Prebiotic effects of olive pomace powders in the gut: In vitro evaluation of the inhibition of adhesion of pathogens, prebiotic and antioxidant effects

Supplementary data related to this article can be found at https:// doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106312Olive pomace is a biowaste rich in polyphenols and insoluble dietary fibre with high potential to develop new value chains towards a sustainable and circular bioeconomy. Regarding gut health, olive pomace phenolics and insoluble dietary fibre (after possible fermentation) could act as antioxidants, antimicrobial and prebiotic agents. These potential beneficial effects on the gut were analysed for two powders from olive pomace: liquid-enriched powder (LOPP) - mostly source of phenolics - and pulp-enriched powder (POPP) - main source of insoluble dietary fibre. LOPP and POPP were subjected to an in vitro simulated gastrointestinal digestion followed by in vitro faecal fermentation. The undigested fraction retained in the colon was analysed regarding its potential antioxidant, antimicrobial and prebiotic effects. LOPP and POPP did not impact the gut microbiota diversity negatively, showing a similar ratio of Firmicutes/Bacteroidetes compared to a positive control (FOS). LOPP exhibit a positive (similar to FOS) effect on the Prevotella spp./Bacteroides spp. ratio. Both powders also promoted more the production of short-chain fatty acids (mainly acetate?>?butyrate?>?propionate) than FOS. Both powders showed also significant total phenolic content and oxygen radical absorbance capacity during faecal fermentation until 48?h. Besides that, these powders showed mucin-adhesion inhibition ability against pathogens, principally POPP against Bacillus cereus (22.03?±?2.45%) and Listeria monocytogenes (20.01?±?1.93%). This study demonstrates that olive pomace powders have prebiotic effects on microbiota, including the stimulation of short-chain fatty acids production, potential antioxidant and antimicrobial activity which could improve human gut health.Tˆania I. B. Ribeiro thanks the FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia, Portugal and Association BLC3 – Technology and Innovation Campus, Centre Bio R&D Unit for the PhD Grant SFRH/BDE/108271/2015. This work was supported by National Funds from FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Portugal through the project MULTI-BIOREFINERY - SAICTPAC/0040/2015 (POCI-01-0145-FEDER- 016403). We would also like to thank the scientific collaboration under the FCT project UID/Multi/50016/2019.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Impact of Flavonoids on Cellular and Molecular Mechanisms Underlying Age-Related Cognitive Decline and Neurodegeneration

Purpose of Review This review summarises the most recent evidence regarding the effects of dietary flavonoids on age-related cognitive decline and neurodegenerative diseases. Recent Findings Recent evidence indicates that plant-derived flavonoids may exert powerful actions on mammalian cognition and protect against the development of age-related cognitive decline and pathological neurodegeneration. The neuroprotective effects of flavonoids have been suggested to be due to interactions with the cellular and molecular architecture of brain regions responsible for memory. Summary Mechanisms for the beneficial effects of flavonoids on age-related cognitive decline and dementia are discussed, including modulating signalling pathways critical in controlling synaptic plasticity, reducing neuroinflammation, promoting vascular effects capable of stimulating new nerve cell growth in the hippocampus, bidirectional interactions with gut microbiota and attenuating the extracellular accumulation of pathological proteins. These processes are known to be important in maintaining optimal neuronal function and preventing age-related cognitive decline and neurodegeneration

Gut microbiota functions: metabolism of nutrients and other food components

The diverse microbial community that inhabits the human gut has an extensive metabolic repertoire that is distinct from, but complements the activity of mammalian enzymes in the liver and gut mucosa and includes functions essential for host digestion. As such, the gut microbiota is a key factor in shaping the biochemical profile of the diet and, therefore, its impact on host health and disease. The important role that the gut microbiota appears to play in human metabolism and health has stimulated research into the identification of specific microorganisms involved in different processes, and the elucidation of metabolic pathways, particularly those associated with metabolism of dietary components and some host-generated substances. In the first part of the review, we discuss the main gut microorganisms, particularly bacteria, and microbial pathways associated with the metabolism of dietary carbohydrates (to short chain fatty acids and gases), proteins, plant polyphenols, bile acids, and vitamins. The second part of the review focuses on the methodologies, existing and novel, that can be employed to explore gut microbial pathways of metabolism. These include mathematical models, omics techniques, isolated microbes, and enzyme assays

