یافته های جدید در متابولیسم آپوکاروتنوئیدهای زعفران، کروسین و کروستین توسط میکروبیوتای روده انسان

ترکیبات اصلی زعفران آپوکاروتنوئیدهای کروسین و کروستین هستند که در کلاله ها وجود دارند. خواص بهداشتی متعددی، به ویژه آنهایی که مربوط به اثرات روی سیستم عصبی مرکزی است، به این ترکیبات نسبت داده شده است، اما متابولیت های مسئول این اثرات هنوز ناشناخته هستند. شواهد قبلی در مدل های حیوانی نقش میکروبیوتای روده را در فارماکوکینتیک و اثرات محافظت عصبی این ترکیبات نشان می دهد. با این حال، تعامل بین این آپوکاروتنوئیدها و میکروبیوتای روده به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این مقاله، تخمیر دسته‌ای کروسین-1 و کروستین (10 میکرومولار) را با نمونه‌های مدفوع انسانی دو اهداکننده در زمان‌های مختلف انکوباسیون (0 تا 240 ساعت) با استفاده از رویکرد متابولومیک بررسی کرده‌ایم.

ما یک تبدیل سریع کروسین-1 را تأیید کردیم که مولکول‌های گلوکز را از طریق واکنش‌های گلیکوزیل‌زدایی تا تبدیل کامل آن به کروستین در 6 ساعت از دست می‌دهد. گروهی از کروسین های میانی با درجات مختلف گلیکوزیلاسیون در مدت زمان بسیار کوتاهی شناسایی شدند. کروستین بیشتر متابولیزه شد و متابولیت‌های میکروبی جدید تولید شده توسط واکنش‌های کاهش پیوند دوگانه و دی متیلاسیون برای اولین بار شناسایی شدند: دی هیدرو و تتراهیدرو کروستین و دی-دمتیل کروستین. علاوه بر این، ما تغییراتی را در سطوح اسیدهای چرب زنجیره کوتاه اسید والریک و هگزانوئیک اسید تشخیص دادیم که تغییرات ساختاری بیشتر کروستین یا تغییراتی در تولید کاتابولیک این ترکیبات را نشان می‌دهد. این تحقیق یک مطالعه پیشگام در مورد عملکرد میکروبیوتای روده انسان بر روی آپوکاروتنوئیدهای زعفران است و یک قدم فراتر به سمت کشف متابولیت هایی است که بالقوه در فواید زعفران دخیل هستند.

The main constituents of saffron are the apocarotenoids crocins and crocetin, present in the stigmas. Numerous healthy properties, especially those related to the effects on the central nervous system, have been attributed to these compounds but the metabolites responsible for these effects are still unknown. Previous evidences in animal models suggest a role for the gut microbiota in the pharmacokinetics and the neuroprotective effects of these compounds. However, the interaction between these apocarotenoids and the gut microbiota has been poorly studied. In this article, we have thoroughly investigated the batch fermentation of crocin-1 and crocetin (10 μM) with human fecal samples of two donors at different incubation times (0–240 h) using a metabolomic approach.

We corroborated a rapid transformation of crocin-1 which looses the glucose molecules through de-glycosylation reactions until its complete transformation into crocetin in 6 hours. A group of intermediate crocins with different degrees of glycosylation were detected in a very short time. Crocetin was further metabolized and new microbial metabolites produced by double-bond reduction and demethylation reactions were identified for the first time: dihydro and tetrahydro crocetins and di-demethyl crocetin.

In addition, we detected changes in the levels of the short chain fatty acids valeric acid and hexanoic acid suggesting further structural modifications of crocetin or changes in the catabolic production of these compounds. This research is a pioneering study of the action of the human gut microbiota on the saffron apocarotenoids and goes one step further towards the discovery of metabolites potentially involved in the benefits of saffron.