The need for the identification of new, and possibly non-invasive, strategies directed towards improving health status in the older population is increasing due to the burden of chronic degenerative diseases and the worldwide challenge associated to the consequent impact on the health care system. In particular, the maintenance of a “homeostasis” balance between inflammatory and anti-inflammatory networks seems to be fundamental to improve the aging process. In this context, the exploitation of specific dietary patterns and food bioactives such as polyphenols (PPs) have been suggested for their possible effect in the prevention and management of age-associated functional and metabolic disorders. In the older subjects, these conditions may be related to intestinal permeability (IP), that is a barrier feature which contributes to the regulation of solute and fluid exchange between the lumen and tissues. In the present thesis 3 main tasks have been considered directed to: A – critically assess tools and methods to estimate polyphenol intake in different target groups of population; B – review the last updated literature regarding in vivo (animal model), in vitro and human studies focused on polyphenol and IP; C- provide data from a dietary intervention study developed within the MaPLE project to support the hypothesis that a polyphenol-rich diet (PR-diet) can improve IP in a group of older subject living in a well-controlled setting. Results from task A suggested that tea, coffee, red wine, fruit and vegetables are the main products providing PPs in different target populations. In addition, total flavonoids and specific subclasses have been apparently associated with a low risk of diabetes, cardiovascular events and all-cause mortality even if the large variability in terms of methods for the evaluation and quantification of polyphenol intake makes still difficult to establish an evidence-based reference intake for these compounds. Task B results highlighted the lack of human intervention studies required to increase the understanding on the actual role of polyphenols not only from a mechanistic point of view. Finally, in the task C we are able to show the effect of a polyphenol-rich dietary pattern, specifically developed for a target of older subjects, in the modulation of IP. In particular, a significant reduction of zonulin serum levels have been found. In addition, thanks to the accurate registration of food intake along the whole intervention study it has been possible to better demonstrate the high compliance to the dietary instruction and the significant increase of total polyphenol intake, thus, strengthening the trustworthiness of the observed effects. In conclusion, the overall results of the present thesis seem to support the reliability of non-invasive dietary intervention (i.e. polyphenol-rich dietary pattern) for the management or prevention of IP and associated conditions in the older subjects and/or other sensitive target groups of population.

In considerazione dell’aumento della popolazione anziana e delle malattie croniche generalmente associate che hanno un impatto significativo sul sistema sanitario a livello mondiale, risulta fondamentale identificare nuove strategie non invasive volte a promuovere lo stato di salute di questo target di soggetti. In particolare, il mantenimento di una "omeostasi" tra i processi infiammatori e antinfiammatori sembra essere un punto critico per migliorare il processo di invecchiamento. In questo contesto, è stato suggerito l’utilizzo di specifici modelli dietetici e/o di composti bioattivi degli alimenti, come ad esempio i polifenoli (PPs) per il loro possibile effetto nella prevenzione e gestione dei disturbi funzionali e metabolici associati all'età. Nei soggetti più anziani, queste condizioni possono anche essere messe in relazione a una aumentata permeabilità intestinale (PI), che è una caratteristica della barriera intestinale che contribuisce alla regolazione dello scambio di soluti e fluidi tra lume e tessuti. Nella presente tesi sono stati considerati 3 ambiti di lavoro principali diretti a: A - valutare criticamente strumenti e metodi per stimare l'assunzione di PPs in diversi gruppi target di popolazione; B – effettuare una revisione aggiornata della letteratura riguardante gli studi sul ruolo dei PPs sulla PI effettuati in vivo (modello animale), in vitro e sull'uomo; C- ottenere risultati mediante uno studio di intervento dietetico, sviluppato nell'ambito del progetto MaPLE, per supportare l'ipotesi che una dieta ricca di PPs possa migliorare la PI in un gruppo di soggetti anziani che vivono in un ambiente controllato. I risultati della parte A, suggeriscono che tè, caffè, vino rosso, frutta e verdura sono i principali prodotti che forniscono PPs in diversi gruppi di popolazione. Inoltre, emerge che i flavonoidi totali e alcune sottoclassi specifiche sono associate a un basso rischio di diabete, eventi cardiovascolari e mortalità per tutte le cause, anche se la grande variabilità in termini di metodi per la valutazione e la quantificazione dell'assunzione di PPs rende ancora difficile stabilire un quantitativo di riferimento per una assunzione adeguata di questi composti. I risultati della parte B hanno messo in luce la mancanza di studi di intervento effettuati sull’uomo che risultano necessari per aumentare la comprensione del ruolo effettivo dei PPs non solo dal punto di vista meccanicistico. Infine, nella parte C, i risultati ottenuti attraverso uno studio di intervento, dimostrano l'effetto di un modello dietetico ricco di PPs e, sviluppato appositamente per un target di soggetti anziani, nella modulazione della PI. In particolare, è stata osservata una riduzione significativa dei livelli sierici di zonulina. Inoltre, grazie all'accurata registrazione dell'assunzione alimentare lungo l'intero studio di intervento è stato possibile dimostrare meglio l’elevata compliance dei soggetti e il significativo aumento dell'assunzione totale di PPs, rafforzando così l'affidabilità degli effetti osservati. In conclusione, i risultati della presente tesi sembrano supportare l’efficacia e realizzabilità di un intervento dietetico non invasivo (ovvero ottenuto mediante inclusione di alimenti ricchi in PPs) per la gestione o la prevenzione della PI e delle condizioni associate presenti nei soggetti anziani e/o in altri gruppi sensibili della popolazione.

