Synthesis and Evaluation of Phenolic Metabolites and Analogues

Abstract

Flavonoids are one of the most dominant family of (poly)phenol compounds found in fruits and vegetables from human dietary habits. Flavonoids, however, have been shown to be metabolized by gut microbiota into several phenolic metabolites. Such phenolic metabolites have been identified in human circulation and demonstrated to possess several therapeutic applications, such as modulating microglial inflammatory response, meanwhile being capable of crossing the blood brain barrier (BBB) [1]. Nevertheless, the study of these phenolic metabolites remain lacking since many are not commercially available and have never been synthesized. In our work novel phenolic metabolites, including sulfate, glucuronide, glycine and glutathione conjugates, have been synthetized and their ability to attenuate microglia mediated neuroinflammation, a central hallmark of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s and Parkinson’s disease, tested. To address neuroinflammation the capability of the phenolic metabolites to decrease the release of inflammatory cytokines i.e. TNF-α in a model of N9 microglia cell line stimulated with lipopolysaccharides (LPS) was evaluated. The results revelated that many phenolic metabolites could reduce the release of this cytokine, while showing no cytotoxic effects. To add to this effort, we also synthesized halogenated analogues of these phenolic metabolites to ascertain if this structural change could provide a better suppression of microglia mediated neuroinflammation. Overall, our results exemplify the potential anti-inflammatory effects of dietary and gut microbiota-derived phenolic metabolites and analogues in alleviating microglia mediated neuroinflammation and further clarify their role in the prevention of neurodegenerative diseases.

Flavonoides são uma das maiores famílias de compostos (poli)fenólicos e são usualmente encontrados em fruta e vegetais presentes nos hábitos alimentares humanos. No entanto estes flavonoides demonstraram ser metabolizados por microbiota intestinal resultando em vários metabolitos fenólicos. Tais metabolitos têm sido identificados em circulação no sangue em humanos e demonstram possuir diversas aplicações terapêuticas, principalmente no âmbito da modulação da resposta inflamatória em células de microglia, demonstrando também, simultaneamente, capacidade de passar a barreira hematoencefálica[1]. No entanto, o estudo destes metabolitos fenólicos continua sem ser muito explorado, visto que muitos deles não estão disponíveis comercialmente e nunca foram anteriormente sintetizados. Neste trabalho metabolitos fenólicos como por exemplo conjugados de sulfatos, glucurinídios, glicina e glutationa foram sintetizados e a suas capacidades de atenuar a neuro-inflamação proveniente de microglia foi testada. A neuroinflamação é por sua vez uma das grandes características definidoras de doenças neurodegenerativas como o Alzheimer e o Parkinson. Os metabolitos fenólicos foram avaliados pelas suas capacidades de diminuir a libertação de citoquinas inflamatórias como o TNF-α num modelo de linha celular de microglia N9 estimuladas com LPS. Estes compostos foram capazes de reduzir a libertação desta citocina sem demonstrar qualquer efeito tóxico para as células. Adicionalmente também sintetizámos análogos halogenados destes metabolitos fenólicos de modo a verificar se esta mudança estrutural poderia providenciar uma maior supressão da neuroinflamação em microglia. De um modo geral, os nossos resultados demonstram os potenciais efeitos anti-inflamatórios que estes metabolitos provenientes do metabolismo de microbiota possuem no que diz respeito à diminuição de neuroinflamação. Estes resultados também elucidam o potencial papel que estes compostos podem ter na prevenção de doenças neurodegenerativas.