Identification of Isoflavonoid Metabolites in Humans

Epidemiological studies have associated high soy intake with a lowered risk for certain hormone-dependent diseases, such as breast and prostate cancers, osteoporosis, and cardiovascular disease. Soy is a rich source of isoflavones, diphenolic plant compounds that have been shown to possess several biological activities. Soy is not part of the traditional Western diet, but many dietary supplements are commercially available in order to provide the proposed beneficial health effects of isoflavones without changing the original diet. These supplements are usually manufactured from extracts of soy or red clover, which is another important source of isoflavones. However, until recently, detailed studies of the metabolism of these compounds in humans have been lacking. The aim of this study was to identify urinary metabolites of isoflavones originating from soy or red clover using gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS). To examine metabolism, soy and red clover supplementation studies with human volunteers were carried out. In addition, the metabolism of isoflavones was investigated in vitro by identification of metabolites formed during a 24-h fermentation of pure isoflavones with a human fecal inoculum. Qualitative methods for identification and analysis of isoflavone metabolites in urine and fecal fermentation samples by GC-MS were developed. Moreover, a detailed investigation of fragmentation of isoflavonoids in electron ionization mass spectrometry (EIMS) was carried out by means of synthetic reference compounds and deuterated trimethylsilyl derivatives. After isoflavone supplementation, 18 new metabolites of isoflavones were identified in human urine samples. The most abundant urinary metabolites of soy isoflavones daidzein, genistein, and glycitein were found to be the reduced metabolites, i.e. analogous isoflavanones, a-methyldeoxybenzoins, and isoflavans. Metabolites having additional hydroxyl and/or methoxy substituents, or their reduced analogs, were also identified. The main metabolites of red clover isoflavones formononetin and biochanin A were identified as daidzein and genistein. In addition, reduced and hydroxylated metabolites of formononetin and biochanin A were identified; however, they occurred at much lower levels in urine samples than daidzein or genistein or their reduced metabolites. The results of this study show that the metabolism of isoflavones is diverse. More studies are needed to determine whether the new isoflavonoid metabolites identified here have biological activities that contribute to the proposed beneficial effects of isoflavones on human health. Another task is to develop validated quantitative methods to determine the actual levels of isoflavones and their metabolites in biological matrices in order to assess the role of isoflavones in prevention of chronic diseases.Runsaasti soijaa käyttävissä väestöissä ateroskleroosi, hormoneista riippuvaiset syövät ja osteoporoosi ovat olleet länsimaihin verrattuna harvinaisia. Soija ja soijasta valmistetut ruoat sisältävät paljon isoflavoneja, biologisesti aktiivisia difenolisia yhdisteitä. Toinen merkittävä isoflavonilähde on puna-apila. Soija ei kuulu länsimaiseen ruokavalioon, ja nykyään markkinoilla onkin runsaasti isoflavoneja sisältäviä erityisvalmisteita, jotka on valmistettu soijasta tai puna-apilasta. Näitä erityisvalmisteita markkinoidaan mm. vaihdevuosioireiden hoitoon, vahvistamaan luustoa ja hidastamaan sen haurastumista, sekä tasapainottamaan kehon hormonitoimintaa. Isoflavonien, etenkin puna-apilan isoflavonien metaboliaa ei kuitenkaan ole tarkoin tutkittu ihmisessä. Väitöskirjatyössä tunnistettiin soijaa tai puna-apilavalmistetta saaneilla vapaaehtoisilla tutkimushenkilöillä virtsaan erittyviä isoflavonien metaboliitteja käyttäen kaasukromatografia-massaspektrometria (GC-MS). Isoflavonien metaboliaa tutkittiin myös in vitro käsittelemällä tutkittavia yhdisteitä anaerobisesti ihmisen ulostemikrobien kanssa ja tunnistamalla käsittelyssä muodostuvia metaboliitteja. Virtsa- ja ulostenäytteiden analysointia varten kehitettiin kvalitatiiviset GC-MS menetelmät, ja lisäksi isoflavonien ja niiden metaboliittien tunnistamista varten selvitettiin tarkoin yhdisteiden massaspektrien tulkintaa tutkimalla yhdisteiden fragmentoitumista elektroni-ionisaatiomassaspektrometriassa (EIMS). Yhteensä 18 uutta isoflavonoidimetaboliittia tunnistettiin isoflavonisuplementaation jälkeen kerätyistä virtsanäytteistä. Valtaosa tunnistetuista soijaisoflavonien metaboliiteista oli soijan isoflavonien daidzeinin, genisteinin ja glyciteinin pelkistyneitä metaboliitteja. Näiden lisäksi näytteistä tunnistettiin myös hydroksyloituneita ja/tai metyloituneita metaboliitteja. Puna-apilaisoflavonien formononetiinin ja biochanin A:n metaboliitit olivat pääasiassa demetylaation seurauksena muodostuneet daidzein ja genistein, sekä näiden pelkistyneet metabolitit. Myös formononetiinin ja biokaniini A:n pelkistyneitä ja hydroksyloituneita metaboliitteja löydettiin näytteistä, tosin huomattavasti vähemmässä määrin kuin daidzeinia ja genisteiniä tai niiden pelkistyneitä metaboliitteja. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että isoflavonien metabolia on monimuotoista ja paljon rakenteeltaan erilaisia isoflavonimetaboliittejä erittyy virtsaan. Tutkimalla väitöskirjatyössä tunnistettujen metaboliittien biologisia aktiivisuuksia ja niiden pitoisuuksia biologisissa näytteissä, tuloksia voidaan hyödyntää selvitettäessä isoflavonien vaikutusmekanismeja sekä niiden merkitystä terveyttä edistävinä tekijöinä

