zellmembran zu durchdringen oder den Zielort zu erreichen.
Oleuropein, Hydroxytyrosol, Kaffeesäure und Tyrosol wurden als Fänger von Stickstoffspezies (NO• und ONOO−) Stickstoffmonoxid getestet. Der beobachtete Abfang von Stickstoffmonoxid durch Hydroxytyrosol, Oleuropein und Kaffeesäure war konzentrationsabhängig über den Bereich von 5 μM bis 75 μM. Bei einer Konzentration von 75 μM wurde eine Hemmung von ∼50% erreicht. Die Verbindungen Oleuropein, Hydroxytyrosol und Kaffeesäure zeigten einen sehr starken Schutz im Bereich von 67 bis 93% bei 1 mM gegen die Wirkungen von 0,5 mM ONOO−. In beiden Fällen war Tyrosol jedoch weniger aktiv als Oleuropein, Hydroxytyrosol und Kaffeesäure. Dies wurde durch das Fehlen des Catecholanteils in Tyrosol erklärt [42].
Es wurde auch gezeigt, dass Oleuropein eine schützende Wirkung auf die Oxidierbarkeit von Lipoproteinen niedriger Dichte bei Kaninchen hat [19]. Die Kaninchen wurden mit Olivenöl angereichertem Futter gefüttert und anschließend die Menge an Biophenolen im Plasma untersucht. Die Kaninchen wurden drei verschiedenen Diäten unterzogen, der Standarddiät (Diät A), der Zugabe von 10% (w/v) nativem Olivenöl extra (Diät B) und der Diät C, die den Zusatz von 7 mg kg−1 Oleuropein zu Futter B enthielt. Nach 6-wöchiger Einnahme der Nahrung wurden Blutproben durch intrakardiale Injektion entnommen. Die Menge an Biophenol, Vitamin E und C, Harnsäure sowie Gesamt-, Frei- und Estercholesterin wurden bestimmt. Zusammen mit der Menge an LDL. Die Zugabe von nativem Olivenöl extra (Diät B) beeinflusste den Gesamtgehalt an Biophenolen. Die Zugabe von Oleuropein (Diät C) verstärkte diesen Effekt. Die Menge an Vitamin E bei Ratten, die mit Diät C gefüttert wurden, war minimal höher (4%) als bei Diät B. Der Vitamin-E-Gehalt in den Proben aus Nahrung B und C war jedoch fast doppelt so hoch wie der von A (ein Anstieg von 76 bzw. 83%). Beide Diäten B und C verursachten eine Verringerung des Vitamin-C- und Harnsäurespiegels in den Plasmaproben. Es wurde beobachtet, dass die Verabreichung von Diät C zu einer Senkung des Gesamtcholesterins um 15% im Vergleich zu Diät B führte. Diese Untersuchung bestätigte die antioxidative Kapazität von Oleuropein und anderen Olivenölphenolen, zeigte aber auch, dass Diät C die Fähigkeit von LDL erhöhte, der Oxidation zu widerstehen und den Plasmaspiegel von Gesamt-, freiem und Estercholesterin zu senken.
Bei der Olivenölproduktion wird eine große Menge Wasser verwendet, das als "Abwasser" bezeichnet wird. Dieses warme Wasser wird verwendet, um die Olivenpaste vor der Trennung des Öls von dieser Paste zu waschen [43]. Das Abwasser aus Ölmühlen wird derzeit nicht berücksichtigt, da es nicht gelungen ist, eine geeignete "End-of-pipe-Behandlungstechnologie" zu entwickeln, um es zu sammeln und zu recyceln [43]. In einer aktuellen Studie [43] wurden drei Extrakte aus Abwasser gewonnen und auf das Vorhandensein von phenolischen Bestandteilen untersucht. Die Extrakte wurden aus OMWW nach Fraktionierung auf einem XAD 1180-Harz (Extrakt 1), nach Flüssig-Flüssig-Extraktion (Extrakt 2) und Flüssig-Flüssig-Extraktion gefolgt von einer Fraktionierung auf einer Sephadex LH-20-Säule (Extrakt 3) erhalten. Die Fängerpotenzen der Extrakte wurden mit dem freien Radikal DPPH untersucht. Extrakt 1 hatte einen EC50-Wert von 9,42 ppm, Extrakt 2 3,12 und Extrakt 3 1,83. Die OMWW-Extrakte waren in der Lage, die LDL-Oxidation zu hemmen und Superoxid-Anionen und hypochlorige Säure in Konzentrationen von nur 20 ppm abzufangen [43].
