Published March 6, 2020 | Version v1
Publication Open

Identification and Quantification of Bioactive Molecules Inhibiting Pro-inflammatory Cytokine Production in Spent Coffee Grounds Using Metabolomics Analyses

Creators

  • 1. University of Missouri
  • 2. Can Tho University

Description

In this study, we assessed the anti-inflammatory properties of spent coffee grounds. Methanolic extracts of spent coffee grounds obtained from 3 Arabica cultivars possess compounds that exerted inhibitory effects on the secretion of inflammatory mediators (TNF-α, IL-6, and IL-10) induced by a human pro-monocytic cell line differentiated with PMA and stimulated with lipopolysaccharide (LPS). Our results indicated that the cytokine suppressive activities of the spent coffee ground (SCG) extracts were different among coffee cultivars tested. Hawaiian Kona extracts exhibited inhibitory effects on the expression of 3 examined cytokines, Ethiopian Yirgacheffe extracts reduced the secretion of TNF-α and IL-6, and Costa Rican Tarrazu extracts decreased the secretion of IL-6 only. Untargeted metabolomics analyses of SCG extracts led to the putative identification of 26 metabolites with known anti-inflammatory activities. Multiple metabolites (i.e., chrysin, daidzein, eugenol, naringenin, naringin, oxyresveratrol, pectolinarin, resveratrol, tectochrysin, theaflavin, vanillic acid, and vitexin rhamnoside) identified in the SCGs represent possible novel anti-inflammatory compounds. Of the 26 identified metabolites, the 12 compounds that had high relative intensities in all of the extracts were successfully quantified using liquid chromatography-tandem mass spectrometry analyses. Results from the targeted analyses indicated that caffeine and 5-caffeoylquinic acid (CQA) were the most abundant compounds in the SCG extracts. The contents of caffeine ranged from 0.38 mg/g (Ethiopian Yirgacheffe) - 0.44 mg/g (Costa Rican Tarrazu), whereas 5-CQA concentrations were in the range of 0.24 mg/g (Costa Rican Tarrazu) - 0.34 mg/g (Ethiopian Yirgacheffe). The presence of multiple anti-inflammatory compounds in SCGs provides a promising natural source for cosmetic and pharmaceutical industries.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، قمنا بتقييم الخصائص المضادة للالتهابات لأرضيات القهوة المستهلكة. تحتوي المستخلصات الميثانولية من القهوة المستهلكة التي تم الحصول عليها من 3 أصناف أرابيكا على مركبات لها تأثيرات مثبطة على إفراز الوسطاء الالتهابيين (TNF - α و IL -6 و IL -10) التي يسببها خط خلية بشرية أحادية الخلية متمايزة مع PMA ومحفز بعديد السكاريد الشحمي (LPS). أشارت نتائجنا إلى أن الأنشطة المثبطة للسيتوكين لمستخلصات القهوة المطحونة المستهلكة (SCG) كانت مختلفة بين أصناف القهوة التي تم اختبارها. أظهرت مستخلصات هاواي كونا تأثيرات مثبطة على تعبير 3 سيتوكينات تم فحصها، وقللت مستخلصات اليرغاشيف الإثيوبية من إفراز TNF - α و IL -6، وقللت مستخلصات كوستا ريكا تارازو من إفراز IL -6 فقط. أدت تحليلات الأيض غير المستهدفة لمستخلصات SCG إلى التحديد المفترض لـ 26 مستقلبًا مع أنشطة مضادة للالتهابات معروفة. تمثل المستقلبات المتعددة (على سبيل المثال، كريسين، دايدزين، يوجينول، نارينجينين، نارينجين، أوكسيريسفيراترول، بيكتولينارين، ريسفيراترول، تكتوكريسين، ثيافلافين، حمض الفانيليك، و فيتكسين رامنوسيد) المحددة في SCGs مركبات جديدة محتملة مضادة للالتهابات. من بين 26 مستقلبًا تم تحديدها، تم تحديد المركبات الاثني عشر التي كانت لها كثافة نسبية عالية في جميع المستخلصات بنجاح باستخدام تحليلات مطياف الكتلة اللوني الترادفي السائل. أشارت نتائج التحليلات المستهدفة إلى أن الكافيين وحمض 5 - caffeoylquinic (CQA) كانا أكثر المركبات وفرة في مستخلصات SCG. تراوحت محتويات الكافيين بين 0.38 مجم/جم (اليرغاشيف الإثيوبي) - 0.44 مجم/جم (التارازو الكوستاريكي)، في حين كانت تركيزات 5 - CQA في حدود 0.24 مجم/جم (التارازو الكوستاريكي) - 0.34 مجم/جم (اليرغاشيف الإثيوبي). يوفر وجود العديد من المركبات المضادة للالتهابات في SCGs مصدرًا طبيعيًا واعدًا للصناعات التجميلية والصيدلانية.

