Development of bioactive sardine oil based formulations

Abstract

The frontier that separates all health and disease status results from the interface of genetics and environment, nature, and nutrition. Nowadays, the nutritional background that constitutes human diet differs from that for which our genetic structure was selected, including in the type and amount of essential fatty acids and in the antioxidant levels of foods. A component generally present in several acute and chronic human diseases is inflammation. Regulation of inflammation is greatly influenced by eicosanoids (associated to cytokine production), which are potent lipid mediators derived from polyunsaturated fatty acids (PUFAs). The beneficial effects of fish oils, intrinsically associated to their contents in PUFAs, has been the subject of intense investigation. In this work, PUFAs enriched oil (sardine oil, SO) and derived ω-3 concentrates were obtained from sardines, one of the fish caught in Portuguese water with the highest content in PUFAs, and their bioactivity was evaluated. In transdermal delivery experiments, SO showed the ability to permeate full thickness pig skin samples and, in parallel, was also easily encapsulated in zein nanoparticles. The anti-inflammatory activity of SO was assessed in normal human skin fibroblasts (BJ5ta cell line) stimulated by a pro-inflammatory cytokine (IL-1β). Incubation with SO lead to a decrease in the inflammatory process in stimulated BJ5ta , determined by a decrease in other pro-inflammatory cytokine, IL-6, quantified by ELISA. Moreover, SO revealed more efficacy than a well known non-steroidal anti-inflammatory compound, piroxicam. As fibroblasts have been implicated as active participants in the immune system, they can be new targets in immunotherapies. In the future, SO incorporation can be associated to a topical formulation, either alone, as their chemical properties facilitate diffusion through skin, or encapsulated. Also, encapsulated SO could be included in an oral delivery system for gradual delivery. SO offers a tremendous number of potential therapeutic applications, with the obvious advantage of being obtained from nature.

A fronteira que separa um estado de saúde de um estado de doença resulta da interface entre a genética, ambiente, natureza e nutrição. Hoje em dia a base nutricional da dieta humana difere daquela para a qual a nossa estrutura genética foi sendo selecionada, principalmente no tipo e quantidade de ácidos gordos essenciais e nos níveis antioxidantes presentes nos alimentos. Uma característica comum de muitas doenças humanas, crónicas ou agudas, é a inflamação. A regulação da inflamação é em grande parte associada aos eicosanóides (envolvidos na produção de citocinas), que são potentes mediadores lipídicos derivados de ácidos gordos polinsaturados. Os efeitos benéficos dos óleos de peixe, intrinsecamente associados ao seu conteúdo em ácidos gordos polinsaturados, têm sido alvo de intensa investigação. Neste trabalho, foram isolados óleo de sardinha, um dos peixes pescados em Portugal mais rico em ácidos gordos polinsaturados, assim como concentrados ω-3 PUFAs, para avaliar a sua bioatividade . Através de experiências transdérmicas com amostras de pele de porco, verificou-se que este óleo foi capaz de atravessar todas as camadas da pele, tendo sido também facilmente encapsulado em nanopartículas de zeína. A atividade anti-inflamatória do óleo de sardinha foi avaliada em fibroblastos humanos isolados de pele normal (linha celular BJ5ta) estimulados por uma citocina pro-inflamatória (IL- 1β). O óleo de sardinha foi capaz de causar uma diminuição do processo inflamatório, determinada pela diminuição de outra citocina pro-inflamatória, IL-6, produzida por fibroblastos de pele em contexto inflamatório. Além do mais, este óleo revelou ser mais eficaz do que o piroxicano, um anti-inflamatório não esteróidal comum. Dado que os fibroblastos têm demonstrado um papel ativo no sistema imunitário, podem vir a tornar-se novos alvos em terapias anti-inflamatórias. No futuro, a incorporação deste óleo pode estar associada a uma formulação tópica, quer contendo o óleo isolado, uma vez que as suas propriedades químicas facilitam a sua difusão através da pele, quer estando encapsulado. Para além disso, este óleo encapsulado poderia também ser adicionado a um sistema de entrega oral para uma libertação gradual do mesmo. O óleo de sardinha oferece um vasto leque de aplicações terapêuticas, com a vantagem de poder ser obtido da natureza.