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NUTRACEUTICA Lezione 01 – 27.03.2024 INTRODUZIONE Il termine nutraceu-ca è una sincrasi della parol...

NUTRACEUTICA Lezione 01 – 27.03.2024 INTRODUZIONE Il termine nutraceu-ca è una sincrasi della parola nutrizione e farmaceu-ca. È stato coniato nel 1989 da Stephan de Felice, medico endocrinologo fondatore della medicina innova-va. De Felice definiva il nutraceu-co come “un alimento o una sua parte che ha effeD posi-vi per il benessere e la salute, incluse la prevenzione e il traFamento di malaDe”. Negli anni sono state date definizioni più approfondite: European Nutraceu-cal Associa-on -> “Il nutraceu-co è un prodoFo che con-ene sostanze che derivano dagli alimen- rese in forma concentrata e che serve per la prevenzione e il traFamento delle malaDe”. Health Canada -> “Il nutraceu-co è un prodoFo reso soFoforma di pillola o polvere (forma ben lontana dall’alimento iniziale) che si dimostra avere benefici salu-s-ci o fornire protezione contro le malaDe croniche”. Un nutraceutico è a metà tra un alimento comune, con funzione nutrizionale che contiene glucidi, proteine e lipidi ed ha un determinato apporto calorico, ed un principio attivo, ovvero un farmaco che svolge un’azione terapeutica. Nella prassi comune si ritiene che, indipendentemente dal fatto che nelle definizioni si parli di prevenzione e trattamento, per la loro posizione su mercato, queste sostanze sono riferite al mantenimento di un buono stato di salute. NUTRACEUTICO VS ALIMENTO FUNZIONALE I conceD di “nutraceu-co” e di “alimento funzionale” sono completamente diversi. L’alimento funzionale è un alimento che con-ene un ingrediente che gli conferisce proprietà benefiche per la salute dell’uomo, oltre al suo valore nutrizionale di base: per essere definito tale, deve dimostrare di essere in grado di portare ad effeD benefici. L’alimento funzionale può essere naturalmente ricco di compos- bioaDvi (ad esempio, la fruFa e la verdura sono alimen- funzionali perché ricchi di compos- bioaDvi e sali minerali) oppure può essere arricchito di compos- u-li e benefici, quindi come alimento biofor-ficato (se sugli scaffali del supermercato si trovano prodoD con la dicitura “addizionato o arricchito” si è di fronte ad un alimento biofor-ficato, come il laFe addizionato con vitamina D3 e calcio u-le per le donne in post-gravidanza con osteoporosi). Il termine “alimento funzionale” è stato coniato in Giappone negli anni 80. In Giappone l’approccio all’alimentazione è diverso rispeFo a quello dei paesi occidentali: per i giapponesi un alimento ha la funzione di nutrire (con-ene macronutrien-), conferire piacere sensoriale e contribuire al benessere fisico (micronutrien- hanno aDvità biologiche sul nostro organismo). L’alimento funzionale è stato definito in vari modi perché, ad oggi, non ci sono ancora una legislazione univoca, una definizione univoca ed una collocazione univoca in Europa. Anche se le definizioni sugli alimen- funzionali sono varie, è possibile iden-ficare dei conceD di base: Serve per prevenire e ridurre mala2e croniche -> Gli studi condoD sulla DASH diet hanno dimostrato che effeDvamente riduce i faFori di rischio per alcune malaDe croniche. Deve essere facilmente reperibile nella vita quo8diana. Deve essere inseribile in una dieta abituale. Deve mostrare i suoi effe2 in una quan8tà che sia ges8bile -> Il vino rosso ha proprietà benefiche importan- grazie alla presenza di resveratrolo ma bisognerebbe bere 12 litri di vino al giorno per assumere la minima quan-tà di resveratrolo tale da oFenere gli effeD benefici sulla salute. Deve essere parte del normale regime alimentare e mantenere uno stato di benessere psicofisico. COME CONSIDERIAMO IL NUTRACEUTICO? Ancora oggi il conceFo di nutraceu-co non è stato ben definito. Può affiancarsi ai conceD di farmaco e di integratore, pur non essendo esaFamente né farmaco né integratore. Un farmaco è una sostanza che, legandosi ad un target biologico, ripris-na, corregge, modifica una funzione fisiologica o stabilisce una diagnosi. L’integratore è una sostanza che integra la nostra alimentazione perché con-ene micronutrien- che rientrano nelle funzioni metaboliche dell’organismo. 1 I nutraceu-ci possono essere di 3 -pologie: Botanicals: compos- più o meno purifica- di origine vegetale. Nutraceu8ci biomolecolari: micronutrien- come vitamine, Sali minerali ed amminoacidi. Probio8ci: sia come pre/probio-ci sia come solo probio-ci. Negli ultimi anni, in particolare dal Covid19, il mercato dei nutraceutici ha avuto una significativa esplosione ed oggi porta ad altissimi fatturati (si arriva a 200 miliardi di dollari). Nel 2020 il mercato del nutraceutico in Italia era sui 5 miliardi di euro con un incremento del 3,8% ed un trend in continuo aumento. In Italia ci sono tantissime aziende di nutraceutici (soprattutto in Lombardia). In Italia i prodotti nutraceutici più richiesti sono probiotici, sali minerali, prodotti antitosse, prodotti per il sistema urinario, prodotti per l’apparato cardiovascolare e gastrointestinale e prodotti oftalmici. Gli italiani sono molto fiduciosi nei confronti dei nutraceutici, tanto che siamo il paese europeo con il più alto PIL-procapite investito in nutraceutici. La maggior parte dei nutraceutici viene venduto nelle farmacie e nelle parafarmacie e solo una minima parte nella grande distribuzione. Il mercato dei nutraceutici è aumentato così tanto perché si tratta di prodotti dove si può fare anche tanta pubblicità, tanto marketing, tanta richiesta da parte dal consumatore (perché il farmaco di sintesi viene visto come qualcosa che fa male) ed anche perché vengono spesso consigliati dai medici stessi. Il nutraceu-co è un composto o un insieme di compos- che è presente negli alimen-, che interagisce con una o più funzioni fisiologici e porta ad effeD posi-vi sul mantenimento della salute o sulla prevenzione delle malaDe non trasmissibili. Non è un integratore perché non è un cofaFore di reazioni metaboliche. Il nutraceutico non integra e non cura, ma previene. I nutraceutici si inseriscono quindi nel gap tra integratore e farmaco, esattamente nel concetto di “prevenzione” oppure possono essere usati in associazione a chemioterapici per ridurne gli effetti collaterali e per aumentare la compliance del paziente. Il mondo del naturale non è in contrapposizione a quello dei farmaci convenzionali ma non è neanche il bene assoluto: la combinazione tra farmaci e nutraceutici deve essere valutata per evitare interferenze ed effetti collaterali, tanto che non tutte le persone possono assumere nutraceutici. I nutraceutici sono a tutti gli effetti sostanze che possono avere effetti farmacologici ma non sono considerati farmaci perché non sono soggetti alla regolamentazione per l’immissione in commercio delle aziende farmaceutiche, cioè non seguono l’iter dei famaci: per i nutraceutici non c’è una legislazione ad hoc quindi possono essere immessi in commercio senza dimostrarne sicurezza ed efficacia. A differire tra farmaco e nutraceu-co è il dosaggio. Ed esempio: Melatonina -> Se la compressa con-ene meno di 1 mg di melatonina è un integratore, al contrario se con-ene più di 1 mg di melatonina è un farmaco (Circadin). Omega3 -> Se la compressa con-ene meno di 10 mg di Omega3 è un integratore, mentre se ne con-ene di più è un farmaco (Esapentan). LEGISLAZIONE DEL NUTRACEUTICO Dal punto di vista regolatorio, il termine nutraceu-co non esiste. Dal 2012, visto il trend in aumento del consumo di nutraceu-ci, è stata chiesta una definizione alla Commissione Europea, la quale ha negato una definizione ma ha proposto di meFerli in commercio: Þ Come integratori seguendo la legislazione degli integratori oppure Þ Come farmaci seguendo la legislazione dei farmaci. Se il nutraceu-co non ha un dossier sufficiente per immeFerlo sul mercato come farmaco, lo si può immeFere come integratore seguendo la legislazione degli integratori (regolamento CE 1924/2006): in questo caso, il prodoFo può essere immesso in commercio come: 2  Tradi8onal herbal medical product -> Ci si riferisce ad una direDva del 2004. Non è necessario fornire nessuno studio clinico per dimostrare efficacia e sicurezza ma è sufficiente che siano prodoD che sono sta- usa- da almeno 30 anni dalla malaDa tradizionale e da almeno 15 anni nel mondo occidentale. Well establish use -> Ci si riferisce ad una direFa del 2001. In questo caso è necessario dimostrarne efficacia e sicurezza (è sufficiente riportare nel dossier da- di