Dietary fiber (DF) consumption is related with several healthy benefits such as the decreasing risk of colon cancer development. The DF is not digested by the digestive enzymes and reach to colon where is fermented by the colonic microbiota. The fermentation process releases metabolites as short chain fatty acids (SCFA) such as butyrate, propionate and acetate. Besides the fermentation process, the DF can directly interact with intestinal epithelial cells inducing mechanism that can also be related with the associated DF consumption benefits. The lack of information regarding DF and colon cancer are due to the complexity of both the cancer and the DF structure. The papayas DF are derived from the fruit cell wall, and they are probably naturally modified during ripening through a massive polysaccharide hydrolysis, because papayas show a very fast pulp softening. Due to the lack of information about DF and their beneficial effects to human health as well as the possibility of the natural papaya ripening to modifying the DF presented in the fruit pulp, the present thesis had as the primary objectives: 1) to evaluate how the cell-wall degrading enzymes affect the fruit cell wall solubilization and molecular weight; 2) to investigate the direct effects of the papaya pectin derived from unripe to ripe papayas in cancer cell lines, in galectin-3 interaction and in HEK cells expressing pattern recognition receptors (PRR); 3) to evaluate the human colonic in vitro fermentation using DF from unripe and ripe papayas as substrates; 4) to conduct an in vivo experiment using rats with pre-neoplastic colon lesions while receiving a diet with DF from unripe and ripe papayas. The endopolygalacturonases were the main enzymes acting on the solubilizing papaya cell wall pectin affecting both the papaya firmness and pectin structure. Overall, the papayas DF showed a ripening dependent structureeffects. In the cancer cell lines experiments, the ripe papayas pectin showed a more pronounced effects in inducing cancer cell death, inhibiting cancer cells migration and aggregation, activating PRR as toll-like receptors and inhibiting the pro-metastatic protein galectin-3. The DF from papayas also showed different aspects in colonic in vitro fermentation regarding the DF utilization by the bacteria and the bacteria abundance profile. Lastly, the animals receiving the diet with the DF from ripe papayas had less aberrant crypt foci in colon than the animals that received the DF from unripe papayas or cellulose (AIN-93G DF). Therefore, the study of papaya DF was carried out both during papaya ripening and its biological effects in vitro and in vivo, generating unprecedented results relating the endogenous biochemical changes of the fruits during maturation with the possible beneficial effects of their ingestion for health human. / O consumo de fibras alimentares (FA) está relacionado com vários benefícios à saúde como a diminuição no risco do desenvolvimento de câncer de cólon. A FA não é digerida pelas enzimas digestivas do trato gastrointestinal sendo fermentada pela microbiota intestinal do cólon. Como subproduto do processo de fermentação há a liberação de ácidos graxos de cadeia curta (SCFA) - como o butirato, o propionato e o acetato. Além do processo de fermentação, a FA pode interagir diretamente com as células epiteliais do intestino, induzindo mecanismos que também podem estar relacionados com os benefícios associados ao consumo de FA. A falta de informação sobre a FA e o câncer de cólon é, em partes, devido à complexidade de ambos, tanto do câncer quanto da estrutura da FA. As FA do mamão papaia são derivadas da parede celular da fruta apresentando diferentes estruturas dependendo do ponto de amadurecimento do fruto. Esse fato ocorre, pois, durante o amadurecimento do mamão papaia, existe uma extensa hidrólise dos polissacarídeos presentes na parede celular, diminuindo rapidamente a firmeza da polpa do fruto. Devido à falta de informações sobre FA e seus efeitos benéficos à saúde humana que são dependentes da sua estrutura, bem como a possibilidade do amadurecimento do mamão papaia naturalmente modificar as FA presentes na polpa dos frutos, a presente tese teve como principais objetivos: 1) avaliar como as enzimas que degradam a parede celular do mamão papaia afetam a solubilização e o peso molecular da parede celular do fruto; 2) investigar os efeitos diretos da pectina derivada de mamões verdes e maduros em linhagens de células de câncer, na interação com a galectina-3, e em células do tipo HEK que expressam receptores de reconhecimento de padrões (RRP); 3) avaliar a fermentação colônica humana in vitro utilizando as FA de mamões verdes e maduros; 4) avaliar em ratos com lesões pré-neoplásicas no cólon o efeito do consumo de ração com ou sem FA de mamões papaias verdes e maduros. As endopoligalacturonases foram relacionadas como as principais enzimas que atuam solubilizando a pectina da parede celular do mamão, afetando tanto a firmeza da polpa do fruto quanto a solubilização da pectina durante o amadurecimento. De modo geral, as FA dos mamões exerceram um efeito estruturadependente de acordo com a maturação do fruto. Nos experimentos utilizando linhagens de células de câncer, a pectina do mamão papaia maduro apresentou efeitos mais pronunciados na indução da morte e na inibição da migração e da agregação das células, bem como ativando os RRP, como por exemplo, os receptores do tipo toll-like, além de inibir a proteína pró-metastática galectina-3. As FA dos mamões também apresentaram diferentes resultados na fermentação colônica in vitro quanto à utilização das FA pelas bactérias do intestino, e também no perfil de crescimento dessas bactérias. Por fim, os animais que receberam a dieta com as FA dos mamões maduros apresentaram menor incidência de focos de criptas aberrantes do que os animais que receberam as FA provenientes de mamões verdes ou de celulose (FA da ração AIN-93G). Portanto, o estudo das FA dos mamões foi efetuado tanto durante o amadurecimento dos mamões quanto dos seus efeitos biológicos in vitro e in vivo, tendo gerado resultados inéditos relacionando as alterações bioquímicas endógenas dos frutos durante o amadurecimento com os possíveis efeitos benéficos da sua ingestão para a saúde humana.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-10062019-101437 |
| Date | 06 May 2019 |
| Creators | Prado, Samira Bernardino Ramos do |
| Contributors | Fabi, João Paulo |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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