Polifenoli: struttura, funzione e benefici

Ecco gli appunti di studio:

Introduzione ai Polifenoli

• I polifenoli sono una vasta famiglia di oltre 8000 sostanze fitochimiche.
• Hanno un ruolo importante nella difesa e nella crescita delle piante.
• Studi si concentrano sui benefici per la salute umana.
• Le attività biologiche che vengono studiate in relazione a queste molecole sono le malattie neurodegenerative e cardiovascolari, il diabete, l'effetto antibatterico, la salute dentale, le terapie antitumorali, la riduzione dello stress ossidativo e il rallentamento dell'invecchiamento

Struttura dei Polifenoli

• Con il termine si indica una grande varietà di molecole suddivisibili in molte sottoclassi.
• La suddivisione viene fatta in base all'origine, alla funzione biologica svolta o alla struttura chimica.
• Chimicamente, sono composti con caratteristiche strutturali fenoliche, che possono associarsi a carboidrati differenti.
• Nelle piante, la maggior parte si trova legata a zuccheri, quindi in forma di glicosidi, e ad acidi organici.
• Tra i polifenoli si trovano molecole semplici, come gli acidi fenolici, o strutture complesse come le proantocianidine o i tannini condensati, molecole altamente polimerizzate.

Classificazione dei Polifenoli

• I composti fitochimici costituiscono un insieme estremamente disomogeneo che presenta delle caratteristiche comuni: sono peculiari del regno vegetale, sono sostanze organiche generalmente a basso peso molecolare e non sono sintetizzate dall'uomo.
• Questi composti non sono indispensabili, ma hanno un'azione spesso protettiva sulla salute umana se assunti a livelli significativi e presentano meccanismi d'azione complementari e sovrapponibili.
• Sono suddivisibili in diverse sottoclassi in base al numero di anelli fenolici presenti nella loro struttura, agli elementi strutturali che legano questi anelli tra di loro e ai sostituenti legati agli anelli.
• Possono essere individuati due grandi gruppi: flavonoidi e non flavonoidi.

Flavonoidi

• Caratterizzati da una struttura chimica C6-C3-C6 che consiste in due anelli fenilici chiamati A e B uniti, da un anello eterociclico 4H-pirano denominato C.
• Le differenti classi sono legate a modifiche del livello di ossidazione, al numero e alla posizione dei sostituenti.
• Flavoni, flavonoli, flavanonoli e flavanoni: caratterizzati dal gruppo carbonile in posizione C4 e dal collegamento tra l'anello B e l'anello eterociclico C in posizione C2, costituiscono un ampio sottogruppo.Tra i flavonoidi, i flavonoli sono le molecole maggiormente presenti in frutta e verdura
• La quercetina, una molecola del gruppo dei flavanoli, è utilizzata per il trattamento di numerose patologie per via delle sue proprietà antiossidanti
• Isoflavonoidi e neoflavonoidi: non derivano dalla struttura del 2-fenill-1,4-benzopyrone, ma rispettivamente dal 3-fenilcromone e della 4-fenilcumarina. Gli isoflavonoidi sono abbondanti nei legumi e per la loro similarità con gli estrogeni chiamati fitoestrogeni
• Flavanoli: presentano alcune differenze rispetto agli altri flavonoidi, come l'assenza del carbonile C4 e il doppio legame C2-C3. A seconda della configurazione del gruppo OH in posizione C3 e dell'anello benzenico B in C2, vengono definiti catechine se sono molecole con configurazione trans e epicatechine se hanno una configurazione cis