4. Wichtige Phenole in Olivenöl: Absorption und Stoffwechsel von Phenolen in Olivenöl
4.1. In-vivo-Untersuchungen an den Bestandteilen des Olivenöls
Es gibt mehrere Studien, die die In-vivo-Wirkung der Bestandteile von Olivenöl untersucht haben. Die wichtigsten sind im Folgenden erörtert worden. Die intestinale Inspektion der Resorption von Oleuropein zeigte, dass Oleuropein unter iso-osmotischen Bedingungen mit einem Permeabilitätskoeffizienten von 1,47 × 10−6 cm/s resorbiert wurde [46]. Unter hypotonen Bedingungen war die Permeabilität von Oleuropein signifikant höher (5,92 × 10−6 cm/s). Es wurde postuliert, dass dieser Anstieg auf eine Zunahme der parazellulären Bewegung zurückzuführen war, die durch die Öffnung der parazellulären Verbindungen erleichtert wurde. Daraus wurde gefolgert, dass Oleuropein aus dem isolierten perfundierten Rattendarm schlecht resorbiert werden kann.
Manna et al. untersuchten die Kinetik des 14C-markierten Hydroxytyrosol-Darmtransports und -stoffwechsels in Caco-2-Zellen [28]. Die Aufnahme von Hydroxytyrosol durch Caco-2-Zellen wurde bei 4 °C und 37 °C mit steigenden Mengen an markiertem Hydroxytyrosol gemessen. Es wurde beobachtet, dass die Rate von Hydroxytyrosol bei beiden Temperaturen linear war und folglich das intestinale Transportsystem nicht gesättigt war und der Transport durch einen passiven Diffusionsmechanismus erfolgte. Der P-App-Wert, der für den Transport von Ap → BL berechnet wurde, betrug 12,4 ± 0,9 × 10−6 cm s−1 und der für den Transport von BL → Ap berechnete P-App-Wert beträgt 13,7 ± 1,1 × 10−6 cm s−1. Die Ähnlichkeit dieser Werte deutet darauf hin, dass der intestinale Transport von Hydroxytyrosol bidirektional ist. Es hat sich gezeigt, dass P-App-Werte, die in vitro auf Caco-2-Zellen erhalten wurden, mit der Resorption von Medikamenten beim Menschen korreliert werden können, wobei eine 100%ige Absorption für P-App-Werte größer als 10−6 auftritt [47]. Aufgrund dieser Ergebnisse von Manna et al. ist es wahrscheinlich, dass Hydroxytyrosol beim Menschen zu 100% absorbiert wird. Der einzige markierte Metabolit, der in dieser Studie gefunden wurde, war homovanillischer Alkohol (4-Hydroxy-3-methoxyphenylethanol), ein methyliertes Derivat von Hydroxytyrosol, das ein Produkt der intestinalen COMT-Aktivität ist.
1998 wurde die erste Arbeit veröffentlicht, die die Resorption von Hydroxytyrosol bei Ratten untersuchte [23]. In diesem Experiment wurden 33 Ratten in 11 Gruppen eingeteilt. Den Ratten wurde über Nacht nüchtern und dann oral eine Lösung von Hydroxytyrosol (10 mg/ml in 0,5%iger Tragantlösung, 1 ml) verabreicht. In definierten Zeitabständen wurde eine Gruppe von Ratten getötet und Blutproben entnommen. Das in den Plasmaproben vorhandene Hydroxytyrosol wurde pertrimethylsilyliert und anschließend mit einer validierten GC-MS-Methode analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass Hydroxytyrosol Minuten nach oraler Verabreichung im Plasma auftrat, wobei maximale Konzentrationen von Hydroxytyrosol im Zeitraum von 5 bis 10 Minuten und minimale Konzentrationen von Hydroxytyrosol nach 60 Minuten beobachtet wurden. Die im Plasma nachgewiesene Konzentration von Hydroxytyrosol war im Vergleich zu der verabreichten Menge gering, jedoch wurde in diesem Experiment kein Versuch unternommen, nach dem Vorhandensein von Metaboliten zu suchen. In diesem Experiment schwankte die Konzentration von Hydroxytyrosol stark mit dem Individuum, und ein Kritikpunkt an dieser Arbeit ist, dass es keine Kontinuität mit der Studie gab, da Ratten getötet wurden, um Proben zu sammeln. Dieses Experiment war das erste, das implizierte, dass Hydroxytyrosol in den Blutkreislauf aufgenommen werden kann und folglich eine antioxidative Wirkung auf das Blut ausübt.