Inflammatory Biomarkers in Elite Cross-Country Skiers After a Competition Season: A Case–Control Study

PurposeWhether elite athletes, who have been exposed to vigorous-intensity exercise combined with other stressors, have elevated systemic low-grade inflammation, remains largely unclear. To address this question, we studied the levels of six inflammatory cytokines as potential biomarkers of a low-grade inflammatory state in elite athletes after an 11-month training and competition season.MethodsWe collected sera from 27 Finnish elite cross-country skiers and 27 gender- and age-matched, moderately-exercising controls. The serum concentrations of C-reactive protein (CRP), interleukin 6 (IL-6), tumor necrosis factor alpha (TNF-α), glycoprotein acetyls (GlycA), interleukin 10 (IL-10), and interferon gamma (IFN-γ) cytokines were quantified as surrogate markers of low-grade inflammation.ResultsThe athletes were found to have significantly lower concentrations of CRP (P = 0.0232) and higher concentrations of IL-10, TNF-α, and IFN-γ (P = 0.0097, P = 0.0256, and P = 0.0185, respectively) than the controls. No significant differences between athletes and controls were detected in the concentrations of IL-6 and GlycA. The inflammatory score (IS) did not differ significantly between athletes and controls.ConclusionThe results of this study argued against the hypothesis of a significant chronic low-grade inflammation in response to prolonged high-performance exercise among elite endurance athletes.</p

Ryvässipulia viljelyyn

Ryvässipuli (Allium cepa Aggregatum-ryhmä) on perinteinen Suomessa viljelty kepasipulin muoto, joka jakautuu kasvunsa aikana useaksi sipuliksi. Ryvässipuli oli 1950-luvulle asti tärkein sipulimme kotitarve- ja ammattiviljelyssä, ja sillä on merkittävä arvo Suomen vihanneskasvien historiassa. Nykyisin kasvia viljellään lähinnä kotipuutarhoissa. Eri kantojen monimuotoisuutta on onnistuttu säilyttämään melko hyvin sekä harrasteviljelyn että virallisen geenivarasäilytyksen avulla. Geneettisen tutkimuksen mukaan suomalaiset ryvässipulit ovat ainutlaatuisia ja monimuotoisia. Eri sipulikannat eroavat toisistaan mm. sipuleiden muodon, kuoren ja mallon värin sekä lehdistön kasvutavan suhteen. Osa kannoista voi muodostaa kukkavarsia, toiset eivät lainkaan. Myös kantojen satoisuus vaihtelee. Maiju ja Yrjö Rikalan Puutarhasäätiön rahoittamassa Sipulit jakoon – ryvässipulin viljely nousuun (SIPULI)-hankkeessa tutkittiin vuosina 2020–2022 ryvässipulikantojen kemiallisia ominaisuuksia sekä virustauteja. Lisäksi koostettiin uutta ja vanhaa tietoa ryvässipuleiden viljelystä, käytöstä ja markkinoista. Tätä tietoa on koottu kattavasti tähän raporttiin viljelijöiden ja muiden ryvässipulista kiinnostuneiden hyödynnettäväksi. Ryvässipulikannat eroavat toisistaan fenolisten yhdisteiden ja sokereiden pitoisuuksien suhteen. Vertailtaessa Etelä- ja Pohjois-Suomessa viljeltyjen, samaa kantaa edustavien näytteiden pitoisuuksia todettiin, että etelässä viljellyt sipulit sisälsivät enemmän flavonoideja, mutta vähemmän sokereita kuin pohjoisessa viljellyt erät. Tulokseen saattaa vaikuttaa osaltaan sipuleiden erilainen koko ja erilaiset kasvuolosuhteet. Virustutkimus osoitti, että sipulin keltakääpiökasvuvirusta (OYDV) ja salotin piilovirusta (SLV) esiintyy yleisesti ryvässipuleissa, mutta myös testattujen virusten suhteen terveitä näytteitä löytyi viljelijöiltä. Kasvintuhoojien seuranta ja hallinta on tärkeää jatkossakin, jotta ryvässipulia voi menestyksekkäästi viljellä. Neljästä sipulikannasta tuotettiin virustestattua lisäysmateriaalia, joista on kasvatettu terveitä sipuleita kasvihuoneoloissa. Nämä sipulit toimitetaan jatkokasvatukseen kiinnostuneille viljelijöille keväällä 2023, tavoitteena parantaa kotimaisen ryvässipulin saatavuutta erityisesti kotitarveviljelijöille