leFeratura ricava- da altri studi clinici di buona qualità) da almeno da 10 anni. Per ques- prodoD è possibile rivendicare i claims. Nell’ar-colo 5 della legislazione CE 1924/2006 viene affermato che un prodoFo oDene un claim solo se: Le proprietà nutrizionali o salu-s-che sono avvalorate da risulta- scien-fici, La sostanza benefica presente nel prodoFo sia in una quan-tà significa-va tale da produrre l’effeFo desiderato, La sostanza benefica è presente in forma u-lizzabile dall’organismo (deve avere una buona biodisponibilità tale da ritrovare la sostanza nella circolazione sistemica), La quan-tà di prodoFo che può ragionevolmente essere consumato fornisce una quan-tà di sostanza tale da produrre l’effeFo indicato. Esistono due -pi di claims: Claim nutrizionale -> Si rivendica la presenza (“ricco in fibre/proteine”) o l’assenza (“a ridoFo contenuto di calorie/zuccheri/sodio, senza zuccheri”) di una sostanza nel prodoFo finito. Claim salu8s8co -> Si rivendica in e-cheFa la funzione salu-s-ca svolta da quel prodoFo sull’organismo o il faFo che il prodoFo contribuisca a mantenere il normale stato di salute fisiologica. Ad esempio: - Il Danacol rivendica in e-cheFa la sua capacità di ridurre il colesterolo nel sangue: sono sta- effeDvamente condoD degli studi che provano questa sua aDvità. Su questo prodoFo non viene però scriFo che previene il rischio per le cardiopa-e coronariche: questa indicazione sarebbe migliore dal punto di vista medico ma avrebbe richiesto studi più approfondi- per dimostrarne la veridicità. - La Rhodiola rosea è stata approvata sia come farmaco sia come integratore come traditional herbal medical product. Nel caso del farmaco viene usata con l’obiettivo di rimettere i sintomi associati allo stress: dato che è un farmaco viene ben titolata, ben indicata la popolazione target, ben indicati gli eventuali effetti collaterali e viene venduto solo in farmacia o parafarmacia. Come integratore invece viene venduto con il claim di mantenere il normale tono dell’umore: come integratore non è necessario titolarlo, indicarne la sicurezza, indicarne gli effetti collaterali, indicarne il target di popolazione e può essere venduto al supermercato. - La Serenoa repens è stata anch’essa approvata come integratore e come farmaco: come integratore rivendica il claim di mantenere la normale funzionalità della prostata, mentre come farmaco serve per il trattamento sintomatico della terapia prostatica benigna. - Il Ginkgo biloba si può trovare come farmaco erbale che migliora il decadimento cognitivo nei soggetti con una lieve demenza o come integratore rivendicando il claim di mantenere la normale funzione cognitiva. Per quanto riguarda l’approvazione dei claim, è necessario rivolgersi all’EFSA. L’EFSA è un comitato is-tuito nel 2022 ed è composta da diversi esper- incarica- di elaborare dei pareri scien-fici ed in grado di fornire delle consulenze specialis-che nell’ambito della sicurezza alimentare. Il parere dell’EFSA non è vincolante, come quello dell’EMA o dell’AIFA, ma rimane solo un indicazione/parere. Seguendo la regolamentazione 1183/2016, l’azienda, una volta preparato il dossier del suo prodoFo, lo invia al Ministero della Salute, il quale verifica solo se la domanda è stata faFa in modo correFo dal punto di vista burocra-co e, poi, manda il dossier all’EFSA, la quale ha 5 mesi di tempo per rispondere e pubblicare sul suo sito un report a riguardo. Qualsiasi operatore del sistema alimentare può richiedere un claim ed è una richiesta gratuita. In realtà l’EFSA approva pochissimi claim tra tuD quelli che le pervengono (1/100) perché di solito l’azienda richiedente non fornisce una documentazione tale da dimostrare una relazione causa-effeFo e mol-ssimi claim sono ancora nel limbo. Ad esempio, tra i claims approva- dall’EFSA ci sono: La monacolina K la quale rivendica di essere in grado di abbassare i livelli di colesterolo nel sangue: l’EFSA ha approvato il claim perché nel dossier si dimostrava una correlazione causa-effeFo posi-va e ne riporta anche i dosaggi per oFenere quell’effeFo salu-s-co. Gli Omega3 perché nei dossier allega- è stato dimostrato che hanno degli effeD posi-vi sulla funzionalità cardiaca mantenendo stabile la pressione sanguigna. 3 La legislatura 1169/2011 si occupa di definire gli obblighi di e-cheFatura. Questo regolamento afferma che gli alimen- funzionali devono seguire un iter di approvazione per dimostrare la loro presunta funzione di prevenire, traFare o curare malaDe umane, altrimen- non è possibile apporre queste funzionalità sull’e-cheFa. Inoltre, questo regolamento afferma anche cosa deve presentare l’e-cheFatura degli alimen-: bisogna affermare che l’alimento non con-ene sostanze tossiche e contaminan- e deve presentare la dichiarazione di valore energe-co, di macronutrien- e di sale. In Europa quindi commercializzare un alimento funzionale non è così semplice. Solo il Giappone ha una chiara e precisa legislazione riguardo agli alimen- funzionali che vengono commercializza- con la sigla FUSHU. DISPOSITIVI MEDICI Quella dei disposi-vi medici è un’ulteriore possibilità che le aziende possono sfruFare per posizionare sul mercato il loro prodoFo erbale. Il disposi-vo medico necessita solo del marcio CE, un marchio meno costoso e più snello (dal punto di vista della documentazione) da oFenere. Nell’ar-colo 1 della direDva 41/1993 si definisce cos’è un disposi-vo medico: si traFa di uno strumento, un apparato, un materiale che può essere usato per la diagnosi o per il traFamento di una malaDa o per il ripris-no delle funzioni. Il problema è che, dalla definizione inglese, il termine “materials” è stato tradoFo con la parola “sostanza”, di conseguenza anche un nutraceu-co. Nonostante ciò, il disposi-vo medico, diversamene dal farmaco, non deve avere un meccanismo d’azione dal punto di vista farmacologico, immunologico o metabolico. Bisogna quindi dimostrare che il nutraceu-co non ha un effeFo farmacologico preciso come un farmaco: i modelli sperimentali usa- per la ricerca farmacologica per lo sviluppo di un farmaco non sono adegua- e non è possibile fare riferimento ad una leFeratura pregressa perché nella medicina tradizionale il prodoFo ha vantato degli effeD. -> Questo ragionamento richiede un approccio completamente diverso nello studio dei nutraceu-ci. In Italia nell’ul-mo periodo ci si sta spostando molto sul posizionare le sostanze erbali come disposi-vi medici, anche se gli integratori detengono ancora il primato. In Germania invece la strategia dei disposi-vi medici non viene così tanto usata, preferendo commercializzare i nutraceu-ci come farmaci erbali. Lezione 02 – 10.04.2024 BIODISPONIBILITA’ DEI COMPOSTI BIOATTIVI DI ORIGINE NATURALE Una sostanza, per esplicare un’azione farmacologica, deve raggiungere il sito di azione e legarsi ad un target farmacologico. La concentrazione di composto bioaDvo nel sangue e nel sito target è molto importante. Quando si parla di fitocomplessi (compos- erbali e cibo) bisogna tenere in considerazione la bioaccessibilità. La bioaccessibilità è la frazione del composto che viene rilasciata dalla matrice alimentare nel lume gastrointes-nale e resa disponibile per l’assorbimento intes-nale. I compos- di origine naturale devono prima essere bioaccessibili e poi biodisponibili: il composto di interesse deve prima di tuFo dissociarsi dalla matrice vegetale e solo poi può venire assorbito a livello della membrana intes-nale per raggiungere il sangue. La biodisponibilità dei farmaci somministra- per os è più scontata perché la pas-glia si dissolve e libera il principio aDvo, non si parla di bioaccessibilità perché questo problema non sorge. Invece i compos- di origine erbale devono necessariamente separarsi dalla matrice, un processo più complesso e non così scontato. La bioaccessibilità è influenzata da composizione della matrice, faFori lega- alla diges-one e faFori lega- al processamento del cibo (frammentazione, fermentazione da parte di enzimi salivari, di enzimi diges-vi a livello intes-nale e temperatura). Ad esempio, l’acido ferulico, un polifenolo presente sopraFuFo nel grano e nel miglio, è legato agli arabinoxilani, dei polisaccaridi indigeribili, nella matrice. I processi di fermentazione permeFono l’idrolisi del legame estereo tra acido ferulico ed arabinoxilani liberandolo ed aumentandone la biodisponibilità. Anche alcuni an-nutrien-, come l’acido fi-co, la fi-na, le fibre e l’acido ossalico, ostacolano l’assorbimento del ferro, dello zinco, del magnanese e del