Lite oksiderte omega-3 oljer og potensielle helsefordeler: Biologiske effekter av omega-3 fettsyrer av ulik oksidasjonsgrad

Kartlegging av oksidasjonsforløp i et utvalg oljer ved bruk av flere ulike analysemetoder
En rekke ulike marine råoljer og raffinerte oljer ble samlet inn fra forskjellige leverandører. Forsøket har hatt som mål å studere betydningen av oksidasjonsgrad ved startpunktet (“fersk olje”) og videre utvikling av oksidasjonsforløpet gjennom 9 måneders gjennomlagringsforsøk med oljene ved henholdsvis 4 °C og 20 °C i 9 måneder. Det ble tatt prøver at oljene ved start, 4 måneder, 7 måneder og 9 måneder. Oksidasjonsgrad av oljene ble bestemt ved bruk av flere forskjellige analysemetoder. Utførte analyser er peroksidtall og anisidintall i henhold til AOCS offisielle metoder Cd 8-53 og Cd 18-90, TBARS, flyktige oksidasjonsprodukter ved hjelp av dynamisk Headspace GCMS, samt ny kromatografiske metoder for bestemmelse av sekundære oksidasjonsprodukter som kortkjedede aldehyder og hydroksyalkenaler.

Lagring av oljer ved 4 °C førte ikke til endringer i oksidasjonsstatus av oljer i løpet av 9 måneders lagringsstudium.

Det ble funnet forskjeller mellom oljene med hensyn til oksidasjon under lagring ved 20 °C. Resultatene gjenspeiler ulik oksidasjonskjemi og forløp i de ulike typer olje på grunn av ulik fettsyre- og kjemisk sammensetning, som igjen antagelig bidrar til ulik avspaltning og dannelse av flyktige sekundære oksidasjonskomponenter (aldehyder). Det er hovedsakelig innholdet av 1-Penten-3-ol som samsvarer med PV- og AV-verdiene, mens innholdet av flyktige aldehyder i stor grad ikke samsvarer. Det er de flyktige aldehydene som gir opphav til den harske smaken i oljene ved oksidering, og ved økt oksidering får man dannet økt mengde flyktige diumettede aldehyder. Spesielt peker konsentrat #2 med lavt innhold av antioksidant seg ut, sammen med rå torskelever olje. 1-penten-3-ol og 2,4 heptadienal gir en god forklaring på oksidasjonsforløpet på oljene. Nyutviklet Dråpemetode for analyse av flyktige aldehyder viser god korrelasjon med konvensjonell HS-GC-MS analyse.

Effekt av oljekvalitet på cellemodeller
Det er gjennomført et studium med primære leverceller fra laks inkubert med en lakseolje lagret ved 20 °C fra henholdsvis startpunkt (“fersk olje”), 4, 7 og 9 måneder. Fersk olje ved start hadde meget lave nivå av oksidasjonskomponenter. Det var en jevn stigning i primære og sekundære oksidasjonskomponenter over tid gjennom 9 måneders lagring. Ved 9 måneder var fortsatt TOTOX-verdien under 20 og dermed godkjent for humant konsum i henhold til europeisk farmakopé (autorisert bok som angir kvalitetskrav for de mest brukte legemidlene). Under lagring av oljen, var den mest markante endringen økt nivå av den sekundære oksidasjonskomponenten 1-penten-3-ol. Man har ikke klart å finne dokumentert kunnskap om hvorvidt dette molekylet kan ha potensielle helseeffekter i dyr og menneske da toksisiteten for molekylet ikke er spesielt nevnt i litteraturen. Det er for øvrig, i dette prosjektet, gjennomført en studie hvor multivariatanalyse viste en signifikant sammenheng mellom flyktige oksidasjonsprodukter og respons på utvalgte helsemarkører i celler (r>0.9). 1-penten-3-ol var et av de sekundære oksidasjonsproduktene som sterkest korrelerte med helsemarkørene.

