Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic debilitating disorder characterized by various forms of chronic mucosal and/or transmural intestinal inflammation, which increases the synthesis of the hepatic acute phase proteins contributing to muscle wasting and impaired growth. For the present thesis, in vitro and in vivo models of gut inflammation were used to study the antioxidant and anti-inflammatory effects of native and pressurized whey protein isolate (WPI) and polyphenols, as these nutritional supplements could be used to ameliorate complications of IBD. The antioxidant, anti-inflammatory and anabolic effects of WPI were examined in piglets with dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis that were fed a moderate protein deficiency diet that contained either native WPI (nWPI), pressurized WPI (pWPI) or skim milk (SM) as the protein source plus a well nourished SM control group. Although piglets receiving both forms of WPI diets gained less absolute weight than their SM counterparts, pWPI-fed piglets gained more lean mass than nWPI piglets, and were the only protein restricted group to gain a high lean/fat ratio comparable to well-nourished controls. Histopathology scores in descending colon (DC) were lowest in both WPI groups. The pWPI-fed piglets had the lowest myeloperoxidase activity in DC reflecting low neutrophil infiltration and also had the highest ferric reducing antioxidant power (FRAP) activity in DC and the highest serum peroxynitrite scavenging capacity. Pro-inflammatory cytokines in DC were most elevated in SM piglets, and lowest in pWPI. Control-, nWPI- and pWPI-fed piglets had the lowest caspase-3 abundance in DC signifying anti-apoptotic effects as compared to SM group. As an in vitro model of gut inflammation, Caco-2 cells were exposed with H2O2, that received either pre- or post-treatment with WPI hydrolysates. WPI hydrolysates were associated with decreased interleukin (IL)-8 secretion, lower intracellular reactive oxygen species (ROS) and increased FRAP activity; however, those parameters were all significantly improved when hydrolysates of pressurized WPI were used. In another study, polyphenolic-rich potato extracts were subjected to gut digestive enzymes and microbial metabolism in a simulated human gut model and the antioxidant and anti-inflammatory effects of the polyphenolic digests were tested in Caco-2 cells exposed to H2O2. Treatment of H2O2-stimulated Caco-2 cells with digests of polyphenolic-rich potato extracts was associated with decreased IL-8 release, lower ROS production and higher FRAP activity. Overall, the present thesis showed results regarding the antioxidant and anti-inflammatory effects of pressurized WPI and polyphenolic extracts that indicate the potential for these nutraceutical agents towards the treatment of IBD. / Les maladies inflammatoires de l'intestin (MII) sont des troubles chroniques et débilitants caractérisés par diverses formes d'inflammation chronique de la muqueuse et/ou transmurale, ce qui augmente la synthèse des protéines hépatiques de phase aigüe qui contribuent à l'atrophie musculaire et à l'altération de la croissance. Pour la présente dissertation, des modèles in vitro et in vivo d'inflammation intestinale ont été employés pour étudier les effets antioxydants et anti-inflammatoires de polyphénols et d'isolats de protéines de lactosérum (WPI) natives et pressurisées, puisque ces suppléments nutritionnels pourraient être utilisés afin d'améliorer les complications des MII. Les effets antioxydants, anti-inflammatoires et anaboliques des WPI ont été examinés dans un modèle de colite induite par administration de dextran sodium sulphate chez le porcelet. Des porcelets ont été soumis à une alimentation modérément déficiente en protéines contenant des WPI natives (nWPI), pressurisées (pWPI) ou du lait écrémé (SM) comme source de protéines; et un groupe de porcelets contrôle a été soumis à une alimentation suffisante contenant du lait écrémé. Bien que les porcelets recevant les deux formes d'alimentations WPI ont démontré un gain de poids absolu moindre que leurs homologues SM, les porcelets du groupe pWPI ont gagné plus de masse maigre que les porcelets nWPI et étaient le seul groupe sous restriction protéique à gagner un ratio de maigre/gras élevé et comparable aux contrôles bien nourris. Les résultats de l'histologie pathologique du côlon descendant (DC) ont été les plus bas chez les deux groupes WPI. Dans le DC, les porcelets nourris de pWPI ont eu les taux d'activité de myeloperoxidase les plus bas, reflétant un bas taux d'infiltration par les neutrophiles, ainsi que la puissance antioxydante réduisant les ions ferriques (FRAP) la plus élevée, et les taux sériques les plus élevés de capacité de balayage peroxynitrite. Les cytokines pro-inflammatoires dans le DC étaient le plus élevées chez les porcelets SM, et le moins élevées chez les pWPI. Les porcelets contrôles, nourris de nWPI et pWPI ont montrés la présence en abondance de caspase-3 la plus basse dans le DC, signifiant un effet anti-apoptotique comparativement au groupe SM. Dans un modèle in vitro d'inflammation intestinale, des cellules Caco-2 étaient exposées au H2O2 avant ou après être traitées avec des hydrolysats de WPI. Les hydrolysats de WPI étaient associés à une diminution de la sécrétion d'interleukine (IL)-8 et des taux intracellulaires d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), ainsi qu'une augmentation de l'activité FRAP. De plus, ces paramètres étaient tous améliorés de façon significative quand les hydrolysats de WPI pressurisées étaient employés. Dans une autre expérimentation, des extraits de pomme de terre riches en polyphénols étaient soumis à l'action d'enzymes digestives intestinales et au métabolisme microbien dans un modèle intestinal humain simulé. Les effets antioxydants et anti-inflammatoires des produits digestifs phénoliques étaient administrés à des cellules Caco-2 exposées au H2O2. Le traitement des cellules stimulées au H2O2 par les produits digestifs des extraits de pommes de terre riches en polyphénols était associé à une diminution de la sécrétion d'interleukine (IL)-8 et des taux de ROS, ainsi qu'une augmentation de l'activité FRAP. Globalement, la présente dissertation démontre des résultats concernant les effets antioxydants et anti-inflammatoires des WPI pressurisées et des extraits polyphénoliques, indiquant un usage potentiel de ces agents nutraceutiques pour le traitement des MII.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.106432 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Piccolomini, André |
| Contributors | Linda J Wykes (Supervisor2), Stan Kubow (Supervisor1) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (School of Dietetics and Human Nutrition) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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