calcio perché i fita- chelano i sali. Il ferro degli spinaci, nonostante le credenze popolari, non è biodisponibile perché è legato all’acido ossalico che lo intrappola. Il processamento può influenzare la bioaccessibilità dei compos- sia in senso posi-vo sia in senso nega-vo. 4  Frammentazione -> La frammentazione può essere u-le per aDvare alcuni compos- bioaDvi e renderli disponibili (la maggior parte di ques- compos- infaD sono presen- in compar-men- cellulari della cellula vegetale di difficile accesso). Altre volte però la frantumazione può portare alla degradazione dei compos- di origine vegetale. Macerazione -> La macerazione facilita la solubilizzazione dei polifenoli, i quali con altri processi possono venire persi. Fermentazione -> La fermentazione può liberare la molecola modificandone la struFura chimica. Temperatura -> Un aumento di temperatura di solito porta ad un deterioramento e alla perdita dei compos- bioaDvi. Invece, se al posto di una lunga coFura, si fa una scoFatura si degradano gli enzimi e si previene la degradazione enzima-ca dei compos- bioaDvi. Alta pressione -> La sterilizzazione o la pastorizzazione possono avere delle conseguenze su betacarotene e vitamina C alterandone la struFura e la biodisponibilità. Il licopene è un carotenoide, da’ il colore rosso al pomodoro ed ha proprietà an-cancerogene. Gli studi di biodisponibilità e bioaccessibilità faD sul licopene hanno dimostrato che la forma cis-licopene viene maggiormente assorbita ed ha maggiore biodisponibilità. La forma di licopene più presente nel pomodoro è però quella trans: la temperatura può isomerizzare la forma trans in cis; quindi, mangiando il pomodoro crudo si assorbe molto meno licopene rispeFo a mangiarlo coFo. L’assorbimento è influenzato da diversi faFori: Trasformazione da parte della flora baFerica Metabolismo a livello degli enteroci- CaraFeris-che chimico-fisiche del composto: o Conformazione isomerica -> L’isomero S dell’esperidina (si trova nei mir-lli di solito legata a zuccheri) è più biodisponibile dell’isomero R. Il Daflon, un farmaco composto da diosmina ed esperidina, è indicata per il traFamento delle varici per mantenere un buon tono vasale. o Peso molecolare -> I polimeri di proantocianne sono meno disponibili delle antocianine. o Solubilità -> La vitamina D ed A sono lipofile e vengono meglio assorbite: passano aFraverso la circolazione linfa-ca nel fegato e vengono incorporate nei chilomicroni o nelle VLDL per essere trasportate nella circolazione sanguigna. Le vitamine, ed in generale, i compos- idrofili invece possono passare a barriera solo tramite trasportatori come quello del colesterolo. Però per alcune vitamine ancora non si sa bene qualche trasportare venga u-lizzato. I polifenoli sono molto eterogenei: alcuni di ques- sono molto idrofili e difficilmente passano la membrana se non tramite trasportatori, mentre altri, come la quer-cina, sono lipofili e passano per trasporto passivo. I trasportatori si possono trovare nell’intes-no tenue (come quello dell’acido ascorbico, quello della riboflavina e quello dell’acido folico) o nell’intes-no crasso. Nel colon si trovano altri trasportatori e qui il composto è anche soggeFo alla biotrasformazione da parte della flora baFerica, cosa che non avviene nell’intes-no tenue. I trasportatori sono poco seleDvi, possono esserci fenomeni di compe-zione e sono saturabili. Il trasportatore degli anioni organici permeFe il trasporto di compos- organici anionici come la riboflavina o la bio-na. L’acido ellagico usa il trasportatore dei compos- organici anioni e può andare in compe-zione con FANS, diure-ci, ACE inibitori, beta laFamici. Oltre ai meccanismi che permeFono l’entrata dei compos- in cellula, esistono anche le ATP-binding casseFs sono delle pompe di efflusso presen- sulla membrana luminale dell’enterocita che si aDvano per riportare verso l’esterno un composto appena entrato nella cellula. Questo meccanismo diminuisce la concentrazione dei compos- in cellula. I polifenoli hanno una tendenza, se sono grandi, a legarsi alle proteine formando complessi insolubili, limitandone la biodisponibilità. In par-colare, possono legarsi alle proteine della matrice alimentare, all’albumina o alle proteine salivari. I polifenoli molto spesso sono presen- nella matrice vegetale come esteri lega- a porzioni zuccherine soFoforma di glicosidi: come glicosidi sono idrosolubili ma molto spesso a livello intes-nale il legame con lo zucchero si idrolizza liberando l’aglicone, la quale può venire diversamente assorbita in base alla sua idrofilia o lipofilia. Molto spesso la concentrazione di polifenoli presen- nella matrice cibo non è tale da permeFerne un buon assorbimento ed un effeFo terapeu-co. Inoltre, quando viene coinvolta la flora baFerica (il che succede quando l’aglicone arriva nel colon) l’efficienza di assorbimento è sempre ridoFa perché l’aglicone viene degradata in compos- aroma-ci semplici. 5 Una volta entra- nell’enterocita, i polifenoli sono subito soggeD a reazioni di biotrasformazione da parte del citocromo p450 ed a reazioni di coniugazione: hanno mol- gruppi ossidrili espos- ed è quindi facile l’aggiunta di un gruppo me-le, di acido glucoronico o di solfato. Quando passano poi per il fegato vengono ancora metabolizza- e raggiungono poi il sangue. La quota di composto inalterato è molto bassa da gius-ficarne un’azione biologica. La querce@na è un polifenolo che si può trovare nelle cipolle, nelle mele, nei mir-lli e nel peperone. Nella matrice vegetale è presente come glucoside: se il residuo è glucosio viene idrolizzato nel tenue, mentre se è ramnosio l’idrolisi avviene ad opera della flora baFerica. All’inizio si pensava che i polifenoli venissero sempre idrolizza- tra glicone ed aglicone e che questo fosse un passaggio essenziale per l’assorbimento. Studi successivi hanno dimostrato che in realtà questo non è sempre vero. Ad esempio, la querce-na vene assorbita anche come glucoside ed è anche in questa forma bioaDva: di conseguenza la concentrazione di compos- aDvo e funzionante può essere considerata maggiore. I faFori che ostacolano la biodisponibilità sono la quan-tà di partenza, la stabilità nel succo gastrico, le reazioni metaboliche, l’azione del microbiota intes-nale e le reazioni di efflusso operate dalle ATP-biding casseFs. Gli enzimi di fase 1, come il citocromo p450, non solo degradano i compos- bioaDvi ma alcuni possono avere un’influenza sugli enzimi quindi la co-somministrazione di alcuni di ques- compos- con i farmaci può alterare l’azione degli enzimi. Ad esempio, il succo di pompelmo con-ene un inibitore enzima-co, l’iperico è un aDvatore enzima-co che diminuisce la concentrazione di farmaci somministra- contemporaneamente e la sesamina aumenta la concentrazione di vitamina E perché interagisce inibendo gli enzimi. I nutraceu-ci, in vitro, si sono dimostra- avere effeD importan- purché si riesca a trovare la strategia per aumentarne la biodisponibilità favorendone l’assorbimento ed inibendone la degradazione. Questo effeFo si può oFenere meFendo in campo vari metodi: Modifica della solubilità del composto -> Alcune sostanze (come i sali biliari, surfactan-, acidi grassi e fosfolipidi) favoriscono l’assorbimento perché diminuiscono l’eccessiva lipofilia di alcune sostanze per evitare che il composto rimanga incastrato nel doppio strato della membrana. Allentamento delle giunzioni serrate tra le cellule endoteliali della parte intes-nale -> Alcune sostanze invece aumentano l’assorbimento perché allentano le giunzioni serrate tra le cellule endoteliali della parete intes-nale: è possibile farlo tramite dei chelan- del calcio che vanno a ridurre la quota di calcio extracellulare oppure tramite dei polisaccaridi di origine naturale come il chilosano. Bioenhancer -> Un’altra strategia molto usata è quella di accoppiare al composto considerato un bioenhancer: si traFa di compos- naturali che aumentano la biodisponibilità del composto preso in considerazione. Un bioenhancer può lavorare in 3 modi diversi: inibisce la pompa di efflusso, inibisce il citocromo P450 oppure regola la funzionalità del traFo gastrointes-nale. Un bioenhancer ideale deve essere non tossico, deve essere aDvo come bioenhancer a concentrazioni molto basse, deve essere facile da formulare, deve aumentare l’assorbimento del composto considerato, deve essere facilmente ed economicamente estraibile e purificabile e deve essere stabile nel tempo. La piperina è il bioenhancer più studiato e lavora inibendo