Altre Classificazioni

• Antocianidine: molecole cationiche si trovano frequentemente nella forma glicosilata delle antocianine. Sono tra i pigmenti naturali più importanti. Il loro colore è influenzato dal pH locale variando da rosso in condizioni acide, viola-blu a pH intermedi, giallo in ambienti alcalini. Sono responsabili della variazione di colore nel vino rosso.
• Acidi fenolici: struttura chimica di base è fatta da un anello benzenico cui è legato un gruppo carbossilico o una catena di tre atomi di carbonio, a seconda del sottogruppo di appartenenza tra acidi benzoici e acidi idrossicinnamici. Caffè e tè verde contengono concentrazioni significative di acidi fenolici; il caffè è ricco di acido caffeico mentre nel tè si registra la presenza dell'acido gallico sia come aglicone che per l'elevata concentrazione di molecole gallate.
• Stilbeni: molecole fenoliche con una struttura 1,2-difeniletilene derivano dalla via metabolica del fenilpropanoide. Sono fitoallessine che proteggono le piante da attacchi esogeni ed eliminano i composti tossici promuovendo la produzione di enzimi extracellulari. Si trovano in un numero limitato di piante commestibili ma grazie alla presenza nell'uva e quindi nel vino, sono presenti all'interno della dieta mediterranea
• Lignani: formati da dimeri di fenilpropano, uniti da un legame C-C tra gli atomi centrali della catena. Sono molecole presenti in diverse piante, in particolare nei semi di sesamo e lino. Agiscono da fitoestrogeni, cioè da estrogeni non steroidei, modulando l'azione ormonale.

Biosintesi dei Polifenoli

• Derivano da due vie metaboliche: via dell'acido shikimico, e la via dei poliacetati.
• La via dell'acido shikimico permette di ottenere fenilpropanoidi, come gli acidi idrossicinnamici, convertendo precursori derivati dalla glicolisi in diversi aminoacidi aromatici tra i quali il più comune è la fenilalanina.
• Quelli del meccanismo metabolico dello shikimato sono precursori della via dei poliacetati (specificatamente la via dell'acido malonico, la quale induce la condensazione di un secondo anello aromatico sulla molecola).
• I flavonoidi derivano dalla via metabolica dell'acido shikimico

Fonti Naturali di Polifenoli

• Composti fenolici presenti in alimenti di origine vegetale: frutta, verdura, cereali, legumi, cioccolato, vino, tè e caffè.
• Le principali fonti di polifenoli sono le spezie e erbe aromatiche come chiodi di garofano, menta piperita e anice stellato, in quanto risultano avere il maggior ammontare di molecole polifenoliche in 100g di prodotto.

Polifenoli e Dieta

• L'approvvigionamento delle molecole avviene per la maggior parte tramite la dieta alimentare.
• La dieta dell'Asia orientale e la dieta mediterranea ricoprono un ruolo importante nell'assunzione dei polifenoli.
• Le popolazioni asiatiche seguono un regime alimentare ricco di prodotti a base di soia e altri legumi ricchi di fitoestrogeni.
• Studi analizzano la correlazione tra l'assunzione di tali prodotti e la riduzione del rischio d'insorgenza di patologie come il carcinoma mammario.
• La dieta mediterranea si basa sull'abbondante consumo di frutta e verdura, l'utilizzo dell'olio d'oliva e la moderata assunzione di vino. Si ipotizza che l'incidenza di patologie degenerative e a carico del sistema cardiocircolatorio risulti ridotta nelle popolazioni mediterranee proprio in virtù di assunzione di molecole antiossidanti.

Polifenoli e Salute

• Gli effetti positivi sulla salute dovuti all'azione delle molecole suscitano particolare interesse nella comunità scientifica.
• Secondo i dati degli archivi PubMed, il numero di ricerche scientifiche sull'argomento negli ultimi dieci anni, è aumentato significativamente.
• Le proprietà biologiche sono influenzate dal ruolo svolto dalle molecole nelle reazioni di ossidoriduzione.
• L'azione antiossidante è un fattore protettivo per le malattie cardiovascolari e le patologie neurodegenerative.

Polifenoli e Stress Ossidativo

• Lo stress ossidativo è alla base di differenti patologie che causano un deterioramento delle condizioni di salute.
• I ROS sono le principali molecole ossidanti, sono prodotte fisiologicamente dall'organismo ma in determinati casi possono causare danni a carico delle cellule.
• I ROS reagiscono ossidando le membrane cellulare di acidi grassi poli-insaturi, causando invecchiamento cellulare e possono danneggiare il DNA inducendo l'apoptosi.
• I polifenoli sono antiossidanti naturali che agiscono da riducenti nelle reazioni con le specie ossidanti.
• L'attività riducente dipende dalla struttura; la presenza di elettroni delocalizzati sull'anello aromatico permette, qualora si formassero radicali Pho, di stabilizzarli per effetto della risonanza bloccando così la propagazione radicalica.
• Le due meccaniche ipotizzate sono trasferimento di un atomo d'idrogeno, e trasferimento di un singolo elettrone
• I polifenoli agiscono come fattore di prevenzione dello stress ossidativo andando a inibire o rallentare la produzione di ROS tramite l'azione inibitoria di enzimi come la xantina ossidasi, o la chelazione di ioni metallici che potrebbero agire come iniziatori di una catena radicalica.