Translated Description (French)

Dans cette étude, nous avons évalué les propriétés anti-inflammatoires du marc de café usé. Les extraits méthanoliques de marc de café épuisé obtenus à partir de 3 cultivars d'Arabica possèdent des composés qui ont exercé des effets inhibiteurs sur la sécrétion de médiateurs inflammatoires (TNF-α, IL-6 et IL-10) induits par une lignée cellulaire pro-monocytaire humaine différenciée par le PMA et stimulée par le lipopolysaccharide (LPS). Nos résultats ont indiqué que les activités de suppression des cytokines des extraits de café moulu épuisé (SCG) étaient différentes parmi les cultivars de café testés. Les extraits de Kona hawaïen ont montré des effets inhibiteurs sur l'expression de 3 cytokines examinées, les extraits de Yirgacheffe éthiopienne ont réduit la sécrétion de TNF-α et d'IL-6, et les extraits de Tarrazu du Costa Rica ont diminué la sécrétion d'IL-6 uniquement. Les analyses métabolomiques non ciblées des extraits de SCG ont conduit à l'identification putative de 26 métabolites ayant des activités anti-inflammatoires connues. Les métabolites multiples (c.-à-d. chrysine, daidzéine, eugénol, naringénine, naringine, oxyresvératrol, pectolinarine, resvératrol, tectochrysine, théaflavine, acide vanillique et vitexine rhamnoside) identifiés dans les SCG représentent de nouveaux composés anti-inflammatoires possibles. Des 26 métabolites identifiés, les 12 composés qui avaient des intensités relatives élevées dans tous les extraits ont été quantifiés avec succès à l'aide d'analyses par chromatographie liquide et spectrométrie de masse en tandem. Les résultats des analyses ciblées ont indiqué que la caféine et l'acide 5-caféoylquinique (AQC) étaient les composés les plus abondants dans les extraits SCG. Les teneurs en caféine variaient de 0,38 mg/g (Yirgacheffe éthiopienne) à 0,44 mg/g (Tarrazu du Costa Rica), tandis que les concentrations en 5-CQA se situaient dans la plage de 0,24 mg/g (Tarrazu du Costa Rica) à 0,34 mg/g (Yirgacheffe éthiopienne). La présence de multiples composés anti-inflammatoires dans les SCG constitue une source naturelle prometteuse pour les industries cosmétiques et pharmaceutiques.

Translated Description (Spanish)