il citocromo P450 o la pompa di efflusso per aumentare la biodisponibilità del nutraceu-co. È stata studiata la formulazione resveratrolo-piperina: grazie all’uso di questa combinazione i livelli sierici di resveratrolo nei topi risultano essere aumenta- anche più di 200 volte. Un’altra formulazione è piperina-curcumina. Questa combinazione si trova spesso in integratori ed in soggeD volontari sani può aumentare la concentrazione di curcumina di 2000 volte dopo la somministrazione orale. La piperina non è solo un bioenhancer ma vanta anche azioni biologiche perché ad esempio è un an-ossidante, an-infiammatorio ed an-allergico. Fitosoma -> Un'altra strategia è complessare il composto di riferimento con il fitosoma, ossia un veFore composto da fosfodie-lcolina proveniente dalla soia che complessa tramite un’interazione stechiometrica il composto bioaDvo incorporato (e non semplicemente lo con-ene come succede per il liposoma). o In commercio esiste una preparazione a base di fitosoma di curcuma (curcuma meriva): la concentrazione plasma-ca della curcuma passa dall’essere inesistente se non venissero usate queste tecniche, a livelli molto eleva- ed adegua- a gius-ficarne l’effeFo biologico. o Esiste anche il fitosoma di silibina, di catechine gallate o di Ginkgo biloba. Tecniche galeniche -> Si può incapsulare il composto in capsule a base di SHELLAC (una sostanza oFenuta dalla cu-na esterna di gambereD che permeFe di proteggere il composto bioaDvo dall’azione di succhi gastrici) oppure in matrici a lento rilascio come il METOCHEL o il METHOLOSE (derivano dalla cellulosa) per una cessione programmata del composto bioaDvo. 6  Lezione 03-11.04.2024 COMPOSTI BIOATTIVI DI ORIGINE NATURALE POLIFENOLI I polifenoli sono un gruppo eterogeneo di sostanze naturali (fino a 800 -pi diversi), dalla complessità molto variabile ma che appartengono tuD alla stessa famiglia perché hanno in comune l’anello fenolico. Alcuni hanno una struFura semplice come l’acido benzoico o i deriva- dell’acido cinnamico, mentre altri hanno delle struFure complesse coniugate con zuccheri, come i fitosteroli. I polifenoli sono possono classifica- in famiglie: Polifenoli Non Flavonoidi flavonoidi Acidi 6 sottofamiglie Stilbeni Lignani fenolici I polifenoli derivano dal metabolismo secondario della pianta. Le vie metaboliche che portano alla sintesi dei polifenoli sono comuni a tuD i polifenoli e sono la via dell’acido shickimico e la via del malonil-coA. La via dell’acido shickimico è la via che porta alla sintesi degli amminoacidi aroma-ci dalla fenilalanina grazie all’intervento della fenilalanina-amminoliasi con perdita di un gruppo amminico per oFenere l’acido cinnamico trans, dal quale si oFengono i deriva- dell’acido benzoico, dell’acido caffeico, altri fenil-propanoidi, le cumarine, i lignani e gli s-lbeni. La via del malonil-coA prevede la condensazione di 3 molecole di malonil-coA con l’acido cinnamico per portare alla formazione dei flavonoidi. È proprio dalla condensazione tra via dell’acido malonico e via dell’acido shickimico che si oFengono i calconi, i precursori della famiglia dei flavonoidi. È importante conoscere le vie di sintesi che portano alla produzione dei polifenoli perché, per produrre un integratore, si può agire favorendo la sintesi di alcuni compor- rispeFo ad altri, modificando terreno di coltura, condizioni clima-che, ambientali o gene-che. DERIVATI DELL’ACIDO BENZOICO Le molecole di polifenoli più semplici sono i deriva- dell’acido benzoico, come la vanillina e l’acido salicilico. La vanillina è presente nella vaniglia, mentre l’acido salicilico è presente in mol- fruD e vegetali, ha un’azione an-seDca, an-fungina, cheratoli-ca e viene usato per il traFamento locale topico di eczemi, iDosi o psoriasi. DERIVATI DELL’ACIDO CINNAMICO Nella pianta si trova sia la forma cis sia la forma trans dell’acido idrossicinnamico, le quali sono isomerizzate l’una nell’altra ad opera della luce. I deriva- dell’acido cinnamico si trovano in natura solitamente coniuga- con zuccheri, glucosidi o acido chinico (l’estere dell’acido caffeico con l’acido chinico è l’acido clorigenico). Un esempio di derivato dell’acido cinnamico è l’acido caffeico. Esso è abbondante nel caffè, dove si trovano anche fino a 350 mg di acido clorigenico se consideriamo una tazzina di caffè. L’acido clorigenico è importante per mantenere i gius- livelli di glucosio nel sangue, anche se l’EFSA non si è ancora espressa a riguardo. L’acido clorigenico può però dare delle interazioni farmacologiche aumentando l’effeFo degli ipoglicemizzan- orali usa- nella terapia del diabete oppure può inibire il riassorbimento di zinco a livello intes-nale. Spesso l’acido clorigenico viene aggiunto a vari integratori che mirano alla perdita di peso. Un altro derivato dell’acido cinnamico è l’acido ferulico, il quale si può trovare come tale o combinato con terpeni alcolici o steroli, creando così il gammaorizanolo. 7  CUMARINE Le cumarine sono dei benzopiranoni, i quali sono dei compos- di difesa per la pianta e dei quali si conoscono più di un migliaio di -pi divisi in tan-ssime specie. Le cumarine sono comparse per la prima volta nella Farmacopea Europea VII edizione 2014. Una fonte di cumarine è il Melilotus alba, noto anche come trifoglio odoroso. Questa pianta venne usata nell’OFocento come mangime per animali, ma poco dopo si diffuse un’epidemia emorragica nel bes-ame: durante l’essicazione, infaD, la pianta veniva contaminata da un fungo della specie Aspargillus che aDvava reazioni fermenta-ve trasformando le cumarine in dicumarolo, il quale è noto per causare emorragie interne nei mammiferi. Dal dicumarolo l’industria farmaceu-ca ha sinte-zzato il Warfarin, uno degli an-coagulan- più usa-. LIGNANI I lignani sono compos- da 2 unità di fenilpropano, il quale polimerizza e funge da matrice per le microfibre di cellulosa donando robustezza al fusto della pianta. I semi di lino sono delle fon- molto ricche di lignani. STILBENI Tra gli s-lbeni, il più noto è il resveratrolo che è prodoFo dalla buccia degli acini dell’uva della Vi-s vinifera ed è il responsabile del colore rosso del vino. Il paradosso francese dice che più vino rosso si beve più si è proteD dallo sviluppo di malaDe coronariche. FLAVONOIDI I flavonoidi sono una grande famiglia di polifenoli divisa in soFofamiglie che hanno in comune un nucleo flavanico composto da due anelli uni- da un ponte carbonilico che forma il terzo anello ciclizzando con l’ossigeno. I flavonoidi vengono divisi in 7 famiglie in funzione del grado di ossidazione sull’anello C. All’interno di ogni soFofamiglia ci sono vari compos- che si differenziano per il numero e l’arrangiamento dei gruppi ossidrilici presen- sull’anello A e B. Di solito sono presen- nella pianta come glicosidi coniuga- con diversi zuccheri, ma non sempre (le catechine non lo sono). In un vegetale si possono trovare flavonoidi appartenen- a diverse famiglie e lo stesso flavonoide può essere presente in diversi vegetali. Ad esempio, la querce-na è presente nella cipolla e nella mela. Il licopene è contenuto nel pomodoro, ma anche in altri alimen-. I flavonoidi svolgono tan-ssime funzioni nella pianta: Servono per la colorazione (giallo, blu, rosso, arancione). I flavoni sono incolori alla nostra vista ma sono invece percepi- dagli inseD impollinatori. I tannini hanno proprietà astringen- e fanno si che la pianta riesca a difendersi da predatori od inseD nocivi. Sono importan- nella fotosintesi. Hanno un’azione an-ossidante per la protezione nei confron- di luce UV. 8  PROPRIETA’ DEI POLIFENOLI I polifenoli sono no- per avere tante proprietà, anche se solitamente alcuni compos- hanno specifiche funzioni che altri compos- non hanno: EffeCo Note An-ossidante In generale l’effeFo principale dei flavonoidi è l’azione an8ossidante come scavenger. Il potere an-ossidante della molecola dipende dal numero di anelli fenolici (dove il gruppo ossidrile può cedere l’idrogeno o l’eleFrone, delocalizzare la carica sull’anello aroma-co e stabilizzarlo), dal numero e dalla posizione dei gruppi ossidrili e dai doppi legami. Le varie molecole, quindi, possono avere potenza diversa come an-ossidan-. An-baFerico La querci-na ha azione an-baFerica perché inibisce l’aDvità della DNA girasi di E.coli. L’acido gallico e l’acido ferulico sono an-baFerici perché inibiscono la formazione della membrana del baFerio. L’ECGC (epigallocateningallato) è presente in grandi quan-tà del thè verde ed inibisce la formazione del film di E.coli