Visioli et al. haben die in vivo Wirkung von Hydroxytyrosol und Tyrosol und beim Menschen untersucht [30]. Phenolarmes Olivenöl wurde mit Hydroxytyrosol und Tyrosol angereichert und dem Menschen verabreicht. Die Konzentrationen von Tyrosol und Hydroxytyrosol im Urin wurden dann nach Extraktion und Derivatisierung der Proben mittels GC-MS bestimmt. Es wurde beobachtet, dass die Konzentrationen von unkonjugiertem Tyrosol und Hydroxytyrosol im Urin mit ihrer Aufnahme korrelierten, außer bei der höchsten Dosis, die 1950 mg/l Gesamtphenole, 84 μg/ml Hydroxytyrosol und 140 μg/ml Tyrosol enthielt. Bei der Behandlung der Urinproben mit Glucuronidase wurden vollständige Korrelationen zwischen der Menge an aufgenommenem und ausgeschiedenem Hydroxytyrosol und Tyrosol beobachtet. Die Anteile von Hydroxytyrosol und Tyrosol, die im Glucuronidase-hydrolysierten Urin wiedergefunden wurden, lagen in Bezug auf die aufgenommene Dosis im Bereich von 30 % bis 60 % bzw. 20 % bis 22 %. Unklar war das Schicksal der restlichen Beträge. Diese Arbeit postulierte, dass Hydroxytyrosol und Tyrosol beim Menschen dosisabhängig absorbiert und als Glucuronid-Konjugate mit dem Urin ausgeschieden werden. Es wurde auch entdeckt, dass mit zunehmender Konzentration der verabreichten Phenole der Anteil der Konjugation mit Glucuronid zunahm [30].
Bei erneuter Untersuchung der Urinproben wurden zwei weitere Metaboliten von Hydroxytyrosol, Homovanillinsäure (4-Hydroxy-3-methoxyphenylessigsäure) und Homovanillinalkohol, mittels GC-MS (Trimethylsilylderivat) identifiziert [45].
Visioli et al. untersuchten, ob Hydroxytyrosol rauchinduzierten oxidativen Stress bei Ratten verhindert [48]. Es war bekannt, dass bei der Olivenölproduktion große Mengen Wasser erzeugt und verworfen werden (siehe oben). Es ist bekannt, dass dieses Abwasser große Mengen phenolischer Verbindungen enthält, und es wurde untersucht, ob das Abwasser von Olivenmühlen die Ausscheidung von 8-iso-PGF 2α (iPF 2α-III) im Urin bei Ratten, die Passivrauchen ausgesetzt waren, verändern würde. 8-iso-PGF 2α wurde als Indikator für die durch oxidativen Stress induzierte In-vivo-Lipidperoxidation verwendet. In dieser Studie enthielt das Abwasser der Olivenmühle 8,3% Hydroxytyrosol und Hydroxytyrosol war die einzige bioaktive Komponente. Das Abwasser wurde Ratten oral über eine Sonde verabreicht und dann Zigarettenrauch ausgesetzt. Es wurde entdeckt, dass die Exposition von Ratten bei Passivrauchen die Ausscheidung von 8-iso-PGF2α im Urin um 44 ± 4,2% (n = 6) nach 48 Stunden und um 55 ± 10% erhöhte. Die Behandlung der Ratten mit Extrakt aus dem Abwasser aus der Ölmühle verhinderte den Anstieg nach 48 Stunden und führte zu einer niedrigeren 8-iso-PGF 2α-Ausscheidung nach 96 Stunden. Eine spätere Studie zeigte, dass Hydroxytyrosol, das im Abwasser von Olivenmühlen vorhanden ist, dosisabhängig absorbiert wird und die antioxidative Kapazität des Rattenplasmas erhöht [49] In diesem Experiment wurden drei Gruppen von Ratten unterschiedliche Mengen an Olivenmühlenabfallextrakt verabreicht. Ihr Urin wurde für 24 Stunden gesammelt, und die Hydroxytyrosolspiegel im Urin wurden durch Massenspektrometrie quantifiziert. Es zeigte sich, dass Hydroxytyrosol dosisabhängig resorbiert wurde und hauptsächlich als Glucuronid-Konjugat mit dem Urin ausgeschieden wurde. Dieses Experiment zeigte auch, dass die Verabreichung von Olivenmühlenabfallextrakt die antioxidative Kapazität des Plasmas erhöhte.