Magnesium: its role in nutrition and carcinogenesis

Magnesium (Mg2+) plays a key role in many essential cellular processes such as intermediary metabolism, DNA replication and repair, transporting potassium and calcium ions, cell proliferation together with signalling transduction. Dietary sources rich in magnesium are whole and unrefined grains, seeds, cocoa, nuts, almonds and green leafy vegetables. Hard water is also considered to be an important source of magnesium beneficial to human health. The daily dietary intake of magnesium is however frequently found to be below that recommended in Western countries. Indeed, it is recognised that magnesium deficiency may lead to many disorders of the human body, where for instance magnesium depletion is believed to play an important role in the aetiology of the following; cardiovascular disease (including thrombosis, atherosclerosis, ishaemic heart disease, myocardial infarction, hypertension, arrhythmias and congestive heart failure in human), as well as diabetes mellitus, gastrointestinal (GI) tract disease, liver cirrhosis and diseases of the thyroid and parathyroid glands. Insufficient dietary intake of magnesium may also significantly affect the development and exacerbation of ADHD (Attention Deficit- Hyperactivity Disorder) symptoms in children. The known links between magnesium and carcinogenesis still remain unclear and complex, with conflicting results being reported from many experimental, epidemiological and clinical studies; further knowledge is thus required. Mg2+ ions are enzyme cofactors involved in DNA repair mechanisms that maintain genomic stability and fidelity. Any magnesium deficiencies could thereby cause a dysfunction of these systems to occur leading to DNA mutations. Magnesium deficiency may also be associated with inflammation and increased levels of free radicals where both inflammatory mediators and free radicals so arising could cause oxidative DNA damage and therefore tumour formation. The presented review article now provides a summary discussion of the various research performed concerning the impact that low magnesium intake has on tumour incidence; this includes impairment of magnesium homeostasis frequently observed in tumour cells, the influence of magnesium depletion on the progression of existing tumours and the occurrence of hypo-magnesaemia when patients are treated with certain anticancer drugs.Magnez odgrywa kluczową rolę w wielu procesach komórkowych, takich jak metabolizm energii, replikacja i naprawa DNA, transport jonów potasu i wapnia, proliferacja komórek, a także transdukcja sygnału. Pełne ziarna zbóż, kakao, orzechy, migdały, zielone warzywa liściaste są dobrym źródłem magnezu. Twarda woda jest również uważana za ważne źródło magnezu, które pozytywnie wpływa na zdrowie człowieka. Dzienne spożycie magnezu w krajach zachodnich często jest poniżej zalecanej dawki. Niedobór magnezu może prowadzić do wielu zaburzeń w organizmie człowieka. Uważa się, że deficytjonów Mg2+ może odgrywać ważną rolę w etiologii wielu chorób, takich jak choroby sercowo-naczyniowe (zakrzepica, miażdżyca tętnic, choroba niedokrwienna serca, zawał mięśnia sercowego, nadciśnienie, zaburzenia rytmu serca, zastoinowa niewydolność serca), cukrzyca, choroby układu pokarmowego, marskość wątroby, choroby tarczycy i przytarczyc. Niewystarczające spożycie magnezu może mieć znaczący wpływ na rozwój i pogłębienie objawów ADHD u dzieci. Rola magnezu w procesie kancerogenezy jest skomplikowana. Mimo stosunkowo dużej liczby badań aktualny stan wiedzy na temat zależności pomiędzy poziomem magnezu, a kancerogenezą jest ciągle niewystarczający i niespójny. Jony magnezu pełnią funkcję kofaktorów enzymów zaangażowanych w mechanizmy naprawcze DNA, które odpowiedzialne są za utrzymywanie stabilności genomu i wierności replikacji. W związku z tym niedobór magnezu może przyczyniać się do wadliwego działania tych systemów i występowania mutacji DNA. Ponadto, w badaniach na zwierzętach obserwowano korelację pomiędzy obniżonym stężeniem magnezu, a stanem zapalnym i wzrostem poziomu wolnych rodników. Zarówno mediatory zapalne jak i wolne rodniki przyczyniają się do generowania uszkodzeń oksydacyjnych DNA, których następstwem może być powstawanie nowotworów. W artykule omówiono niektóre aspekty badań dotyczących wpływu niskiego spożycia magnezu na częstość występowania nowotworów, zaburzonej homeostazy magnezu obserwowanej w komórkach nowotworowych, wpływu niedoboru magnezu na progresję istniejących nowotworów oraz występowania hipomagnezemii w trakcie leczenia pacjentów niektórymi lekami przeciwnowotworowymi