Polifenoli e Microbiologia

• L'azione antimicrobica può essere ricondotta a un'attività diretta contro gli agenti patogeni sia all'inibizione di alcuni fattori virulenti.
• L'effetto antibatterico diretto si riscontra nei casi in cui le molecole interagiscono direttamente con le cellule batteriche danneggiandole: è il caso della quercetina che è in grado di inibire l'attività dell'enzima DNA girasi del batterio E. coli.
• In generale i polifenoli mostrano una maggiore efficacia verso i batteri Gram-positivi rispetto ai Gram-negativi per via della barriera lipopolisaccaride,
• L'effetto antibatterico potrebbe derivare dall'interazione tra cariche negative dei polifenoli e la carica positiva che caratterizza la membrana lipidica dei batteri Gram-positivi.
• Le catechine estratte dal tè verde mostrano efficacia in vitro nel prevenire l'adesione dello S. mutans, responsabile delle carie; la loro zione antibatterica è attribuibile alla denaturazione di ligandi proteici senza mostrare un'elevata potenzialità battericida

Polifenoli e Tessuto Osseo

• Đudarić et al., identificano cinque diversi meccanismi con i quali i polifenoli difendono la salute delle ossa.
• Il riassorbimento osseo è ridotto grazie all'azione antiossidante, all'azione antiinfiammatoria (dovuta all'inibizione dell'attività di enzimi pro-infiammatori), tramite la facilitazione dell'osteobalstogenesi e tramite la riduzione del differenziamento degli osteoclasti (agendo sulle ROS, molecole che promuovono l'attività osteoclastica sia direttamente che indirettamente).
• Vi è anche un'azione osteoimmunologica.
• Il benessere delle ossa è regolato dal bilanciamento dell'attività degli osteoblasti e degli osteoclasti, e l'equilibrio si mantiene stabile a seconda del rapporto tra il ligando RANKL e la glicoproteina osteoprotegerina OPG.
• I fattori che vanno a influenzare l'equilibrio RANKL/OPG sono l'infiammazione e l'attività ormonale.
• I polifenoli modulando la risposta infiammatoria limitano l'espressione di RANKL mentre molecole come i lignani e isoflavonoidi possono stimolare la produzione di OPG imitando l'attività degli estrogeni.
• I flavonoidi inibiscono la proliferazione delle cellule staminali mesenchimali, inducendo il differenziamento in osteoblasti.
• L'utilizzo di polifenoli estratti da foglie di tè verde, in modelli murini, ha permesso di ottenere un minor deterioramento della micro-architettura ossea, aumentandone l'integrità.

Polifenoli e Patologie Cardiovascolari

• L'impatto positivo sulla prevenzione è legato all'azione dei polifenoli su fattori di rischio come la pressione sanguigna, l'aggregazione piastrinica, le condizioni della parete endoteliale e le reazioni con i lipidi.
• Un ruolo principale è ricoperto dall'azione anti-infiammatoria (sia per eventi acuti sia cronici, legati all'attività antiossidante e di regolazione cellulare.
• La quercetina e il resveratrolo mostrano un'azione inibitoria delle molecole proinfiammatorie come TNFα e IL-6, limitando l'azione infiammatoria dovuta all'interazione tra pareti endoteliali, monociti e linfociti T.
• I flavonoidi e altri polifenoli estratti dall'uva, hanno la proprietà di inibire l'ossidazione del colesterolo LDL, promuovendo l'insorgenza dell'aterosclerosi tramite l'alterazione delle funzioni endoteliali e l'attivazione piastrinica.
• L'effetto protettivo è attribuibile sia alla propria attività antiossidante sia alla sovraregolazione di antiossidanti cellulari endogeni, come gli enzimi superossido dismutasi e catalasi.
• L'aumento dei livelli di glutatione, così come il mantenimento in forma ridotta delle proteine tioliche delle membrane cellulari, sono ulteriori effetti protettivi.
• I polifenoli agiscono sull'espressione dell'ossido nitrico sintasi endoteliale (eNOS), un enzima che produce monossido di azoto (NO), molecola con proprietà vaso dilatatorie e che inibisce l'adesione e l'aggregazione piastrinica.

