Antioxidant abilities of human plasma, buckwheat extracts and fractions, and quercetin metabolites in different biochemical assays
Übersetzter Titel:
Antioxidative Eigenschaften von menschlichem Plasma, Buchweizenextrakten und -fraktionen sowie Quercetinmetaboliten in verschiedenen biochemischen Testsystemen
Human plasma tested in biochemical assays (ACC/HOCl, ABTS, Sin-1, X/XOD, diaphorase, peroxynitrite, Fenton) achieves different I-values in each assay, indicating different antioxidant properties. When examined closer in four out of these seven assays (ACC/HOCl, ABTS, Sin-1, Fenton), it became obvious that the plasma proteins are the main responsible antioxidants. Only in the Sin-1 and Fenton assay, is the influence of the low-molecular antioxidants visible. The comparison of 25 single-plasma samples with the plasma pool showed that they scatter closely around the pool. The means and standard deviations of these 25 samples fit well with the estimated I-values of the pool, except for the Fenton assay. In the Fenton assay, plasma of women with their menstruation at the time of the blood taking can be determined by the bad antioxidant value of their plasma. When the values of these volunteers are not considered for the means and standard deviations, there is no difference between the averaged samples and the pool. The investigations on the extracts of the buckwheat herb and kernels determined different contents of flavonoids in the sample, which is due to the extracting method. In general, the extract of the herb showed the best antioxidant properties in three of the used test assays (Sin-1, X/XOD, Rose Bengal). None of the extracts had any effect in the Fenton assay that was done with EDTA as iron chelator. The aqueous extract of the herb, which corresponds to the infusion of tea, achieved nearly as good a result as the ethanolic extract; whereas an alkalic-ethanolic extraction can not be recommended. The fractionation of the buckwheat herb resulted in the detection of a variety of peaks and compounds. Due to the lack of standards and problems with the HPLC, several peaks could not be identified. The identified peaks correspond with findings in the literature for buckwheat kernels. The herb contains mainly rutin, but it also contains catechin, epicatechin, the procyanidins B2, B5 and C1, quercitrin and different kinds of phenolic acids. When tested in the Fenton assay none of the fractions exhibits an effect. For the other assays (Sin-1, X/XOD, Rose Bengal), fractions containing high concentrations of flavans and procyanidins exerted the best properties. An in vivo supplementation study with either buckwheat tea or Pycnogenol enhanced the antioxidant properties of the plasma of one volunteer. This corresponded with the results of the flavan-rich fractions of the buckwheat herb. The flavan-rich mixture Pycnogenol has a better impact on enhancing the plasma than buckwheat tea, which also shows effects. The active compounds must be flavonoids, which exhibit even after absorption and metabolization antioxidant properties. Metabolites of quercetin, as they occur in human plasma after a quercetin-rich meal, protect LDL in the copper-induced LDL oxidation. The estimated best-fit lines of the lag times have exponential equations and they fit very well to the data points with their calculated r-squared values. The binding studies with the metabolites and two HSA preparations gave rise to the conclusion that there are no free metabolites circulating in human plasma. There were no significant differences between the two HSA preparations. The kq-values of quercetin, q7glca and q3s are not significantly different; the same is for q3glca and isoquercitrin. The degradation of quercetin and its metabolites in cell culture media is probably due to Fenton chemistry with copper ions. Ascorbic acid and HSA had a stabilizing effect on quercetin and q7glca, which degrades as quercetin. Q3glca is the most stable metabolite and neither addition of ascorbic acid or of HSA had any increasing effect. The recovery of q4glca is affected by the binding of the metabolite to the HSA. Only with q3s are no effects of stabilization found neither with ascorbic acid nor with HSA. Further studies have to be done on this subject to give more clarity.