rendendolo più vulnerabile ad un agente an-baFerico. Le catechine del thè verde inoltre stabilizzano lo strato di muco a livello intes-nale impedendo il contaFo dei baFeri con gli enteroci-. -> Vari studi hanno analizza- l’aDvità an-baFerica di ques- compos-. Alcuni hanno dimostrato che è dovuta all’interazione dei compos- con la parete del baFerio inibendo la formazione di pep-doglicano. Altri studi hanno osservato che la querce-na è in grado di inibire un enzima importante per la sintesi di proteine indispensabili per il baFerio. Si è anche visto che i tannini aumentano o diminuiscono espressione di proteine di Pseudomonas. An-infiammatorio L’effeFo an-infiammatorio è dovuto ad un’azione specifica di alcuni flavonoidi. Essi inibiscono la ciclossigenasi, un enzima coinvolto nella cascata dell’acido arachidonico che porta alla produzione di prostaglandine, e la lipossigenasi impedendo la produzione di leucotrieni. Alcuni flavonoidi hanno dimostrato inibire la via NF-kB. Epigene-co Alcuni polifenoli, la curcumina ed il sulforafene hanno un’azione epigene-ca. La teoria che l’alimentazione influenzi l’espressione genica è alla base delle teorie evoluzionis-che: aFraverso l’alimentazione l’uomo assume dei compos- che modulano l’espressione dei propri geni. Il licopene o l’ECGC inibiscono la me-lazione del DNA andando a modulare l’espressione genica. Sul sistema Questo effeFo può esprimersi in vari modi: la querce-na ha proprietà an-aggregan-, mentre cardiovascolare alcuni polifenoli presen- nel cioccolato o nelle spezie inibiscono l’ossidazione lipidica e delle LDL-colesterolo garantendo l’integrità delle pare- dei vasi sanguigni. Alcune spezie ed alcuni processamen- nel cibo (come la marinatura) bloccano la produzione dei prodoD della reazione di Maillard. Uno dei bersagli biologici dei flavonoidi, del resveratrolo e dei flavoni presen- nella soia è l’ossido nitrico sintasi endoteliale, l’enzima deputato alla sintesi del monossido di azoto, il quale ha proprietà vasodilatan- perché l’NO a livello della parete vascolare aDva la guanilato ciclasi, proprietà an-ipertensive ed an-aggregan- in quanto è in grado di aDvare l’aggregazione piastrinica. Sul sistema I flavonoli migliorano le funzionalità celebrali e le performane cogni-ve. Degli studi hanno nervoso centrale confermato che alcuni flavanoli possono prevenire lo sviluppo di malaDe neurodegenera-ve come l’Alzheimer. An-cancro A tal proposito sono sta- studia- licopene e querce-na. L’azione an-tumorale è dovuta a 2 azioni: un’azione disintossicante (chelano metalli pesan- che possono portare allo sviluppo di tumori e detossificano da xenobio-ci) e un’azione regolatrice dei segnali tra cellule ed ambiente cellulare circostante. Apigenina L’apigenina è un flavone presente quasi esclusivamente nei cereali. Quercetina La querce-na è un flavonolo presente nelle cipolle, nei broccoli, nelle mele. Vanta diverse proprietà. 9 Uno studio ha osservato l’effeFo an-ipertensivo della querce-na nell’animale, effeFo che compare già a bassissime dosi somministrate di composto (1 mg/kg somministrato per via endovenosa). Si è osservato che nel sangue si trova principalmente il derivato glucorinato della querce-na ed è proprio questo derivato che vanta l’effeFo an-ipertensivo perché funge da metabolita di trasporto nella circolazione e, a livello delle cellule muscolari lisce, libera l’aglicone ed agisce aDvando la proteina chinasi C. Si è osservato che la querce-na ha anche un effeFo an-tumorale. Studiando un campione di popolazione in correlazione con lo s-le di vita e l’alimentazione, per alcuni tumori vi è un rapporto con l’assunzione di alimen- ricchi di querce-na. L’azione an-tumorale è dovuta all’inibizione di alcuni faFori di crescita, all’inibizione di Nf-KB e all’aumento dell’apoptosi delle cellule tumorale. Tra le proposte terapeu-che vi è quella di affiancare l’assunzione di integratori contenen- querce-na alla terapia an-tumorale convenzionale. La querce-na ha anche effeFo an-infiammatorio legato all’inibizione delle citochine proinfimmatorie e di chinasi che normalmente favorirebbero lo stress infimmatorio. Isoflavoni Gli isoflavoni sono deD anche fitoestrogeni perché hanno struFura simile all’estradiolo. Esistono due isoflavoni: La genisteina ha un’alta affinità per il receFore beta degli estrogeni ed un’aDvità simile a quella dell’estradiolo. La daidzeina ha una debole affinità per receFore alfa e per il receFore beta, anche se è maggiore per il receFore beta che per quello alfa. -> Vi è una certa seleDvità di azione. Gli isoflavoni sono dei compos- contenu- nella soia, dove si trovano coniuga- a zuccheri. A livello dell’intes-no l’aglicone si libera e, ad opera della flora baFerica, viene trasformata in equolo. Non tuFe le donne metabolizzano allo stesso modo la daidzeina: le donne asia-che sono elevate produFrici di equolo, al contrario delle donne occidentali. Di conseguenza saranno diversi gli effeD che gli isoflavoni hanno sulle diverse popolazioni. I fitoestrogeni si legano al receFore, aumentano la sintesi della proteina deputata al trasporto degli ormoni sessuali ed inibiscono l’aromatasi che converte gli endogeni in estrogeni. I fitoestrogeni hanno un effeFo an-tumorale perché riducono l’incidenza dello sviluppo di tumori ormone-dipenden-. Uno studio del 1998 ha messo a confronto la dieta orientale con la dieta occidentale: in Asia l’assunzione giornaliera di isoflavoni arriva fino a 150 mg, mentre nella popolazione occidentale non supera mai i ¾ mg al giorno. Analizzando l’incidenza del tumore alla mammella in donne giapponesi che erano migrate alle isole Hawaii si nota che il rischio aumenta di 3 volte nella prima generazione e di 4/5 volte nelle generazioni successive. I fitoestrogeni hanno anche effeD sul sistema cardiovascolare perché riducono l’ossidazione delle LDL e la quan-tà di colesterolo circolante. I fitoestrogeni proteggono anche dal rischio di osteoporosi perché aumentano la densità minerale ossea inibendo il riassorbimento di calcio e di fosforo da parte dell’osso. Flavanoli/Catechine Le catechine si trovano nel thè verde, nel cioccolato, nel vino rosso, nei fruD di bosco. Le catechine possono polimerizzare a creare i tannini. Quando si parla di catechine si fa riferimento sempre al thè verde perché è molto ricco di catechine. I maggiori polifenoli estraD dal the verde sono l’epicatechina, l’epigallocatechina, l’epicatechin-gallato e l’epigallocatechin-gallato. Il 25%- 30% del peso secco delle foglie di thè verde è composto da catechine, le quali rappresentano più del 80% dei polifenoli del thè verde. Una differenza rispeFo a tuD gli altri flavonoidi è che le catechine non sono glicosilate: la maggior parte delle catechine trasportate nel sangue sono presen- soFo forma di deriva- come solfa- e glucorina-, e dopo mezz’ora dalla somministrazione si ha il picco plasma-co con un’emivita è di 6-10 ore. Le catechine hanno un’azione an-ossidante grazie ai numerosi gruppi ossidrilici. Svolgono questa azione come scavenger e induFore dell’aDvità di cer- enzimi an-ossidan- endogeni che proteggono dallo stress ossida-vo. Le catechine hanno anche un’azione an-nfiammatoria perché inibiscono la ciclossigenasi e la lipossigenasi. Inoltre, tengono soFo controllo i livelli di colesterolo e di glucosio nel sangue. 