Wine lees and their derived products to manage hypertension. Identification of their bioactive compounds and underlying mechanisms

Abstract

Actualment la hipertensió (HTN) és un dels principals factors de risc de malaltia cardiovascular. L'ús de compostos antihipertensius naturals es consideren una bona estratègia per a la reducció de la pressió arterial (PA). La indústria agroalimentària genera grans quantitats de subproductes rics en compostos naturals amb propietats antihipertensives. Aquesta tesi té com a objectiu avaluar el potencial de les mares del vi (WL), un subproducte de la indústria vitivinícola, com a font de compostos antihipertensius. Es van estudiar les propietats antihipertensives de diferents WL, on les WL de la varietat Cabernet van demostrar tenir efecte antihipertensiu després d'una única administració en rates espontàniament hipertenses (SHR). Els seus efectes es van associar al seu alt contingut en flavanols i antocianines. Addicionalment es va realitzar una extracció de compostos fenòlics a la fracció no soluble d'aquestes mares mitjançant hidròlisi enzimàtica amb Flavourzime, obtenint WL enriquides en compostos fenòlics. Les activitats antioxidants i antihipertensives van ser millorades amb l'hidrolitzat que presentava principalment antocianines i flavanols. La hidròlisi també va generar l'alliberament de nous pèptids antihipertensius FKTTDQQTRTTVA, NPKLVTIV, TVTNPARIA, LDSPSEGRAPG i LDSPSEGRAPGAD. No obstant això, les mares originals també contenen etanol, el cual desapareix en el procés d'assecat. De manera que el procés d'assecat de les mares és essencial per a la seva comercialització. A més, les mares en pols van ser estudiades mostrant una millora de les propietats antihipertensives després d'una única dosi de 125 mg/kg per pes de l'animal. També es va confirmar el seus efectes vasoprotector i antioxidant mitjançant l'estudi dels mecanismes implicats en la reducció de la PA. No obstant això, la HTN és una malaltia crònica, així, el seu efecte antihipertensiu a llarg termini també va ser confirmat en SHR. A més, les mares seques redueixen el pols i incrementen l'activitat locomotora. Per tant, les mares de la varietat Cabernet, les mares enriquides amb compostos fenòlics, els pèptids antihipertensius identificats i les mares seques podrien ser bons candidats per a ser inclosos com a aliments funcionals, nutracèutics i suplements alimentaris per al control de la HTN.

Actualmente la hipertensión (HTN) es uno de los principales factores de riesgo de enfermedad cardiovascular. El uso de compuestos antihipertensivos naturales se considera una buena estrategia para la reducción de la presión arterial (PA). La industria agroalimentaria genera grandes cantidades de subproductos ricos en compuestos naturales con propiedades antihipertensivas. Esta tesis tiene como objetivo evaluar el potencial de las lías del vino (WL), un subproducto de la industria vitivinícola, como fuente de compuestos antihipertensivos. Se estudiaron las propiedades antihipertensivas de diferentes WL, donde las WL de variedad Cabernet demostraron tener efecto antihipertensivo tras una única administración en ratas espontáneamente hipertensas (SHR). Sus efectos se asociaron a su alto contenido en flavanoles y antocianinas. Adicionalmente, a la fracción no soluble de WL se les realizó una extracción de compuestos phenólicos mediante hidrólisis enzimática con Flavourzime, obteniendo WL enriquecidas en compuestos fenólicos. Así, su actividad antioxidante y antihipertensiva mejoró en el hidrolizado. que presentaba principalmente antocianinas y flavanoles. La hidrólisis también generó la liberación de nuevos péptidos antihipertensivos FKTTDQQTRTTVA, NPKLVTIV, TVTNPARIA, LDSPSEGRAPG y LDSPSEGRAPGAD. Sin embargo, las lías originales contienen etanol, el cuál desaparece en el proceso de secado. De modo que el proceso de secado de las lías es esencial para su comercialización. Además, las lías en polvo fueron estudiadas mostrando una mejora de las propiedades antihipertensivas tras la administración aguda de 125 mg/kg. También se confirmó su efecto vasoprotector y antioxidante mediante el estudio de los mecanismos implicados en la reducción de la PA. Sin embargo, la HTN es una enfermedad crónica, así, su efecto antihipertensivo a largo plazo también fue confirmado en SHR. Además, las lías secas reducen el pulso e incrementan la actividad locomotora. Por tanto, las lías de la variedad de Cabernet, las lías enriquecidas con compuestos fenólicos, los péptidos antihipertensivos identificados y las lías secas podrían ser buenos candidatos para ser incluidos como alimentos funcionales, nutracéuticos y suplementos alimenticios para el control de la HTN.

Hypertension (HTN) is currently one of the major risk factors for cardiovascular disease. Natural antihypertensive compounds are considered as a good strategy in decreasing blood pressure (BP). An interesting source of natural BP-lowering compounds are agri-food industries, which generate large amounts of by-products. This thesis aims to evaluate the potential of wine lees (WL), a winery by-product, as source of antihypertensive compounds. The BP-lowering properties of different WL were studied. WL from the Cabernet grape variety exhibited antihypertensive effect in spontaneously hypertensive rats (SHR) after acute administration. Their effects were associated to their high content in flavanols and anthocyanins. Additionally, these WL were submitted to enzyme-assisted extraction with Flavourzyme to release the phenolic compounds from WL non-soluble fraction and phenolic-enriched WL were obtained. Anthocyanins and flavanols were the largest families present in the hydrolyzed WL, which also exhibited enhanced antioxidant and antihypertensive activities. In addition to phenolic compounds, the hydrolysis also produced the release of the novel antihypertensive peptides FKTTDQQTRTTVA, NPKLVTIV, TVTNPARIA, LDSPSEGRAPG and LDSPSEGRAPGAD. However, original WL also contain ethanol, which disappears in the drying process. Considering that the drying process of WL is essential for their commercialization, the antihypertensive activity of dried WL was investigated. WL powder showed enhanced antihypertensive properties after their acute administration at the most effective dose of 125 mg/kg bw. Their vasoprotective and antioxidant effects were confirmed as the mechanisms involved in their BP-lowering properties. However, since HTN is a chronic disease, the antihypertensive effect of dried WL was also confirmed in SHR. In addition, dried WL reduced heart rate and increased locomotor activity. Therefore, the WL from the Cabernet grape variety, the obtained phenolic-enriched WL, the identified antihypertensive peptides and the dried WL could be good candidates to be included in functional food, nutraceutical and food supplement for the management of HTN.