Übersetzte Kurzfassung:
Plasma zeigt je nach angewandtem biochemischen Testsystem (ACC/HOCl, ABTS, Sin-1, X/XOD, Diaphorase, Peroxynitrit und Fenton) verschiedene antioxidative Eigenschaften, die sich in unterschiedlichen I-Werten widerspiegeln. Bei näherer Betrachtung in vier Systemen (ACC/HOCl, ABTS, Sin-1 und Fenton) wird deutlich, dass die Plasmaproteine hauptverantwortlich für die antioxidative Wirkung sind. Der Vergleich von 25 Einzelplasmaproben mit dem Plasmapool zeigt, dass diese eng um den Pool verteilt sind. Die Mittelwerte und Standardabweichungen dieser 25 Einzelplasmaproben stimmen sehr gut mit den ermittelten I-Werten des Pools, mit Ausnahme des Fenton Systems, überein. Im Fenton System können Frauen, die zum Zeitpunkt der Blutabnahme ihre Menstruation haben, anhand der schlechteren antioxidativen Eigenschaften ihres Plasmas bestimmt werden. Wenn Daten dieser Probanden nicht in die Berechnung der Mittelwerte und Standardabweichungen mit einbezogen werden, zeigen die gemittelten Werte des Fenton Systems und des Pools keine Unterschiede. Die Untersuchungen zu der Buchweizenteedroge und den Buchweizenkörnern ergab unterschiedliche Flavonoidgehalte in den Proben, aufgrund der unterschiedlichen Extraktionsmethoden. Der Extrakt der Teedroge hatte generell die besten antioxidativen Eigenschaften in drei der Testsysteme (Sin-1, X/XOD, Rose Bengal). Keiner der Extrakte zeigte eine Wirkung im Fenton System, welcher mit EDTA als Eisenchelator durchgeführt wurde. Der wässrige Extrakt erzielte fast so gute Ergebnisse wie der ethanolische Extrakt; während eine alkalisch-ethanolische Extraktion nicht empfohlen werden kann. Die Fraktionierung der Teedroge ergab verschiedene Peaks und Inhaltsstoffe. Aufgrund des Mangels an Standards konnten einige Peaks nicht identifiziert werden. Die identifizierten Peaks stimmen mit den Angaben für Buchweizenkörner in der Literatur überein. Die Teedroge enthält hauptsächlich Rutin, aber ebenso Quercitrin, Catechin, Epicatechin, die Procyanidine B2, B5 und C1 sowie verschiedene Phenolcarbonsäuren. Im Fenton System zeigte keine der Fraktionen eine Wirkung. In den Systemen Sin-1, X/XOD, Rose Bengal besitzen Fraktionen mit einem hohen Anteil an Flavanen und Procyanidinen die besten Eigenschaften. Eine in vivo Supplementierungsstudie mit Buchweizentee einerseits oder Pycnogenol andererseits, verbesserte die antioxidative Eigenschaft des Plasmas. Dies stimmt mit den Ergebnissen der flavanreichen Buchweizenfraktionen überein. Die flavanreiche Mischung Pycnogenol hat eine stärkere Auswirkung auf die Verbesserung des Plasmas als Buchweizentee. Die aktiven Bestandteile müssen aufgenommene Flavonoide sein, die trotz ihrer Metabolisierung antioxidative Eigenschaften besitzen. Quercetinmetaboliten, die im menschlichem Plasma nach einer quercetinreichen Mahlzeit detektiert werden, schützen LDL in der kupferinduzierten Dienkonjugation. Die ermittelten Ausgleichsgeraden der lag-Zeiten haben exponentielle Gleichungen und mit den berechneten Bestimmtheitsmassen fügen sie sich sehr gut an die Datenpunkte. Die Bindungsstudien mit den Metaboliten und den zwei HSA-Präparaten ermöglichen die Annahme, dass im menschlichen Plasma keine freien Metaboliten zirkulieren. Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden HSA-Präparaten. Die kq-Werte von Quercetin, Q7glca und Q3s zeigen keine signifikanten Unterschiede, dasselbe gilt für Q3glca und Isoquercitrin. Quercetin und seine Metaboliten degradieren im Zellkulturmedium möglicherweise aufgrund von Fenton Chemie mit Kupferionen. Ascorbinsäure und HSA haben eine stabilisierende Wirkung auf Quercetin und Q7glca. Q3glca ist der stabilste Metabolit, weder die Zugabe von Ascorbinsäure noch von HSA erhöht seine Wiederfindungsrate. Die Wiederfindungsrate von Q4glca wird durch die Bindung des Metaboliten an HSA beeinträchtigt. Bei Q3s konnte weder durch die Zugabe von Ascorbinsäure oder HSA eine stabilisierende Wirkung gefunden werden. Weitere Untersuchungen zu dieser Thematik können mehr Klarheit verschaffen.
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