Polifenoli e Patologie Neurodegenerative

• Malattie neurodegenerative, come l'Alzheimer e la malattia di Parkinson, presentano un'eziopatogenesi differente ma si possono tracciare caratteristiche comuni dei meccanismi molecolari alla base dell'insorgenza delle patologie.
• I polifenoli hanno mostrato proprietà considerati strumenti per la prevenzione dei meccanismi molecolari alla base dello sviluppo malattie a carico sistema cerebrale.
• Il potenziale antiossidante dei polifenoli permette di regolare la concentrazione delle ROS, limitando i possibili danni causati dall'ossidazione di proteine, lipidi e acidi nucleici.
• Modulano l'attività MAPK/ERK nelle cellule neurali, stimolando la produzione di neurotrofina, molecola importante per il mantenimento della plasticità sinaptica.
• Attivano il fattore HIF-1α, che protegge la cellula durante fasi d'ipossia modificando l'angiogenesi, la glicolisi e il metabolismo del ferro.
• Diversi autori riportano come i polifenoli possano attivare l'azione di HIF-1α attraverso un aumento del livello del mRNA associato.

Polifenoli ed Effetto Antitumorale

• Meccanismi antitumorali: le proprietà antiossidanti permettono di ridurre il rischio di danni al DNA mediati dall'azione delle ROS, bloccano la fase di tumorogenesi interagendo con fattori pro-mutageni e pro-cancerogeni, modulano la risposta infiammatoria limitando l'angiogenesi tumorale, inducono l'apoptosi nelle cellule tumorali con meccanismi caspasi dipendenti e indipendenti, mediando il rilascio dai mitocondri del citocromo c e fattore di induzione apoptotica.

Cosa sono i Prebiotici

• Sono definiti come qualsiasi sostanza presente nel cibo, ma non assorbibile dall'organismo, che viene utilizzata dalla flora intestinale.
• Sono stati identificati nel 1993 da Marcel Roberfoid.
• I prebiotici sono per la maggior parte carboidrati, in particolare oligosaccaridi.
• Nel latte umano si ritrovano ad alte concentrazioni (Human Milk Olighosaccarides, HMOS, 12-15 g/l), mentre il latte in formula ne contiene solo delle tracce.
• Sono ingredienti non digeribili o assorbibili da parte dell'ospite che stimolano selettivamente lo sviluppo o l'attività di un numero limitato di batteri benefici a livello intestinale. La maggior parte sono carboidrati, ma la definizione non esclude altre molecole che potrebbero essere utilizzate con lo stesso scopo.
• Lo studio dei prebiotici è iniziato negli anni '90 con lo scopo di fornire nutrienti specifici alla flora batterica intestinale, stimolandone la crescita.
• Dopo aver appreso le benefiche proprietà dei fermenti lattici vivi ed essersi scontrati con le oggettive difficoltà nel farli sopravvivere alla digestione gastrica, gli studiosi cercarono di fornire all'organismo sostanze nutritive ottimali per stimolare la crescita della microflora benefica.
• Gli attuali classificazione indica le caratteristiche ben precise riassumibili nei seguenti punti: devono superare, indenni, i processi digestivi che avvengono nel primo tratto del tubo digerente; devono rappresentare un substrato nutritivo fermentabile per la microflora intestinale, in modo da stimolare selettivamente la crescita/metabolismo di alcune specie; devono modificare positivamente la flora microbica a favore della simbionte; devono indurre effetti luminali/sistemici positivi per la salute umana.
• Consentono l'aumento non solo del numero di quei batteri benefici ma anche delle loro attività metaboliche attraverso l'apporto di substrato fermentabile.
• Il principale obiettivo dell'assunzione di prebiotici è l'aumento del numero e dell'attività dei bifidobatteri e dei batteri lattici già presenti nel colon, insieme a una riduzione dei microrganismi putrefattivi o potenzialmente patogeni come clostridi e enterobacteriacee.