10 Sembra che le catechine abbiano anche un effeFo sulla regolazione delle prestazioni cogni-ve. È stato recentemente condoFo uno studio su 60 anziani per studiare l’effeFo delle catechine presen- nel cacao, soFoforma di cioccolato fondente e cioccolato al laFe. Da uno studio bromatologico iniziale si è notato che la differenza tra cioccolato fondente e al laFe sta proprio nella diversa quan-tà di flavonoidi: il cioccolato fondente con-ene circa 16 volte la quan-tà di catechine presente nel cioccolato al laFe. Le persone sono state osservate analizzando la performance cogni-va. Si è visto che, valutando l’execu-ve func-on, un soggeFo che ha assunto cioccolato fondente ha, due ore dopo l’assunzione, una performance sta-s-camente superiore rispeFo a chi ha assunto cioccolato dolce. Si sono inoltre notate in ques- soggeD una riduzione della pressione plasma-ca, un aumento del flusso ema-co mediato da vasodilatazione ed un aumento del flusso ema-co celebrale. Oltre a ciò, si notano modulazione della plas-cità neuronale, inibizione della neuroinfiammazione ed un aumento di BDNF. Antocianine ed Antocianidine Le antocianine e le antocianidine (forma glicosilata delle antocianine) sono responsabili della colorazione rossa-blu di fruFa (in par-colare mir-lli) e verdura. Alcuni trial clinici hanno osservato che ques- compos- hanno un effeFo sul sistema nervoso centrale a livello di sviluppo cogni-vo e regolazione dell’umore. Si osserva un aumento del flusso ema-co mediato da una vaso dilatazione concentrazione-dipendente: l’effeFo non è casuale e secondario ma è l’azione specifica del composto. Uno studio in cui alle persone veniva somministrata una porzione di 160 grammi di mir-lli ha notato un aumento dell’aFenzione e delle funzioni esecu-ve sia nelle persone giovani sia nelle persone anziane. Un altro lavoro ha dimostrato che le antocianine hanno un effeFo posi-vo sul SNC grazie alla loro azione an-nfiammatoria, inibente dell’inflammasoma, proteDva della microglia e delle cellule endoteliali. Flavononi I flavononi, come l’espere-na e la naringeninia, si trovano negli agrumi, nei carciofi e nell’origano. È stato notato che i flavononi hanno un effeFo sul sistema nervoso centrale. È stato condoFo uno studio sulle prestazioni cogni-ve somministrando in persone adulte succo d’arancia. Si è notato che dopo 6 ore dall’assunzione del succo lo score globale di prestazione è aumentato. Si è quindi concluso che l’assunzione di un bicchiere di succo d’arancia per 8 seDmane migliora la memoria. Lezione 04- 12-04.2024 ALTERAZIONE REDOX E SOSTANZE AD ATTIVITA’ ANTIOSSIDANTE Gli unici compos- bioaDvi ad aDvità an-ossidante approva- dall’EFSA sono la vitamina E, la vitamina C, la riboflavina, il selenio, il rame e lo zinco. Gli unici polifenoli che hanno ricevuto un claim come sostanze ad aDvità an-ossidante sono quelli presen- nell’olio di oliva perché si è osservata la loro capacità di proteggere dall’ossidazione delle LDL. L’EFSA afferma che non è gius-ficato vantare per un cibo o un integratore un’azione an-ossidante. Sarebbe meglio parlare di protezione delle cellule dallo stress ossida-vo, perché l’aDvità an-ossidante non è sempre un benefico salutare, dipende dalle condizioni in cui la molecola di trova, è da affidare ad una singola molecola che agisce da scavenger ossidandosi e chi ha rivendicato l’effeFo non ha fornito nessuna relazione causa-effeFo. PRODUZIONE FISIOLOGICA DI RADICALI LIBERI Ci sono delle condizioni fisiologiche in cui il nostro organismo produce radicali liberi dell’ossigeno: 1. Nel mitocondrio, nella catena respiratoria, c’è un passaggio di eleFroni che porta alla formazione, partendo dall’ossigeno, di acqua e di radicali liberi, i quali vengono rilascia- dal mitocondrio nel citoplasma cellulare come prodoD di scarto. Se però il mitocondrio è sano, la produzione di radicali è contenuta e controllata grazie all’intervento di enzimi che detossificano l’ambiente cellulare dai radicali libri presen- (SOD, catalasi, gluta-one perossidasi). Il mitocondrio stesso può essere lui stesso un target dei radicali liberi che possono danneggiare il mitocondrio rendendolo meno efficiente. 2. Nella cellula ci sono una serie di reazioni redox che, grazie al lavoro di specifici enzimi, producono radicali liberi. Anche le sostanze esogene che introduciamo nell’organismo, come farmaci od alcool, vengono metabolizzate in radicali liberi. 3. Durante il processo infiammatorio i leucoci- usano i ROS per uccidere virus e baFeri. -> A volte la produzione di ROS da parte del nostro organismo è necessaria e funzionale. 11 Gli enzimi produFori di radicali liberi nel nostro organismo sono: I radicali liberi sono sempre dannosi? I radicali liberi possono essere considera- sia con una connotazione posi-va che con una connotazione nega-va. Posi-va -> o I leucoci- u-lizzano ROS per uccidere i patogeni nei processi di difesa dell’organismo. o I ROS e i radicali liberi dell’azoto vengono usa- come molecole segnale (ad esempio nella fosforilazione per i ROS o nella nitrosilazione per i RNS). -> La nitrosilazione è una reazione reversibile (ci sono degli enzimi che denitrosilano nel nostro organismo) che permeFe di aDvare delle vie segnale. o I ROS promuovono l’espressione di geni che sinte-zzano molecole ad azione an-ossidante. o I ROS vengono usa- nella long terminal potenta-on nella comunicazione neuronale a livello del SNC. o I radicali liberi dell’azoto hanno funzione vasodilatante a livello cardiovascolare. Nega-va -> o I radicali liberi sono dannosi se si legano a macromolecole, proteine, acidi nucleici o grassi alterandone la conformazione tridimensionale, fondamentale affinché la proteina svolga la sua normale funzione. -> Sulle proteine il perossinitrito può aFaccare i residui -rosinici, il nitrogeno diossido può invece aFaccare cisteine, i radicali dell’ossigeno possono ossidare degli amminoacidi formando il carbonile. Sul DNA i ROS aFaccano le basi ossidandole. o L’alterazione redox può alterare il normale funzionamento del SI e si rischia che la normale aDvazione del sistema immunitario si trasformi in un processo infiammatorio cronico. CASCATA RADICALICA I radicali liberi si creano nel nostro organismo con una certa successione: 1. La SOD governa la reazione di dismutazione dell’anione superossido convertendolo in acqua ossigenata. 2. In condizioni emergenziali, l’acqua ossigenata è soggeFa all’azione della catalasi, la quale interviene a grande velocità quando c’è un eccesso di acqua ossigenata. 2. In condizione fisiologiche, l’acqua ossigenata è soggeFa all’azione della gluta-one perossidasi, la quale detossifica anche dai perossidi organici. Richiede selenio come cofaFore. Gli enzimi ad azione detossificante lavorano quindi a cascata ed insieme: se uno degli enzimi non funziona bene, tuFo il sistema viene meno. Un esempio di malfunzionamento della via an-ossidante è la trisomia 21: sul cromosoma 21 si trova anche il gene codificante per la SOD1, quindi, in questa patologia, vengono prodoFe una grande quan-tà di SOD1 ed una grande quan-tà di radicali liberi, i quali causano i danni cogni-vi perché i radicali liberi non riescono ad essere smal-- dalla catalasi presente in quan-tà insufficiente. L’acqua ossigenata può essere soFoposta nel nostro organismo a 2 diversi reazioni: Fenton reac-on -> L’acqua ossigenata si combina con il ferro 2+ dando dei radicali ossidrilici. Reazione di Haber Weiss -> L’acqua ossigenata si combina con l’anione superossido dando dei radicali ossidrilici. Nelle cellule l’acqua ossigenata si forma come prodoFo primario della riduzione dell’ossigeno da parte di numerose ossidasi. È molto diffusibile e stabile. A basse concentrazioni è però anche un secondo messaggero: non si deve pensare di detossificare completamente l’organismo dall’acqua ossigenata ma bisogna combaFerne le alte concentrazioni che possono arrecare danni alla cellula. ANTIOSSIDANTI Gli an-ossidan- possono essere classifica- secondo vari criteri: An-ossidan- endogeni/enzima-ci -> SOD, catalasi, perossidasi An-ossidan- esogeni/chimici -> GSH, vitamine, sostanze AO simil-vitaminici An-ossidan- liposolubili o idrosolubili 12 L’EFSA ri-ene che anche lo zinco e il rame siano an-ossidan- perché ques- minerali sono presen- in enzimi deputa- all’azione an-ossidante: la GSH necessita del selenio, mentre la SOD necessita dello zinco o del rame. Importante è la localizzazione subcellulare. Esistono 3 diversi -pi di SOD prodoFe da geni diversi e localizzate in zone cellulari differen- e 6 isoforme diverse di catalasi localizzate anch’esse in diversi scompar- cellulari. La vitamina E ed i betacaroteni, che sono liposolubili, stanno nelle membrane cellulari per proteggere dalla lipossidazione. Anche la gluta-one perossidasi esiste in 3 isoforme: la 3 si trova in zone extracellulari come il plasma, mentre la 1 e la 2 si trovano nella cellula. La caraFeris-ca che una molecola ha come an-ossidante è una proprietà chimica, non biologica. -> Una sostanza con aDvità an-ossidante non necessariamente protegge le cellule dallo stress ossida-vo perché un composto inserito in un diverso contesto (es. pH neutro) può subire una modificazione che gli fa perdere l’azione da an-ossidante. Un’azione di protezione nei confron- della produzione di ROS e RNS viene descriFa come redox omeostasi. L’azione come an-ossidante può essere esplicata in vari modi: Scavenger -> Lo scavenger agisce donando un eleFrone o un idrogeno al radicale per stabilizzarlo e a sua volta si autostabilizza delocalizzando su sé stesso il radicale che ha formato. o Gli an-ossidan- idrogeno-donatori neutralizzano i radicali perossilici donando un atomo di idrogeno. -> La reazione di idrogeno donazione è governata