I dette oppfølgingsprosjektet ønsket man å sammenligne responsen i celler, etter behandling med oljer av ulik oksidasjonsgrad, med responsen i celler tilsatt rent produkt av 1-penten-3-ol. Det rene produktet ble tilsatt i samme konsentrasjonsspenn som nivået av 1-penten-3-ol i forsøksoljen. Resultatene tyder på at både olje med økende oksidasjonsgrad og 1-penten-3-ol alene i økende konsentrasjon gir noen av de samme responsene i leverceller fra laks. Økende nivå av begge behandlinger ser ut til å gi en moderat økning av lipidperoksidering i cellemembraner, økt aktivitet av de intracellulære beskyttelses enzymer, antioksidantene superoksid dismutase (SOD), glutation peroksidase og Katalase. Ved oksidativt stress vil transkripsjonsfaktoren nrf2 initiere transkripsjon av gener som koder for intracellulære antioksidanter. Både økende oksidasjonsgrad av olje og økende nivå av 1-penten-3-ol gav signifikant høyere genuttrykk av nrf2 og gpx3. Nrf2 er også viktig når det gjelder å beskytte mitokondriene mot oksidativt stress (Zhang et al., 2013). Fersk olje så ut til å gi lavere stressrespons i celler enn kontroll som ikke var tilsatt olje, noe som kan tyde på en positiv effekt av tilsetting av en omega-3-rik olje. Mitokondriemembranen er spesielt følsom for eventuelle oksidasjonsskader, men de ulike behandlingene forårsaket ingen signifikante endringer i mitokondrieintegritet. Celler tilsatt oljen med lavest oksidasjonsgrad (fersk olje), gav det laveste genuttrykk av mitokondrielt fission protein (fis 1), noe som kan skyldes at en god fiskeolje rik på omega-3, beskytter mitokondriene mot skade. Dette er i overenstemmelse med et tidligere funn hvor omega-3 fettsyrer beskyttet mitokondriene mot LPS indusert skade (Jørgensen et al., 2012).

Resultatene viste ingen signifikante effekter på genuttrykk av faktorer involvert i apoptose (celledød, aif) og betennelse (nfkB), noe som kan tyde på at nivåene av oksidasjonsprodukter i de ulike gruppene er såpass moderate at cellenes eget beskyttelsessystem med aktivering av intracelllulære antioksidanter beskytter cellene mot alvorlige negative effekter av oksidasjonsproduktene.

Sammendrag av resultater fra studier med humane THP-1 makrofager
De marine omega-3 fettsyrene EPA og DHA har vist å ha en hemmende effekt på inflammasjonsresponsen (Calder, 2010), men lite er kjent om en økt oksidasjonsgrad kan påvirke denne effekten. Det ble derfor testet responsen av et utvalg av oljene (råolje fra laks, raffinert olje fra laks og 18/12 olje) med økende grad av oksidering på sekresjonen av de pro-inflammatoriske cytokinene IL-6 og IL-8 fra humane THP-1 makrofager med og uten LPS stimulering. Tilsetting av LPS gir en simulering av økt inflammasjonsrespons, med en resulterende økt sekresjon av IL-6 og IL-8 fra makrofagene. Cytokinene IL-6 og IL-8 er signalmolekyler som spiller viktige roller i inflammasjonsprosessen, og endringer i nivået av disse kan dermed fungere som et mål på grad av inflammasjon. Økt oksidasjonsgrad i raffinert olje fra laks ga en signifikant nedgang i basalsekresjonen av IL-8 fra makrofagene. Tilsvarende tendens på IL-8-sekresjonen ble også sett med økende oksidasjonsgrad i de andre oljene. Alle oljene som ble testet viste også en tendens til at økende oksidasjonsgrad gir først en økt basalsekresjon av IL-6 etterfulgt av en nedgang. De tre oljene som ble testet på THP-1 makrofagene skiller seg fra hverandre med ulik PV/AV profil, ulik innhold av sekundære oksidasjonsprodukter og ulik fettsyresammensetning. Årsaken til at de ulike oljene gir samme tendensen i cytokinrespons som følge av økende oksidasjonsgrad er derfor ikke opplagt.

Noen avsluttende kommentarer
Resultatene så langt viser at man må benytte et spekter av ulike analysemetoder for å få et mest mulig riktig bilde av oljekvalitet og hvordan raffinering påvirker oksidasjons- og lagringsstabilitet. I videre arbeid er det spesielt viktig å utvikle gode analyseverktøy for analyse av de ikke-flyktige oksidasjonskomponentene som hydroksyalkenaler og core-aldehyder, siden disse komponentene er vanskelig å fjerne ved raffinering av oljen. Det er videre viktig å studere hvorvidt disse komponentene eventuelt innvirker på helseeffekt.

Prosjektet har vist at både oksidasjonskomponenter tilstede i ulike oljer og enkelte utvalgte oksidasjonskomponenter alene, kan påvirke cellulære responser involvert i stress og inflammasjonsprosesser. Resultatene peker på viktigheten av å få kunnskap bade om hvilket nivå og hvordan de enkelte oksidasjonskomponentene tilstede i oljen kan påvirke cellulære responser. Foreløpige resultater fra cellemodeller må forøvrig verifiseres i mer relevante biologiske systemer som pattedyrmodeller og humane studier for man kan konkludere vedrørende mulige helseeffekter i menneske.

FHF overtok koordineringen av prosjektet etter RUBIN i 2012.