Gut Microbiota and Serum Metabolome in Elite Cross-Country Skiers: A Controlled Study

Exercise has been shown to affect gut the microbiome and metabolic health, with athletes typically displaying a higher microbial diversity. However, research on the gut microbiota and systemic metabolism in elite athletes remains scarce. In this study, we compared the gut microbiota profiles and serum metabolome of national team cross-country skiers at the end of an exhausting training and competitive season to those of normally physically-active controls. The gut microbiota were analyzed using 16S rRNA amplicon sequencing. Serum metabolites were analyzed using nuclear magnetic resonance. Phylogenetic diversity and the abundance of several mucin-degrading gut microbial taxa, including Akkermansia, were lower in the athletes. The athletes had a healthier serum lipid profile than the controls, which was only partly explained by body mass index. Butyricicoccus associated positively with HDL cholesterol, HDL2 cholesterol and HDL particle size. The Ruminococcus torques group was less abundant in the athlete group and positively associated with total cholesterol and VLDL and LDL particles. We found the healthier lipid profile of elite athletes to co-occur with known health-beneficial gut microbes. Further studies should elucidate these links and whether athletes are prone to mucin depletion related microbial changes during the competitive season

Common Inflammation-Related Candidate Gene Variants and Acute Kidney Injury in 2647 Critically Ill Finnish Patients

Acute kidney injury (AKI) is a syndrome with high incidence among the critically ill. Because the clinical variables and currently used biomarkers have failed to predict the individual susceptibility to AKI, candidate gene variants for the trait have been studied. Studies about genetic predisposition to AKI have been mainly underpowered and of moderate quality. We report the association study of 27 genetic variants in a cohort of Finnish critically ill patients, focusing on the replication of associations detected with variants in genes related to inflammation, cell survival, or circulation. In this prospective, observational Finnish Acute Kidney Injury (FINNAKI) study, 2647 patients without chronic kidney disease were genotyped. We defined AKI according to Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) criteria. We compared severe AKI (Stages 2 and 3, n = 625) to controls (Stage 0, n = 1582). For genotyping we used iPLEX(TM) Assay (Agena Bioscience). We performed the association analyses with PLINK software, using an additive genetic model in logistic regression. Despite the numerous, although contradictory, studies about association between polymorphisms rs1800629 in TNFA and rs1800896 in IL10 and AKI, we found no association (odds ratios 1.06 (95% CI 0.89-1.28, p = 0.51) and 0.92 (95% CI 0.80-1.05, p = 0.20), respectively). Adjusting for confounders did not change the results. To conclude, we could not confirm the associations reported in previous studies in a cohort of critically ill patients.Peer reviewe

Heme oxygenase-1 repeat polymorphism in septic acute kidney injury

Acute kidney injury (AKI) is a syndrome that frequently affects the critically ill. Recently, an increased number of dinucleotide repeats in the HMOX1 gene were reported to associate with development of AKI in cardiac surgery. We aimed to test the replicability of this finding in a Finnish cohort of critically ill septic patients. This multicenter study was part of the national FINNAKI study. We genotyped 300 patients with severe AKI (KDIGO 2 or 3) and 353 controls without AKI (KDIGO 0) for the guanine-thymine (GTn) repeat in the promoter region of the HMOX1 gene. The allele calling was based on the number of repeats, the cut off being 27 repeats in the S-L (short to long) classification, and 27 and 34 repeats for the S-M-L2 (short to medium to very long) classification. The plasma concentrations of heme oxygenase-1 (HO-1) enzyme were measured on admission. The allele distribution in our patients was similar to that published previously, with peaks at 23 and 30 repeats. The S-allele increases AKI risk. An adjusted OR was 1.30 for each S-allele in an additive genetic model (95% CI 1.01-1.66; p = 0.041). Alleles with a repeat number greater than 34 were significantly associated with lower HO-1 concentration (p<0.001). In septic patients, we report an association between a short repeat in HMOX1 and AKI risk

Horseradish in use and preserved in collections in Finland

202