dalla costante cine-ca di velocità per la reazione di iniziazione. Questa reazione può avvenire solo se l’energia di dissociazione del legame di dissociazione del legame dell’an-ossidante è minore di quella del prodoFo che si forma. Questa energia è una misura della bontà dell’an-ossidante. I polifenoli sono tra i più comuni an-ossidan- idrogeno-donatori e, donando l’idrogeno, il radicale che si forma si stabilizza per delocalizzazione della carica sulla molecola. Anche i carotenoidi sono degli oDmi an-ossidan- donatori di idrogeno. Possono disaDvare i perossidi radicali aFraverso la donazione di un idrogeno allilico formando un radicale caretonoide stabilizzato grazie alla traslocazione di carica. Kin dipende da: -> -> Non tuD i polifenoli hanno la stessa efficienza di scavenger perché dipende molto dai sos-tuen- in orto ed in para. FaHori energe8ci L’energia di dissociazione del legame (BDE) dei fenoli dipende dai sos-tuen- presen- sull’anello aroma-co, sopraFuFo nelle posizioni orto e para. Se i sos-tuen- sono eleFron-aFraFori stabilizzano il fenolo, conferiscono un’alta BDE e saranno meno efficien- a donare l’idrogeno. Al contrario un composto fenolico in cui in orto ed in para ci sono dei gruppi eleFron-donatori, destabilizzano il fenolo di partenza e stabilizzano il radicale, donano una BDE più bassa e saranno più efficien- a donare l’idrogeno. FaHori sterici Maggiore è l’ingombro sterico in orto, minore è Kin. La possibilità che avvenga un trasferimento di idrogeno dipende dalla probabilità che il radicale ur- ed interagisca con il gruppo fenolico. Se c’è un ingombro sterico di mezzo, questa probabilità diminuisce: un ingombro sterico in orto, quindi, riduce l’efficienza di scavenger da parte del gruppo fenolico. A parità di BDE l’ingombro in orto diminuisce notevolmente Kin. o Gli an-ossidan- donatori di eleFrone possono inibire il processo perossida-vo trasferendo un eleFrone al radicale perossile trasformandosi in radicale ca-onico e formando sul radicale un anione perossile. Un esempio di an-ossidan- donatori di eleFroni sono i carotenoidi. Il betacarotene può però trasformarsi da an-ossidante a proossidante -> Uno studio condoFo in fumatori che facevano uso di supplementazione di betacarotene ha osservato che, in eccesso, i betacaroteni avevano più un effeFo deleterio che proteDvo proprio perché la loro aDvità da proossidante superava quella da an-ossidante. Il radicale ca-onico del betacarotene viene neutralizzato grazie anche alla presenza della vitamina C presente nel nostro organismo ma in soggeD for- fumatori i livelli di vitamina C erano molto caren- e il carotene radicalico non riusciva ad essere neutralizzato. EffeFo simile si ha anche in eccesso di vitamina E: si pensava che una supplementazione di vitamina E in soggeD con malaDe neurodegenera-ve potesse essere posi-va, ma in realtà si è notato che la vitamina E, se in eccesso, diventa proossidante. Chelante preven8vo naturale o farmacologico -> Ques- an-ossidan- giscono a monte impedendo la produzione di radicali liberi. Alcuni chelan- di metalli di transizione o polifenoli agiscono chelando e soFraendo metalli che possono indurre una cascata radicalica (ad esempio il ferro). Agen8 di ritardo -> Ritardano la formazione di radicali liberi. 13  Quali sono le caraCeris@che di un an@ossidante ideale? Un an-ossidante ideale dovrebbe possedere le seguen- caraFeris-che: Þ Stabilità all’aria. Þ Possedere una costante di iniziazione molto maggiore rispeFo alla costante di propagazione. Þ Assenza di tossicità. Þ Stabilità del suo radicale. La vitamina E è uno degli an-ossidan- ideali perché soddisfa queste caraFeris-che ed inoltre ha un ridoFo ingombro sterico, ha sos-tuen- eleFron-donatori in posizioni orto e para, ha una buona lipofilia ed un peso molecole adeguato. MODULAZIONE DELLA REDOX OMEOSTASI La redox biology si interessa di indagare l’equilibrio tra tono neutrofilo ed eleFrofilo nel nostro organismo: in una condizione di equilibrio si parla di redox omeostasi. La redox omeostasi coinvolge una serie di enzimi e faFori di trascrizione, che hanno il compito di controllare e regolare in maniera fine la presenza di radicali nel nostro organismo, i quali vengono con-nuamente prodoD nel nostro organismo; quindi, la redox omeostasi è un processo altamente dinamico. Si parla di alterazione dell’equilibrio tono eleFrofilo/nucleofilo quando le reazioni deputate a tenere soFo controllo il tono eleFrofilo vengono meno, con conseguente aumento della quan-tà di ROS e RNS. EffeDvamente è facile che si presen- questa alterazione perché noi andiamo con-nuamente a contaFo con sostanze esogene pericolose ed inquinan-. Inoltre, con l’invecchiamento gli enzimi perdono di efficacia e può verificarsi un accumulo di ROS contribuendo allo sviluppo di malaDe cardiovascolari, Parkinson o tumori. Quando si parla di modulazione della redox omeostasi si deve dis-nguere tra: Þ Enzimi di fase 1 (SOD, catalasi, GSH) che sono presen- e subito intervengono a neutralizzare l’eccesso di radicali liberi. Þ Enzimi di fase 2 (deD anche enzimi di detossificazione) che entrano in gioco più tardi perché vengono prodoD grazie all’aDvazione del faFore di trascrizione Nrf2. -> Nrf2 si trova nel citoplasma legato alla proteina Keap1, una proteina presentante delle cisteine facilmente ossidabili e molto sensibili al tono eleFrofilo del citoplasma. Quando queste cisteine vengono ossidate Keap1 cambia conformazione, si stacca da Nrf2, il quale trasloca nel nucleo dove si lega a sequenze consenso e permeFe la trascrizione di enzimi coinvol- nella redox omeostasi come K01, SOD, catalasi e GSH. Le sostanze naturali che ventano la proprietà di proteggere le cellule dal danno ossida-vo sono in grado di aDvare l’aDvità di Nrf2 aumentando il tono eleFrofilo della cellula: questo effeFo viene deFo paraorme-co. L’ormesi è quel fenomeno per il quale dosi subtossiche di una sostanza inducono un tono eleFrofilo soFoforma di danno subtossico ed aDvano il sistema di Nrf2 a produrre enzimi di fase 2 pron- a lavorare quando la concentrazione di ROS e RNS sono in eccesso: la cellula risulta quindi allertata affinché, quando arriva un danno vero e proprio, essa possa difendersi in modo più efficiente. I compos- che agiscono in questo modo sono i glucosinola-, i curcuminoidi ed i ferula-. Lezione 05 – 24.04.2024 CURCUMINOIDI La curcuma è una pianta erbacea perenne rizomatosa che appar-ene alla famiglia delle Zingiberacee. Ne esistono tante varietà ma non tuFe hanno proprietà benefiche: la varietà più importante è la Curcuma Longa. La droga sono i rizomi, compos- al 40% da amido, per il resto da proteine, grassi e un 4% di olio essenziale (anch’esso è uno dei prodoD di processamento della Curcuma e vanta proprietà benefiche). I compos- della Curcuma Longa no- per avere proprietà benefiche sono i curcuminoidi, dei polifenoli. Quando si parla di curcuminoidi però non si sta parlando di un solo e unico composto, bensì si vanno a traFare 3 -pi di compos- no- come curcumina1, curcumina2 e curcumina3. La curcumina 2 e 3 sono deriva- demetossici della curcumina1. La curcumina1 è nota anche come diferuloilmetano, rappresenta il 70% del curcuminoide e deriva dalla condensazione di due molecole di acido ferulico. La curcumina2 è nota anche come demetossicurcumina. 14  La curcumina3 è nota anche come bisdemetossicurcumina. A ques- 3 compos- si aggiunge, in piccolissime tracce, la presenza di ciclocurcumina. La frazione vola-le della curcumina è invece composta da alfaziziberene (un sesquiterpene vola-le) e da bisavolene. La curcumina presenta delle caraFeris-che chimico-fisiche da tenere in considerazione: È insolubile in acqua ma solubile in un solvente apolare. Ha una temperatura di fusione pari a 180°. Ha un alto peso molecolare. Ha una -nta gialla a pH acido ed una tonalità rosso bruno a pH basico. -> Il fenomeno è dovuto alla tautomeria cheto-enolica che si manifesta a diversi pH: a pH acido prevale la forma cheto, la quale è più liposolubile e stabile, mentre a pH basico prevale la forma enolica, molto instabile e si degrada facilmente tramite: o Reazioni di auto-ossidazione a formare bicilopentadione, il quale ha diverse proprietà farmacodinamiche e farmacocine-che rispeFo alla curcumina originaria. o Reazioni di idrolisi creando acido ferulico, aldeide ferulica ed acido vanilico. o Reazioni di degradazione e decomposizione in ambiente acido. La conservazione della polvere è quindi fondamentale e spesso si usa aggiungere agen- an-ossidan- come la vitamina C per evitare che la forma cheto si trasformi in enolo. La curcumina è composta da un anello fenolico con un gruppo eleFro aFraFore in orto. L’OH del fenolo e i gruppi chinoni possono fungere da donatore di un atomo di idrogeno o di eleFroni rendendo quindi il composto un an-ossidante scavenger. L’azione come an-ossidante è favorita dal faFo che i curcuminoidi abbassano il grado di infiammazione. ESTRAZIONE Una volta polverizzata, la radice viene faFa subito bollire per mezz’ora (per eliminare l’amido che compone la maggior parte della radice), dopo di che essiccata e conservata. Il successivo processo di estrazione serve per estrarre i curcuminoidi. Il metodo più classico di estrazione è l’estrazione con solvente e avviene in due passaggi: 1. Si esegue una prima estrazione con esano oFenendo un olio resina di curcumina che con-ene curcumine al 37- 55% e fino al 25% di oli vola-li. 2. L’olio resina di curcumina subisce poi una seconda estrazione con metanolo. 