Composizione e Classificazione dei Prebiotici

• Tutti i prebiotici presenti in commercio sono costituiti da oligo- e polisaccaridi.
• I carboidrati prebiotici non sono idrolizzati dagli enzimi idrolitici dell'ospite e fungono da fonti di carbonio fermentabili per la saccarolitica del colon.
• Molti sono ottenuti a partire da materie prime vegetali, mentre altri sono prodotti per via enzimatica mediante l'idrolisi di polisaccaridi complessi o trans-glicosilazione di mono- o disaccaridi.
• Solo 3 ingredienti sono considerati prebiotici a pieno titolo: inulina, FOS e galatto-oligosaccaridi.
• Esistono anche Oligosaccaridi del latte materno, Fenoli e Composti vegetali biologicamente attivi I prebiotici aumentano il rilascio acidità del pH fecale con acidificazione del contenuto intestinale e diminuzione della flora nemica.
• La fermentazione dei prebiotici ad opera della microflora intestinale origina acido lattico e acidi carbossilici a corta catena, che creano condizioni ambientali favorevoli per la crescita dei simbionti (Bifidobatteri, Lactobacillus Acidophilus) ed ostili per lo sviluppo di microrganismi patogeni.
• In questi casi si può assistere a una diminuzione della flora "nemica" e dei suoi metaboliti tossici che favoriscono l'infiammazione della mucosa alterandone la permeabilità, con ripercussioni negative sulla salute dell'intero organismo.

Molecole dei prebiotici

• Gli acidi grassi a corta catena prodotti dalla fermentazione vengono attribuiti funzioni protettive contro le malattie infiammatorie intestinali.
• L'acido butirrico sembrerebbe un effetto preventivo sullo sviluppo del cancro al colon.
• I FOS migliorano la biodisponibilità degli isoflavoni presenti nei legumi (sostanze a cui sono ascritti effetti protettivi verso diversi tipi di cancro, come quello alla mammella e quello alla prostata).
• Gli acidi grassi a corta catena (butirrico) sono un ottimo nutrimento per le cellule della mucosa del colon e contribuiscono a migliorarne trofismo ed efficacia.
• Ciò si traduce in un migliore assorbimento delle sostanze nutritive a discapito di quelle tossiche.
• I prebiotici facilitano indirettamente l'assorbimento acqua e minerali in forma ionizzata, in particolare Calcio e Magnesio.
• L'azione riduttiva del colesterolemizzante è dimostrato dagli studi.
• Le dosi di assunzione consigliate dei due prebiotici più conosciuti e studiati (FOS e inulina) variano generalmente dai 2 ai 10 grammi al giorno.
• Solo se assunti a dosi elevate possono causare lievi disturbi gastrointestinali come flatulenza, meteorismo e diarrea; per evitare questi disturbi, si consiglia di incrementare gradualmente la dose di assunzione nel giro di alcune settimane.

Tipi di integratori e uso

• I complementi dietetici prebiotici sono particolarmente indicati per chi segue una dieta povera di frutta e verdura, deve riprendersi da una terapia antibiotica o soffre di disordini gastrointestinali (in questo caso è bene parlarne prima con il proprio medico curante in quanto, a seconda dei casi, i prebiotici potrebbero avere effetti opposti a quelli sperati).
• L' uso dei prebiotici è stato studiato a lungo su modelli murini per la vaccinazione anti-influenzale, l' asma allergico e l' allergia alle proteine del latte vaccino con esiti positivi.
• Studi clinici hanno mostrato che latti in formula addizionati con miscele di scGOS e IcFOS conducono alla diffusione di un microbiota simile a quello di lattanti allattati al seno con elevata presenza di Bifidobacteria e Lactobacilli.
• L'assunzione di prebiotici attraverso la dieta costituisce un fattore importante, soprattutto nell'ambito di una dieta sana, variata ed equilibrata, ma occorre molta cautela nell'attribuire loro un'efficacia terapeutica o preventiva.
• E' controindicato in caso di sindrome dell'intestino irritabile, di terapie radianti sul tratto gastrointestinale e di intolleranza al lattosio.