Die Bestimmung von Hydroxytyrosol und Tyrosol im menschlichen Urin wurde durch eine Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie-Methode quantifiziert [50], [51]. In der früheren Studie betrug die Konzentration von Tyrosol im menschlichen Urin 2,0–47,4 μg/l in der Phase vor dem Auswaschen und 2,4–25,2 μg/l während der Auswaschphase. Die Menge an Tyrosol während der 24 Stunden nach der Einnahme des Olivenöls betrug 281–708 μg. Maximale Tyrosolkonzentrationen wurden in den 0–4 h Urinproben beobachtet. Tyrosol wurde hauptsächlich in seiner konjugierten Form ausgeschieden, wobei nur 6-11% als freie Form mit dem Urin ausgeschieden wurden. Die Wiederfindungsraten von Tyrosol in einem Zeitraum von 24 Stunden betrugen 24,7 ± 8,5%.
Die spätere Studie berichtete über die Entwicklung und Validierung einer analytischen Methode zur gleichzeitigen Bestimmung von Hydroxytyrosol und Tyrosol im menschlichen Urin nach der Einnahme von nativem Olivenöl. Vor der Analyse mittels GC-MS wurden die Verbindungen in die entsprechenden Trimethylsilylderivate überführt. Wie in der vorherigen Studie wurden in den ersten 4 Stunden nach dem Verzehr von Olivenöl maximale Konzentrationen von Tyrosol und auch Hydroxytyrosol gefunden. Das in freier Form wiedergewonnene Hydroxytyrosol lag im Bereich von 20,5 bis 76,2 μg (47,3 ± 17,5 μg; 5,9 ± 1,4 %; mittlerer ± s.d.). Die Menge an Tyrosol, die in seiner freien Form gewonnen wurde, lag zwischen 12,6 und 41,2 μg (28,6 μg ± 7,9; 13,8 ± 5,4%; mittlere ± s.d.). Die Mengen an Hydroxytyrosol und Tyrosol, die als freie Verbindungen im Urin ausgeschieden wurden, überstiegen nie 15%, und es wurde geschlussfolgert, dass sie hauptsächlich als Konjugate ausgeschieden wurden. Diese Arbeit postulierte auch, dass Oleuropein nicht die Hauptquelle von Hydroxytyrosol nach der Einnahme von Olivenöl ist [51].
Tuck et al. untersuchten den in vivo Verbleib von Hydroxytyrosol und Tyrosol nach intravenöser und oraler Verabreichung einer der mit Tritium markierten Verbindungen an Ratten [52]. Die Verbindungen wurden intravenös (in Kochsalzlösung, Schwanzvene) und oral (in Lösungen auf Öl- und Wasserbasis) verabreicht, Urinproben wurden gesammelt und auf Gesamtradioaktivität analysiert. Diese Studie ermöglichte es, den prozentualen Anteil von Hydroxytyrosol oder Tyrosol und deren konjugierten Metaboliten zu bestimmen, die im Urin ausgeschieden werden. Sowohl für Hydroxytyrosol als auch für Tyrosol war die Eliminierung der Radioaktivität im Urin innerhalb von 24 Stunden bei den intravenös und oral verabreichten ölbasierten Dosierungen signifikant größer als bei der oralen, wässrigen Dosierungsmethode. Es gab keinen signifikanten Unterschied in der Menge der phenolischen Verbindungen, die im Urin eliminiert wurden, zwischen der intravenösen Dosierungsmethode und der oralen ölbasierten Dosierungsmethode für Tyrosol oder Hydroxytyrosol. Diese Studie analysierte auch Urinproben durch HPLC-radiometrischen Nachweis und es wurde beobachtet, dass bei der Dosierung von Hydroxytyrosol Hydroxytyrosol plus 5 Metaboliten im Urin eliminiert wurden. Bei der Verabreichung von Tyrosol wurde Tyrosol plus Metabolit 1 im Urin ausgeschieden. Eine große, unvermeidliche Einschränkung dieser Studien war, dass sie mit Ratten durchgeführt wurden und es möglich ist, dass Hydroxytyrosol und Tyrosol beim Menschen unterschiedlich behandelt werden.
