Investigation of the biological health potency of fig stalk waste pectin for colon cancer cell growth and intestinal glucose absorption

Abstract

Higher intake of dietary fiber is correlated with reduced obesity-related disorders such as cardiovascular diseases and diabetes, improved gut health, and protection against colorectal cancer. Pectin comes from plant cell walls and is mainly composed of galacturonic acid units branched with neutral sugars that provide bioactive and functional properties. Pectin has long been appreciated in the food industry due to its viscous structure and gelling properties. Dietary pectin as a soluble fiber is linked with cancer and metabolic health. Anti-cancer activity of pectin is promising in multiple types of cancer in humans and animals by inducing cellular apoptosis and inhibiting tumor metastasis. Soluble dietary pectin regulates blood glucose levels, sparking interest in diabetes prevention and treatment. Fig stalk waste was used as an unconventional pectin source in the present study, providing a promising green option. The health benefit of fig stalk waste pectin (FSWP) was investigated in terms of colon cancer cell growth and intestinal glucose absorption. The inhibitory effects of FSWP on colon cancer Caco-2 cells were further confirmed with cell cycle analysis and apoptotic cell death. Intestinal glucose absorption was modeled with Caco-2 enterocyte uptake and transport systems. FSWP inhibited 2-deoxyglucose uptake into Caco-2 cells and reduced glucose absorption as a food ingredient in the intestinal transport system. Taken together, FSWP has promising bioactivity against colon cancer and could be used as a functional food additive due to its inhibitory effect on intestinal glucose absorption.

Diyet lif içeriği yüksek gıdalar kardiyovasküler hastalıklar ve diyabet gibi obeziteye bağlı gelişen metabolik hastalıkların önlenmesi, bağırsak sağlığına ve kolon kanserine koruyucu etkileriyle bilinmektedirler. Pektin lifi bitkilerin hücre duvarlarında yapı maddesi olarak görev alan biyoaktif ve fonksiyonel özellikler taşıyan bir moleküldür. Pektin viskoz yapısı ve jelleştirme etkisi ile gıda sektöründe uzun yıllardır aktif bir şekilde kullanılmaktadır. Biyomedikal, ilaç ve kozmetik sektörlerinde de teknolojik fonksiyonel özellikleri ve sağlık üzerindeki olumlu etkileri nedeniyle kullanılmaktadır. Çözünebilir pektin kanserden koruma etkisi ve metabolizma üzerindeki olumlu etkileri ile dikkat çekmiştir. Birçok farklı dokuda kansere karşı koruyucu aktivite gösteren pektin apoptoz ile kanser hücre ölümünü destekleyip tümör metastazını engelleyebilmiştir. Aynı zamanda diyetten gelen pektinin kandaki glikoz seviyesini düşürdüğü gözlemlenmiş ve glikoz metabolizmasının regülasyonuna bağlı diyabete karşı koruma veya tedaviye yönelik ilgiyi üzerine çekmiştir. Bu çalışmada incir sap atığından elde edilen pektinin kolon kanser hücre büyümesine ve glikoz emilimine etkisi araştırılmıştır. Tezin ilk kısmında incir sap atığı pektininin Caco-2 kolon kanser hücrelerinin büyümesini engellemeye yönelik etkisi hücre döngüsü ve apoptotik hücre ölümü analizi ile araştırılmıştır. Bağırsakta glikoz emilimi hücresel alım ve geçiş sistemleri olarak Caco-2 enterosit hücreleri kullanılarak modellenmiştir. İncir sap atığı pektini 2-deoksiglikoz alımını düşürürken bağırsak geçiş sisteminde glikoz geçişini azaltıcı yönde etki ettiği gözlemlenmiştir. Bağırsak geçiş sisteminde incir sap atığı pektini yoğurda eklenerek fonksiyonel gıda geliştirilmesi için uygulanabilirliği ortaya konulmuştur. Hepsi birden değerlendirildiğinde incir sap atığı pektini kolon kanser hücrelerine karşı biyoaktivite göstermiş ve fonksiyonel gıda katkısı olma potansiyeli glikoz emilimi azaltması ile ortaya konulmuştur.