Wplyw niklu na zdrowie czlowieka

In 2008, nickel received the shameful name of the “Allergen of the Year.” According to dermatologists the frequency of nickel allergies is still growing, and it cannot be explained only by fashionable piercing and nickel devices used in medicine (like coronary stents). Occupational exposure of several million workers worldwide has been shown to give rise to elevated levels of nickel in blood, urine and body tissues. In these cases, workers are exposed to airborne fumes and dusts containing nickel and its compounds and therefore inhalation is the main route of uptake. Nonoccupational sources of nickel exposure for the general population include mainly drinking water and food. Recently, tests of kitchen kettles showed substantial leaching of nickel into drinking water when boiled in kettles with exposed nickel-plated elements. Three types of adverse health impacts as a result of exposure to nickel are discussed in the text. Acute health effects generally result from short-term exposure to high concentrations of pollutants. Chronic noncancer health effects may result from long-term exposure to relatively low concentrations of pollutants. Inhalation of nickel also can cause cancer of the lungs, nose and sinuses. Cancers of the throat and stomach have also been attributed to inhalation of nickel. However, the exact mechanism by which nickel causes cancer is still questionable and needs further investigation. The most popular hypotheses to explain this phenomenon are presented in the text.W 2008 nikiel zyskał niechlubne miano „alergenu roku”. Według dermatologów, wciąż rosnąca częstość alergii na nikiel nie może być tłumaczona jedynie modą na przekłuwanie ciała lub zwiększone zastosowanie w medycynie urządzeń zawierających nikiel (np. stenty naczyń wieńcowych). Wykazano, że kilka milionów robotników na całym świecie narażonych zawodowo na nikiel i jego związki, ma podwyższony poziom tego pierwiastka we krwi, moczu i tkankach organizmu. W tych przypadkach pracownicy są wystawieni na opary i pyły zawierające nikiel, a zatem głównym sposobem pobierania tego pierwiastka jest inhalacja. Dla większości populacji źródła niklu stanowią jednak woda pitna i żywność. Niedawno w testach czajników kuchennych z odsłoniętymi elementami grzewczymi, wykonanymi ze stopów niklu wykazano uwalnianie znacznych ilości niklu do wody pitnej. W pracy omówiono trzy główne typy szkodliwego dla zdrowia wpływu ekspozycji na nikiel. Ostre zatrucia, jako wynik krótkoterminowej ekspozycji na wysokie stężenia polutantów, chroniczne nienowotworowe efekty powstające na skutek długotrwałej ekspozycji na stosunkowo niskie dawki oraz nowotwory płuc, nosa i zatok spowodowane inhalacją powietrza zanieczyszczonego niklem. Również rak gardła i żołądka przypisuje się wdychaniu związków niklu. Dokładny mechanizm kancerogenezy wywołanej przez nikiel pozostaje niejasny i wymaga dalszych badań. W pracy omówiono najbardziej popularne hipotezy wyjaśniające to zjawisko

Biological activity of selected fruit and vegetable pomaces

Celem pracy była ocena zawartości wybranych składników o potencjale biologicznym w wytłokach z: jabłek, winogron, buraków ćwikłowych oraz marchwi. W próbach oznaczono zawartość związków polifenolowych i ich aktywność przeciwutleniającą oraz zawartość cukrów, błonnika i pektyn. Wykazano, że ekstrakty uzyskane z wytłoków winogronowych charakteryzują się najwyższym wśród badanych wytłoków potencjałem przeciwutleniającym. Względnie wysoki potencjał przeciwutleniajacy stwierdzono również w wytłokach z jabłek. Zawartość polifenoli w odpadach owocowych była około 5-krotnie większa niż w wytłokach buraczanych i marchwiowych. Mimo małej zawartości suchej masy, wytłoki marchwiowe stanowią dobre źródło β-karotenu. Uzyskane wyniki wskazują także, że wytłoki buraczane, winogronowe i jabłkowe stanowią bogate źródło błonnika. Zawartość pektyn w analizowanych wytłokach kształtowała się na zbliżonym poziomie. Jedynie odpady jabłek zawierały prawie 2-krotnie więcej pektyn niż pozostałe wytłoki.The objective of the study was to determine the content of selected components with biological potential in apple, grape, red beet, and carrot pomaces. In the samples investigated determined were: content of polyphenolic compounds and their antioxidant activity, content of sugars, and contents of dietary fibre and pectines. It was shown that the extracts obtained from the grape pomace were characterized by the highest antioxidant potential among all the samples analyzed. A relatively high antioxidant potential was also found in the apple pomace. The content of polyphenols in fruit waste was approximately 5 time higher than in the beet and carrot pomaces. Although the carrot pomace contains a low content of dry matter, it is still is a good source of β-carotene. The results obtained also prove that the beet, grape, and apple pomaces constitute a rich source of fibre. The content levels of pectines in the pomaces analyzed were similar. Only the waste of apples contained almost twice as much pectines as other pomaces