ROLE OF POLYPHENOLS IN THE MODULATION OF INTESTINAL PERMEABILITY AND OTHER RELATED MARKERS IN THE CONTEXT OF AGING / S. Bernardi ; supervisor: P. Riso ; coordinator: E. Pagliarini. DIPARTIMENTO DI SCIENZE PER GLI ALIMENTI, LA NUTRIZIONE E L'AMBIENTE, 2019 Dec 09. 32. ciclo, Anno Accademico 2019. [10.13130/bernardi-stefano_phd2019-12-09].

ROLE OF POLYPHENOLS IN THE MODULATION OF INTESTINAL PERMEABILITY AND OTHER RELATED MARKERS IN THE CONTEXT OF AGING

S. Bernardi
2019

Abstract

The need for the identification of new, and possibly non-invasive, strategies directed towards improving health status in the older population is increasing due to the burden of chronic degenerative diseases and the worldwide challenge associated to the consequent impact on the health care system. In particular, the maintenance of a “homeostasis” balance between inflammatory and anti-inflammatory networks seems to be fundamental to improve the aging process. In this context, the exploitation of specific dietary patterns and food bioactives such as polyphenols (PPs) have been suggested for their possible effect in the prevention and management of age-associated functional and metabolic disorders. In the older subjects, these conditions may be related to intestinal permeability (IP), that is a barrier feature which contributes to the regulation of solute and fluid exchange between the lumen and tissues. In the present thesis 3 main tasks have been considered directed to: A – critically assess tools and methods to estimate polyphenol intake in different target groups of population; B – review the last updated literature regarding in vivo (animal model), in vitro and human studies focused on polyphenol and IP; C- provide data from a dietary intervention study developed within the MaPLE project to support the hypothesis that a polyphenol-rich diet (PR-diet) can improve IP in a group of older subject living in a well-controlled setting. Results from task A suggested that tea, coffee, red wine, fruit and vegetables are the main products providing PPs in different target populations. In addition, total flavonoids and specific subclasses have been apparently associated with a low risk of diabetes, cardiovascular events and all-cause mortality even if the large variability in terms of methods for the evaluation and quantification of polyphenol intake makes still difficult to establish an evidence-based reference intake for these compounds. Task B results highlighted the lack of human intervention studies required to increase the understanding on the actual role of polyphenols not only from a mechanistic point of view. Finally, in the task C we are able to show the effect of a polyphenol-rich dietary pattern, specifically developed for a target of older subjects, in the modulation of IP. In particular, a significant reduction of zonulin serum levels have been found. In addition, thanks to the accurate registration of food intake along the whole intervention study it has been possible to better demonstrate the high compliance to the dietary instruction and the significant increase of total polyphenol intake, thus, strengthening the trustworthiness of the observed effects. In conclusion, the overall results of the present thesis seem to support the reliability of non-invasive dietary intervention (i.e. polyphenol-rich dietary pattern) for the management or prevention of IP and associated conditions in the older subjects and/or other sensitive target groups of population.
9-dic-2019