Probiotici e Simbiotici

• ‘probiotico' deriva dal greco "pro-bios" che significa 'a favore della vita'. Si tratta di microrganismi (batteri) viventi e attivi, contenuti in alimenti o integratori ed in numero sufficiente per esercitare un effetto positivo sulla salute dell'organismo.
• I probiotici sono aggiunti specificatamente agli alimenti, e non vanno confusi con i fermenti lattici o i batteri che sono contenuti nello yogurt i quali sono anch'essi vivi ma non vitali, ossia non hanno la capacità di riprodursi nell'intestino, svolgendo funzioni altrettanto importanti per l'organismo.
• I simbiotici sono infine un mix tra probiotici e prebiotici, la cui azione sulla salute è sinergica.
• Hanno capacità di migliorare la sopravvivenza degli organismi probiotici e di favorire la formazione di un substrato specifico alla flora batterica intestinale già residente.
• Tra le potenzialità riconosciute ai simbiotici, vi è il miglioramento dell'intolleranza al lattosio e di assorbimento di alcuni minerali (calcio, ferro e magnesio), ma anche la capacità di svolgere una azione normalizzante sulla funzionalità intestinale e protettiva contro infiammazioni e infezioni a carico dell'intestino.

Definizione di Etanolo e Fonti

• L'etanolo viene assunto attraverso le bevande alcoliche ottenute dalla fermentazione (facoltativa) di zuccheri da parte di lieviti.
• In presenza di ossigeno il lievito si riproduce consumando l'ossigeno ed è quindi un processo di fermentazione quindi glucosio diventa piruvato poi acetaldeide e CO2.
• Successivamente l’acetaldeide si combina con l’alcool deidrogenasi con il NADH e H + e diventa etanolo e NAD + .
• In questo modo i lieviti trasformano, in assenza di ossigeno, gli zuccheri trasformandoli in alcol e creando bevande alcoliche come il vino, la birra, il Rum, il whisky.

Aspetti dell’ Alcol

• Può essere un nutriente, un agente tossico e una droga.
• La quantità di assunzione varia in base alle differenze individuali e sociali.
• L’Etanolo è una fonte energetica importante da 7,1 kcal.
• La priorità metabolica è legata alla tossicità e per la sua capacità di essere eliminato per non essere accumulato, a priorità metabolica rispetto agli altri composti e nutrienti sul rischio di malattia.
• Il genotipo è importante, che dà un differente metabolismo ed eliminazione.
• La dose di etanolo dipende da quanto alimento ingeriamo.
• L’alimento ha anche un ruolo di completamento alla alimentazione e alla vita di relazione in quanto fonte piacevole

L’uso Moderato di Alcol e Rischi

• L' uso moderato deve essere tenuto presente nelle quantità di assunzione evitando i rischi di patologie o incidenti collegati anche a disturbi famigliari e sociali.
• Contenuto alcolico per grammi di alcol 12 grammi.
• Il peso specifico di un alcol per calcolare i grammi di alcol per peso specifico è 0,8.
• Va inoltre tenuto presente il peso specifico del singolo alcolico.
• Le bevande hanno una scala molto diverse tra gradi alcolici e una tabella deve essere tenuta in considerazione.
• Il alcol contenuto nel vino ad esempio è differente dal contenuto alcolico della birra.
• E’ importante per limitare l’utilizzo nei giovani.

Composizione nutrizionale e funzioni

• Le bevande alcoliche sono prive di elementi fondamentali e sono calorie vuote con 1 10 g/litro di Polifenoli, e minerali.
• E’ un alimento per la maggiora accessorio rispetto agli altri alimenti primari come cereali e frutta.
• Si possono ottenere bevande diverse con vari metodi come la distillazione.

Varietà di Alcolici

• Esistono bevande fermentate come vino, birra e sidro.
• Esistono bevande distillate come grappa, whisky, brandy.
• Esistono bevande liquorose come amari e digestivi.
• Il punto di distillazione toglie elementi come Sali minerali.

Metabolismo dell’ Alcol

• L'assorbimento avviene in modo diverso con dei picchi di massimo concentrazione alcoolemica in caso di assunzione a stomaco vuoto, e sono più lunghi in caso di presenza di alimenti.
• La capacità a livello del corpo di assorbire alcool presente nel corpo cambia in relazione al tipo di corporatura.
• Il metabolismo dell' etanolo cambia in funzione delle capacità del corpo.