En este estudio, evaluamos las propiedades antiinflamatorias de los posos de café gastados. Los extractos metanólicos de granos de café gastados obtenidos de 3 cultivares de Arábica poseen compuestos que ejercen efectos inhibidores sobre la secreción de mediadores inflamatorios (TNF-α, IL-6 e IL-10) inducidos por una línea celular pro-monocítica humana diferenciada con PMA y estimulada con lipopolisacárido (LPS). Nuestros resultados indicaron que las actividades supresoras de citoquinas de los extractos de café molido gastado (SCG) fueron diferentes entre los cultivares de café probados. Los extractos de Kona hawaiano exhibieron efectos inhibidores sobre la expresión de 3 citocinas examinadas, los extractos de Yirgacheffe etíope redujeron la secreción de TNF-α e IL-6, y los extractos de Tarrazu costarricense disminuyeron la secreción de IL-6 solamente. Los análisis metabolómicos no dirigidos de extractos de SCG condujeron a la identificación putativa de 26 metabolitos con actividades antiinflamatorias conocidas. Múltiples metabolitos (es decir, crisina, daidzeína, eugenol, naringenina, naringina, oxiresveratrol, pectolinarina, resveratrol, tectocrisina, teaflavina, ácido vanílico y vitexina ramnósido) identificados en los SCG representan posibles compuestos antiinflamatorios novedosos. De los 26 metabolitos identificados, los 12 compuestos que tenían altas intensidades relativas en todos los extractos se cuantificaron con éxito utilizando análisis de cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem. Los resultados de los análisis dirigidos indicaron que la cafeína y el ácido 5-cafeoilquínico (CQA) fueron los compuestos más abundantes en los extractos de SCG. El contenido de cafeína osciló entre 0,38 mg/g (Yirgacheffe etíope) - 0,44 mg/g (Tarrazu costarricense), mientras que las concentraciones de 5-CQA estuvieron en el rango de 0,24 mg/g (Tarrazu costarricense) - 0,34 mg/g (Yirgacheffe etíope). La presencia de múltiples compuestos antiinflamatorios en los SCG proporciona una fuente natural prometedora para las industrias cosmética y farmacéutica.

Files

pdf.pdf

Files (1.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5af8d2ddd2ca4538da3fd3ff998b5382
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحديد وتقدير كمية الجزيئات النشطة بيولوجيًا التي تمنع إنتاج السيتوكين المؤيد للالتهابات في القهوة المستهلكة باستخدام تحليلات الأيض
Translated title (French)
Identification et quantification des molécules bioactives inhibant la production de cytokines pro-inflammatoires dans les grains de café consommés à l'aide d'analyses métabolomiques
Translated title (Spanish)
Identificación y cuantificación de moléculas bioactivas que inhiben la producción de citoquinas proinflamatorias en granos de café gastados mediante análisis metabolómicos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3009487146
DOI
10.3389/fphar.2020.00229

Is supplement to
https://openalex.org/W950879991 (Other)
https://openalex.org/W2898257282 (Other)
https://openalex.org/W2390046392 (Other)
https://openalex.org/W2361434648 (Other)
https://openalex.org/W2087326187 (Other)
https://openalex.org/W2073473031 (Other)
https://openalex.org/W2017603364 (Other)
https://openalex.org/W2000711604 (Other)
https://openalex.org/W1984783825 (Other)
https://openalex.org/W1794449066 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1990039422
  • https://openalex.org/W1992551577
  • https://openalex.org/W1999689481
  • https://openalex.org/W2006111449
  • https://openalex.org/W2006516462
  • https://openalex.org/W2016950635
  • https://openalex.org/W2025410624
  • https://openalex.org/W2042866376
  • https://openalex.org/W2044680700
  • https://openalex.org/W2044787392
  • https://openalex.org/W2049241173
  • https://openalex.org/W2056141406
  • https://openalex.org/W2080046774
  • https://openalex.org/W2114918609
  • https://openalex.org/W2115734998
  • https://openalex.org/W2135735584
  • https://openalex.org/W2167497304
  • https://openalex.org/W2316070407
  • https://openalex.org/W2410044750
  • https://openalex.org/W2501303822
  • https://openalex.org/W2519712099
  • https://openalex.org/W2528908918
  • https://openalex.org/W2539313977
  • https://openalex.org/W2613265731
  • https://openalex.org/W261993690
  • https://openalex.org/W2622691615
  • https://openalex.org/W2786394271
  • https://openalex.org/W2794019385
  • https://openalex.org/W2803664483
  • https://openalex.org/W2804065153
  • https://openalex.org/W2892667675
  • https://openalex.org/W2903172692
  • https://openalex.org/W2916376502
  • https://openalex.org/W2954993825
  • https://openalex.org/W2969417584
  • https://openalex.org/W3109340774
  • https://openalex.org/W4237081848