In considerazione dell’aumento della popolazione anziana e delle malattie croniche generalmente associate che hanno un impatto significativo sul sistema sanitario a livello mondiale, risulta fondamentale identificare nuove strategie non invasive volte a promuovere lo stato di salute di questo target di soggetti. In particolare, il mantenimento di una "omeostasi" tra i processi infiammatori e antinfiammatori sembra essere un punto critico per migliorare il processo di invecchiamento. In questo contesto, è stato suggerito l’utilizzo di specifici modelli dietetici e/o di composti bioattivi degli alimenti, come ad esempio i polifenoli (PPs) per il loro possibile effetto nella prevenzione e gestione dei disturbi funzionali e metabolici associati all'età. Nei soggetti più anziani, queste condizioni possono anche essere messe in relazione a una aumentata permeabilità intestinale (PI), che è una caratteristica della barriera intestinale che contribuisce alla regolazione dello scambio di soluti e fluidi tra lume e tessuti. Nella presente tesi sono stati considerati 3 ambiti di lavoro principali diretti a: A - valutare criticamente strumenti e metodi per stimare l'assunzione di PPs in diversi gruppi target di popolazione; B – effettuare una revisione aggiornata della letteratura riguardante gli studi sul ruolo dei PPs sulla PI effettuati in vivo (modello animale), in vitro e sull'uomo; C- ottenere risultati mediante uno studio di intervento dietetico, sviluppato nell'ambito del progetto MaPLE, per supportare l'ipotesi che una dieta ricca di PPs possa migliorare la PI in un gruppo di soggetti anziani che vivono in un ambiente controllato. I risultati della parte A, suggeriscono che tè, caffè, vino rosso, frutta e verdura sono i principali prodotti che forniscono PPs in diversi gruppi di popolazione. Inoltre, emerge che i flavonoidi totali e alcune sottoclassi specifiche sono associate a un basso rischio di diabete, eventi cardiovascolari e mortalità per tutte le cause, anche se la grande variabilità in termini di metodi per la valutazione e la quantificazione dell'assunzione di PPs rende ancora difficile stabilire un quantitativo di riferimento per una assunzione adeguata di questi composti. I risultati della parte B hanno messo in luce la mancanza di studi di intervento effettuati sull’uomo che risultano necessari per aumentare la comprensione del ruolo effettivo dei PPs non solo dal punto di vista meccanicistico. Infine, nella parte C, i risultati ottenuti attraverso uno studio di intervento, dimostrano l'effetto di un modello dietetico ricco di PPs e, sviluppato appositamente per un target di soggetti anziani, nella modulazione della PI. In particolare, è stata osservata una riduzione significativa dei livelli sierici di zonulina. Inoltre, grazie all'accurata registrazione dell'assunzione alimentare lungo l'intero studio di intervento è stato possibile dimostrare meglio l’elevata compliance dei soggetti e il significativo aumento dell'assunzione totale di PPs, rafforzando così l'affidabilità degli effetti osservati. In conclusione, i risultati della presente tesi sembrano supportare l’efficacia e realizzabilità di un intervento dietetico non invasivo (ovvero ottenuto mediante inclusione di alimenti ricchi in PPs) per la gestione o la prevenzione della PI e delle condizioni associate presenti nei soggetti anziani e/o in altri gruppi sensibili della popolazione.
Settore MED/49 - Scienze Tecniche Dietetiche Applicate
intestinal permeability; polyphenols; dietary pattern; older subjects;
RISO, PATRIZIA
PAGLIARINI, ANTONELLA
Doctoral Thesis
ROLE OF POLYPHENOLS IN THE MODULATION OF INTESTINAL PERMEABILITY AND OTHER RELATED MARKERS IN THE CONTEXT OF AGING / S. Bernardi ; supervisor: P. Riso ; coordinator: E. Pagliarini. DIPARTIMENTO DI SCIENZE PER GLI ALIMENTI, LA NUTRIZIONE E L'AMBIENTE, 2019 Dec 09. 32. ciclo, Anno Accademico 2019. [10.13130/bernardi-stefano_phd2019-12-09].
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