Los esteroles vegetales (EV) son compuestos bioactivos con conocido efecto hipocolesterolemiante. Para alcanzar las dosis de EV que proporcionan dicho efecto (1,5-3 g EV/día), es necesario el enriquecimiento de los alimentos con EV. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) permite el enriquecimiento de diversos alimentos como bebidas a base de zumo de frutas y leche y pan de centeno. Es de interés estudiar otras posibles propiedades beneficiosas asociadas al consumo de los EV, como su influencia en la microbiota y efecto antiinflamatorio intestinal. El objetivo general de la presente Tesis Doctoral es evaluar la bioaccesibilidad de EV en dos matrices alimentarias enriquecidas con EV (bebida a base de zumo de frutas y leche y pan de centeno integral), la influencia de los EV en la modulación de la microbiota tras una fermentación colónica y el efecto antiinflamatorio intestinal de los EV. La aplicación de una fase oral humana a alimentos sólidos seguida de una digestión estática INFOGEST modificada con la adición de enzimas del metabolismo lipídico (lipasa gástrica y colesterol esterasa) supone una mejor aproximación a las condiciones fisiológicas de un adulto sano para determinar la bioaccesibilidad de EV. La bioaccesibilidad de los EV totales e individuales fue superior en el pan de centeno integral frente a la bebida a base de zumo de frutas y leche enriquecidos con EV. Este hecho podría deberse a la ausencia de colesterol en el pan de centeno que permite una mayor incorporación de los EV a las micelas mixtas. La aplicación de un modelo de digestión dinámico (simgi®) al pan de centeno integral enriquecido con EV proporcionó resultados similares de bioaccesibilidad de EV en comparación con el método estático INFOGEST. Debido a la baja absorción intestinal de los EV, una gran proporción alcanza el colon, pudiendo modular la microbiota y la producción de metabolitos, tanto de los EV como ácidos grasos de cadena corta e ion amonio. Tras la fermentación colónica del digerido intestinal del pan de centeno enriquecido o no con EV se observó un aumento en la abundancia de los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium por el efecto prebiótico de la fibra del pan, así como un aumento en la producción de ácidos grasos de cadena corta y disminución del ion amonio. El efecto antiinflamatorio de los EV (en fracciones bioaccesibles del pan de centeno integral enriquecido con EV y de un complemento alimenticio de EV) se evaluó en un co-cultivo celular, modelo de inflamación intestinal aguda tras exposición con lipopolisacárido. Se observó una reducción de citoquinas proinflamatorias (IL-6, TNF-alfa, IL-8), estrés oxidativo (ROS) y nitrosativo (NO, iNOS) e inhibición de la vía de señalización NF-kappB-COX-2-PGE2 solo en presencia del complemento alimenticio. Una hipótesis propuesta es que la presencia de gliadinas en el pan de centeno podría interferir con las propiedades antiinflamatorias de los EV, hecho ya descrito en la literatura científica. No se observó sinergia del cotratamiento con el complemento alimenticio de EV junto con la budesonida (fármaco ampliamente usado para el tratamiento del síndrome del intestino irritable). Los resultados obtenidos resaltan la importancia de los EV como compuestos bioactivos con beneficios para la salud intestinal, más allá de su efecto hipocolesterolemiante. El consumo de pan de centeno integral enriquecido con EV mejora la composición beneficiosa de la microbiota intestinal. El complemento alimenticio que contiene EV podría considerarse una estrategia para los pacientes con síndrome inflamatorio intestinal que no responden al tratamiento convencional.

Plant sterols (PS) are bioactive compounds with a known cholesterol-lowering effect. To achieve the doses of PS that provide this effect (1.5-3 g PS/day), enrichment of foods with PS is necessary. The European Food Safety Authority (EFSA) allows the enrichment of several foods such as milk-based fruit beverage and rye bread. It is of interest to study other possible beneficial properties associated with the consumption of PS, such as their influence on the microbiota and intestinal anti-inflammatory effect. The general objective of this Doctoral Thesis is to evaluate the bioaccessibility of PS in two food matrices enriched with PS (milk-based fruit beverage and wholemeal rye bread), the influence of PS on the modulation of the microbiota after colonic fermentation, and the intestinal anti-inflammatory effect of PS. The application of a human oral phase to solid foods followed by a modified INFOGEST static digestion with the addition of lipid metabolism enzymes (gastric lipase and cholesterol esterase) provides a better approximation to the physiological conditions of a healthy adult to determine the bioaccessibility of PS. The bioaccessibility of total and individual PS was higher in wholemeal rye bread compared to the PS-enriched milk-based fruit beverage. This could be due to the absence of cholesterol in rye bread, which allows a higher incorporation of PS into the mixed micelles. The application of a dynamic digestion model (simgi®) to PS-enriched wholemeal rye bread provided similar results of PS bioaccessibility compared to the static INFOGEST method. Due to the low intestinal absorption of PS, a large proportion reaches the colon and can modulate the microbiota and the production of metabolites, both PS and short-chain fatty acids and ammonium ion. After colonic fermentation of the intestinal digesta of rye bread enriched or not with PS, an increase in the abundance of Lactobacillus and Bifidobacterium genera was observed due to the prebiotic effect of the bread fiber, as well as an increase in the production of short-chain fatty acids and a decrease in ammonium ion. The anti-inflammatory effect of PS (in bioaccessible fractions of PS-enriched wholemeal rye bread and PS food supplement) was evaluated in a cell co-culture model of acute intestinal inflammation after exposure to lipopolysaccharide. A reduction of proinflammatory cytokines (IL-6, TNF-alpha, IL-8), oxidative (ROS) and nitrosative (NO, iNOS) stress and inhibition of the NF-kappaB-COX-2-PGE2 signaling pathway was observed only in the presence of the food supplement. A hypothesis proposed is that the presence of gliadins in rye bread could interfere with the anti-inflammatory properties of PS, a fact already described in the scientific literature. No synergy of co-treatment with the PS food supplement together with budesonide (a drug widely used for the treatment of irritable bowel syndrome) was observed. The results obtained highlight the importance of PS as bioactive compounds with benefits for gut health, beyond their hypocholesterolemic effect. The consumption of wholemeal rye bread enriched with PS improves the beneficial composition of the gut microbiota. The food supplement containing PS could be considered as a strategy for patients with inflammatory bowel syndrome who do not respond to conventional treatment.