Vor kurzem wurden die Urinproben erneut untersucht und ein Metabolit von Hydroxytyrosol wurde als homovanillischer Alkohol identifiziert, basierend auf MS- und NMR-Identifizierung. Zwei weitere wurden vorläufig als Glucuronid- und Sulfat-Konjugat von Hydroxytyrosol durch MS-Analyse identifiziert [40].
Ein kürzlich erschienener Artikel von D'Angelo et al. untersuchte den Verbleib von radioaktiv markiertem Hydroxytyrosol (14°C) bei Ratten [53]. Es wurde beobachtet, dass bei Konzentrationen von bis zu 2 g/kg keine nachteiligen Wirkungen auftraten. Die pharmakokinetische Analyse ergab, dass das Hydroxytyrosol schnell resorbiert wird. Über 90% oder die verabreichte Radioaktivität wird nach 5 Stunden mit dem Urin ausgeschieden, was darauf hindeutet, dass die renale Ausscheidung die bevorzugte Disposition von Hydroxytyrosol und/oder seinen Metaboliten darstellt. Etwa 5 % der Radioaktivität wurden im Stuhl und im Magen-Darm-Trakt beobachtet. Um Hydroxytyrosol-Metaboliten zu identifizieren, wurden die hydrolöslich markierten Produkte aus verschiedenen Organen extrahiert und mittels Reverse-Phase-HPLC analysiert. Die Proben wurden auch mit β-Glucuronidase und Sulfatase umgesetzt. Daraus wurde abgeleitet, dass Hydroxytyrosol in vier oxidierte und/oder methylierte Derivate umgewandelt wird. Diese Metaboliten wurden vorläufig als Homovanillinalkohol, Homovanillinsäure, 3,4-Dihydroxyphenylessigsäure, 3,4-Dihydroxyphenylacetaldehyd und sulfokonjugierte Derivate identifiziert. Diese Studie ermöglichte die Aufklärung grundlegender pharmakokinetischer Parameter und die Identifizierung der Metaboliten von Hydroxytyrosol.
Sie ist daher zu dem Schluss gekommen, dass Hydroxytyrosol nach oraler Einnahme resorbiert und zu zahlreichen Verbindungen metabolisiert wird, wobei derzeit mehrere Verbindungen als Sulfatkonjugat, Glucuronid-Konjugat, Homovanillinalkohol und Homovanillinsäure identifiziert wurden.
5. Fazit
Obwohl es zahlreiche Berichte über das Schicksal der wichtigsten phenolischen Bestandteile in Olivenöl gibt, gibt es immer noch zahlreiche Schlüsselfragen, die beantwortet werden müssen, und dies erfordert weitere Forschung. Nämlich, wie genau diese Verbindungen beim Menschen aufgenommen und verstoffwechselt werden. Es wird seit Jahrzehnten postuliert, dass der Konsum von Olivenöl positive Auswirkungen auf die Gesundheit hat. Doch erst in jüngster Zeit wurden die biologischen Eigenschaften seiner Bestandteile untersucht. Neuere Studien haben diese Annahmen bestätigt. Olivenöl und seine wichtigsten phenolischen Bestandteile in Olivenöl, Hydroxytyrosol, Oleuropein und Tyrosol sind starke Antioxidantien und gute Radikalfänger. Oleuropein und Hydroxytyrosol zeigen auch antimikrobielle Aktivität gegen ATTC-Bakterienstämme und klinische Bakterienstämme. Es wurde auch gezeigt, dass der Verzehr von Olivenabwässern die Zunahme der Ausscheidung von 8-iso-PGF2α im Urin bei Ratten, die passivem Zigarettenrauch ausgesetzt waren, verhinderte. Mehrere Studien mit Hydroxytyrosol in Caco-2-Zellen und an Ratten haben gezeigt, dass Hydroxytyrosol zu Homovanillinsäure metabolisiert wird, bei Ratten wird es zu mindestens 5 Metaboliten metabolisiert. Zwei der Metaboliten, Homovanillinsäure und Homovanillinalkohol, sind fast so starke Radikalfänger wie Hydroxytyrosol. Es ist zu diesem Zeitpunkt unklar, ob die vorteilhaften Eigenschaften von Olivenöl direkt von seinen Bestandteilen oder ihren Metaboliten stammen. Weitere Studien in diesem Bereich sind erforderlich, um die vermeintlich vorteilhaften Eigenschaften ihrer Metaboliten zu bestimmen.
Feige. 2. Postulierung der enzymatischen Wege für die Metaboliten von Hydroxytyrosol in vivo.
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