Nutraceuticals and functional foods for diabetes and obesity control

The aim of this work was to study the anti-diabetic potential of different berry-producing plants. Their mineral and phytochemical composition was studied by inductively coupled plasma - mass spectrometry and high-performance liquid chromatography/electrospray ionization tandem mass spectrometry analysis, respectively. A static model to simulate gastrointestinal digestion was employed to analyse the stability of phenolic compounds from targeted species. The mechanism of hypoglycaemic activity was evaluated in terms of in vitro inhibitory action on key digestive enzymes linked to type-2 diabetes (α-,β-glucosidases and α-amylase) and obesity (pancreatic lipase). Additionally, the inhibitory effect towards human aldose reductase and protein glycation, associated with long-term diabetic complications, was determined. The antioxidant activity of methanolic extracts was investigated using four different free radicals (ABTS•+, DPPH•, NO• and O2•-). Finally, the cytotoxicity of analysed species was assessed in Caco-2 cells by the resazurin reduction fluorescence method. Berry species proved to be good sources of essential minerals, some of which, are known to possess hypoglycaemic effects. Analysed extracts showed diverse phytochemical profiles, anthocyanins, hydroxycinnamic acids, flavonols, flavan-3-ols and ellagitannins being the dominant compounds. Extracts showed a stronger inhibition towards glucosidases and were moderate inhibitors of α-amylase and pancreatic lipase. Potent inhibitory effects were observed in aldose reductase assay and towards formation of advanced glycation end-products. Additionally, good antioxidant activities were observed. Preliminary cytotoxicity measurements revealed that plant extracts can be considered safe for human consumption. The phenolic content and biological activities were substantially affected by the simulated in vitro digestion. Still, positive health effects were verified for digested samples. The generated data about these berry-producing plants and their potential effect on the management/control of type-2 diabetes and prevention of associated complications may be useful in designing future dietary/nutraceutical strategies aimed at alleviating hyperglycaemia.O objectivo deste trabalho foi estudar o potencial antidiabético de diferentes plantas produtoras de bagas. A composição mineral e fitoquímica foi estudada recorrendo, respectivmente, a plasma indutivamente acoplado a espectrometria de massa e cromatografia líquida de alta eficiência com espectrometria de massa. Um modelo estático para simular a digestão gastrointestinal foi utilizado para analisar a estabilidade dos compostos fenólicos das espécies alvo. A actividade hipoglicémica foi avaliada in vitro em enzimas digestivas ligadas à diabetes tipo-2 (α, β-glucosidases e α-amilase) e à obesidade (lípase pancreática). O efeito inibitório sob a actividade da aldose reductase e a glicação de proteínas, associadas a complicações diabéticas, foi também determinado. A actividade antioxidante dos extratos foi investigada usando quatro radicais livres diferentes (ABTS•+, DPPH•, NO• e O2•-). Finalmente, a citotoxicidade das espécies analisadas foi avaliada em células Caco-2 pelo método da redução da resasurina. As bagas mostraram ser boas fontes de minerais essenciais, alguns com atribuídas capacidades hipoglicémicas. Os extratos analisados apresentaram perfis fitoquímicos diversos, sendo as antocianinas, os ácidos hidroxicinâmicos, os flavonóis, os flavan-3-oís, e os elagitaninos os compostos dominantes. Os extratos demostraram fortes inibições para as glucosidases e foram inibidores moderados da α-amilase e da lipase pancreática. Foram observados potentes efeitos inibitórios no ensaio da aldose reductase e na glicação de proteínas. Adicionalmente, observaramse boas actividades antioxidantes. A avaliação preliminar da citotoxicidade dos extractos, revelou que são seguros para o consumo humano. O conteúdo fenólico e as atividades biológicas foram substancialmente afectados pela simulação in vitro do processo de digestão. Contudo, foram verificados efeitos positivos para a saúde nas amostras sujeitas à digestão. Os dados gerados sobre as plantas produtoras de bagas analisadas relativamente ao potencial controlo da diabetes tipo-2 e prevenção de complicações associadas podem ser úteis no desenvolvimento de futuras estratégias dietéticas/nutracêuticas destinadas a aliviar a hiperglicemia