Inulin-type fructans in a diet are selectively fermented by the large intestinal microflora which causes a multitude of effects that are considered as beneficial for human health and well-being. One of these well documented actions is an increased intestinal calcium absorption, similarly observed in experimental animals and in humans. Since the underlying mechanisms are not yet understood, various in vivo and in vitro experiments with rats were conducted to elucidate the molecular actions of these fructans on mineral homeostasis. The ingestion of inulin-type fructans to rats in the presented studies resulted in an increased intestinal apparent absorption, whole body retention (balance), and accumulation of calcium in femur. Similar effects were also observed for magnesium and zinc. Feeding these fructans increased also markedly the caecal absorptive surface, enhanced caecal and colonic mucosal mass, and increased caecal and colonic intraluminal contents. Analysis of the contents revealed huge increases in soluble and ionised calcium pools in rats fed the fructans. Studies on the transepithelial calcium transport in the large intestine conducted in the Ussing chambers revealed that a calcium concentration gradient (mucosal > serosal), the presence of short-chain fatty acids, and the presence of intact inulin-type fructans increased the transepithelial calcium transport. Though, feeding these fructans to rats for three weeks showed no significant alterations of the transepithelial calcium transport in the Ussing chamber experiments. However, when based on the total absorptive caecal surface – which was enlarged by the fructan feeding – net calcium absorption was doubled. Transcriptome analysis performed in large intestinal tissue samples by DNA microarrays, identified mostly regulated genes that are linked to cell cycle control. Selected genes encoding proteins involved in transcellular and paracellular calcium transport routes were analysed by real-time RT-PCR and revealed mostly increased mRNA levels in at least one of the large intestinal segments from fructan-fed animals. The present findings strongly suggest that inulin-type fructans increase the large intestinal calcium absorption primarily by a) an increased calcium availability, b) enlarging the apparent absorptive surface area, c) increasing transepithelial calcium transport directly in the presence of inulin-type fructans and their metabolites (short-chain fatty acids), and d) increased mRNA levels of proteins related to calcium transport pathways. Since some of the effects like the intestinal tissue architecture and mineral availability are not calcium specific, inulin-type fructans can increase intestinal absorption of other minerals, too, as shown here for magnesium and zinc.     «

Inulin-type fructans in a diet are selectively fermented by the large intestinal microflora which causes a multitude of effects that are considered as beneficial for human health and well-being. One of these well documented actions is an increased intestinal calcium absorption, similarly observed in experimental animals and in humans. Since the underlying mechanisms are not yet understood, various in vivo and in vitro experiments with rats were conducted to elucidate the molecular actions of the...     »

Polymere der Fruktose (Inulin und Oligofruktosen) als Nahrungskomponenten werden selektiv von der Mikroflora im Dickdarm fermentiert und dies wird mit einer Reihe von positiven Wirkungen auf die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden in Zusammenhang gebracht. Einer der beschriebenen Effekte besteht in der Erhöhung der intestinalen Calciumresorption, die in vielen tierexperimentellen Studien, aber auch am Menschen dokumentiert wurde. Da die zugrundeliegenden Mechanismen bisher jedoch nicht hinreichend geklärt sind, dienten hier in vivo- und in vitro-Studien im Modelltier Ratte dazu, die Vorgänge aufzuklären, über die Fruktane auf die Mineralhomöostase Einfluß nehmen. Die Gabe von inulin-ähnlichen Fruktanen an Ratten führte auch in den vorliegenden Studien zu einer erhöhten scheinbaren intestinalen Calciumresorption, einer erhöhten Calciumretention (-bilanz) und einer erhöhten Akkumulation im Femur. Auch für Magnesium und Zink konnten ähnliche Wirkungen beobachtet werden. Die Zufuhr von den Fruktanen bewirkte auch eine Vergrößerung der Caecumoberfläche, eine Erhöhung der Gewebemasse von Caecum- und Colonwand sowie der intraluminalen Masse im Dickdarm. Die Analyse des Caecuminhalts zeigte einen starken Anstieg des gelösten und ionisierten Calciums bei Tieren nach Fruktangabe. In Studien zum transepithelialen Calciumtransport im Dickdarm mit Hilfe der Ussing-Kammertechnik zeigte sich, daß ein Calciumkonzentrationsgradient (mukosal > serosal), die Anwesenheit von kurzkettigen Fettsäuren und die Anwesenheit von intakten Fruktanen die Calciumaufnahme erhöhen. Im Gegensatz zu diesen akuten Effekten führte die Verabreichung der Fruktane an Ratten über drei Wochen jedoch zu keinen signifikanten Veränderungen des transepithelialen Calciumtransports in den Ussing-Kammerstudien. Wurden die transepithelialen Fluxe jedoch auf die gesamte – und nach Fruktangabe vergrößerte – Caecumoberfläche bezogen, ergab sich nahezu eine Verdoppelung der transepithelialen Netto-Calciumresorption. Die Transkriptomanalyse des Dickdarmgewebes mittels DNA-Mikroarrays identifizierte vor allem eine Reihe von regulierten Genen, die mit der Zellzykluskontrolle in Verbindung stehen. Ausgewählte Gene, deren Proteine am trans- und parazellulären Calciumtransport beteiligt sind, wurden mit real-time RT-PCR analysiert und zeigten vor allem erhöhte mRNA-Spiegel in zumindest einem der Dickdarmsegmente bei Tieren nach Fruktangabe. Diese Befunde belegen, daß inulin-ähnliche Fruktane die intestinale Calciumresorption im Dickdarm erhöhen, primär aufgrund a) einer erhöhten Calciumverfügbarkeit, b) einer Vergrößerung der absorptiven Oberfläche, c) erhöhter transepithelialer Calciumtransportraten in Anwesenheit von Fruktanen und ihren Metaboliten, den kurzkettigen Fettsäuren, und d) erhöhter mRNA-Spiegel von Proteinen, die mit Calciumtransportwegen in Verbindung stehen. Da die Wirkungen der Fruktane auf die Gewebearchitektur und die Mineralverfügbarkeit nicht spezifisch für Calcium sind, kann auch die Resorption von anderen Mineralstoffen – wie hier für Magnesium und Zink gezeigt – erhöht werden.     «

Polymere der Fruktose (Inulin und Oligofruktosen) als Nahrungskomponenten werden selektiv von der Mikroflora im Dickdarm fermentiert und dies wird mit einer Reihe von positiven Wirkungen auf die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden in Zusammenhang gebracht. Einer der beschriebenen Effekte besteht in der Erhöhung der intestinalen Calciumresorption, die in vielen tierexperimentellen Studien, aber auch am Menschen dokumentiert wurde. Da die zugrundeliegenden Mechanismen bisher jedoch nicht h...     »