3. Segue una purificazione con cristallizzazione fino ad oFenere prodoFo con curcuminoidi al 95%. -> Il prodoFo è di colore giallo brillante e liposolubile perché prevale la forma cheto della curcumina. Sul prodoFo è possibile eseguire delle prove di purezza: ad esempio se la polvere viene sciolta in etanolo presenta un colore giallo, mentre se viene addizionata di acido fosforico vira al verde ed è luminescente. In realtà l’estrazione con solven- ha una resa molto bassa e porta ad un prodoFo di qualità medio-bassa; quindi, sono sta- messi appunto degli altri processi di estrazione: Estrazione con radiazioni ultrasoniche -> PermeFe di raggiungere una resa del 40%, u-lizza solven- acquosi a temperatura ambiente, si traFa di un processo molto rapido e semplice e permeFe di ges-re tanto materiale, mo-vi per cui è il -po di estrazione più usato in ambito industriale. Inoltre Estrazione con CO2 supercri-ca -> PermeFe di raggiungere una resa del 70%, ma le microonde sono poco industrializzabili e non è possibile ges-re grandi quan-tà di materia. METABOLISMO IN VIVO La curcumina ha una bassa biodisponibilità (il 70% della dose viene escreta con feci): lo scarso assorbimento è dovuto a: pH basico dell’intes-no al quale prevale la forma instabile enolica del composto, Scarsa lipofilia del composto, Alto peso molecolare del composto. 15 Il 30% della curcumina che risulta biodisponibile nel nostro organismo viene assorbita a livello dell’intes-no tenue, dove, tra l’altro, può fungere da substrato per la flora baFerica intes-nale e venire degradata (i metaboli- così oFenu- possono avere degli effeD nel nostro organismo). Dall’intes-no la curcumina raggiunge poi il colon. Qui la curcumina subisce reazioni di fase 2, come solfatazione e glucoronazione, e i metaboli- così crea- vanno poi in circolo. Dal colon la curcumina si sposta poi nel fegato, dove viene idrossilata ad esaidrocurcumina e tetraidrocurcumina: la maggior parte delle azioni deputate alla curcumina sono aFribuibili a ques- due metaboli-. Infine, la curcumina viene escreta con le urine come derivato solfato e come glucoride. La metabolizzazione è quindi fondamentale per la curcumina e le permeFe di svolgere nel nostro organismo le azioni per le quali sembra essere benefica. È stato condoFo uno studio sui raD che ha dimostrato la scarsa biodisponibilità della curcumina. Somministrando all’animale per via orale dosi di 15 mg/kg di curcumina, la quota che si ritrovava nella circolazione sistemica era intorno a 0,04 ug/mL. In maniera simile, anche somministrando curcumina per via endovenosa la dose che si ritrova in circolo era comunque estremamente bassa. Lo studio dimostra quindi che, a prescindere dalla via di somministrazione, la curcumina subisce comunque un grande metabolismo epa-co, causando quindi una dras-ca diminuzione della quota di composto che si può trovare in circolo. Studi sull’uomo hanno evidenziato che con dosaggi di 2-12 mg/die di curcumina non si raggiungono livelli plasma-ci maggiori di 50 ng/ml, una quota molto bassa. In generale studi di farmacocine-ca riguardo alla curcumina sono molto limita- e condoD sempre su pochi soggeD perché non richies- per l’approvazione dell’ipote-co nutraceu-co. In commercio esistono varie preparazioni di curcumina al fine di migliorarne l’assorbimento: Combinazione con piperina: permeFe di aumentare la biodisponibilità della curcumina anche più di 150 volte e l’emivita. In queste formulazioni la piperina è quan-ta-vamente 1000 volte superiore alal curcumina. Combinazione con ciclodestrine: la curcumina, in assenza di un solvente apolare, crea dei complessi con le ciclodestrine. Combinazione con un supporto lipidico: a tale proposito è noto il Golden Milk, una bevanda a base di laFe di soia o di laFe vaccino in cui si aggiunge della pasta di curcuma creata con curcuma e pepe nero. Combinazione con menegilassina: permeFe di aumentare i livelli plasma-ci e l’emivita della curcumina. EFFETTI E MECCANISMI BENEFICI Dal 2000 al 2022 sono sta- pubblica- mol- studi riguardo i curcuminoidi su PubMed. Ques- studi hanno dimostrato che la curcumina può essere considerata un agente mul- target, anche se alcuni nessi sono più consolida- rispeFo ad altri. Effe$o Note An#nfiammatorio L’azione an-infiammatoria della curcumina è dovuta: All’influenza sulla via di NFKB e NRF2 -> NFKB è un faFore di trascrizione che, in condizioni fisiologiche, è legato ad una proteina che lo traDene nel citoplasma, mentre, quando NKFB viene aDvato, il complesso cambia conformazione, NFKB si dissocia dalla proteina inibitoria e trasloca nel nucleo dove si lega a sequenze consenso dul DNA con il fine di trascrivere dei geni coinvol- nell’infiammazione e aDvan- l’INT- 1, INT-6 e TNFalfa. NFKB è coinvolto anche nell’apoptosi e nella regolazione del ciclo cellulare. La curcumina riduce l’espressione e l’aDvazione di NFKB: questa inibizione blocca il processo infiammatorio e la progressione del ciclo cellulare (questo aspeFo è importante nei tumori, infaD la curcumina viene considerata chemopreven-va). All’inibizione della cascata dell’acido arachidonico. All’inibizione della COX1 e COX2 con blocco della cascata delle prostaglandine. All’inibizione della lipossigenasi con blocco della produzione di leucotrieni. Mol- studi (ma su pochi pazien-) sono sta- faD riguardo all’applicazione della curcumina sui processi infiammatori cronici: Þ Uno studio rilevante è stato uno studio randomizzato in singolo cieco che ha traFato l’efficacia e la tollerabilità della curcumina in pazien- con poliartrite reumatoide. Viene eseguito un confronto tra un estraFo di curcuma 1 g/die ed un FANS: nei pazien- traFa- con entrambi i farmaci gli effeD sono paragonabili. 16  Þ Uno studio mul-centrico e randomizzato condoFo su 300 soggeD con artrosi alle ginocchia traFa- con ibuprofene e curcuma: anche in questo caso gli effeD delle molecole sono sta- paragonabili. Þ Uno studio in cieco e randomizzato è andato a testare dei pazien- con artrite reumatoide mediante una preparazione di curcuma e zenzero e mediante indometacina: anche in questo caso gli effeD dei due farmaci sono risulta- essere paragonabili. Þ È stato poi condoFo uno studio su alcuni pazien- che soffrivano di dolore acuto usando Curcuma Meriva (cioè nel fitosoma), nimesulide e paracetamolo: anche in questo caso gli effeD delle molecole sono sta- paragonabili. Per quanto riguarda gli sta- infiammatori, i prodoD a base di curcuma sono indica- nella cura di osteoartri- e dei dolori delle giunzioni ar-colari. Potrebbe essere una buona idea u-lizzare una terapia di combinazione tra FANS e prodoFo contenente curcuminoidi perché in questo modo migliorerebbe la compliance del paziente. Epigene#co Sembra che la curcuma moduli la me-lazione e l’ace-lazione degli istoni regolando una serie di geni riducendo o aumentando la trascrizione dei geni coinvol- nell’azione an-ossidante, an-- angiogenica, an-prolifera-va e proapopto-ca. Metabolico La curcuma ha aDvità preven-va nei confron- delle MALATTIE METABOLICHE, come il DIABETE. Gli studi hanno evidenziato la capacità della curcumina nell’aDvazione dell’insulin grow factor 1 aumentando così la sintesi di insulina. A livello degli epatoci- e degli adipoci-, l’insulina aumenta il riassorbimento, il trasporto di glucosio nella cellula e diminuisce i livelli di lep-na e adiponec-na. La combinazione curcumina ed epigallocatechin-gallato proveniente dal the verde ha un’azione sinergica con blocco di NFKB e delle MAP chinasi. Queste inibizioni hanno un effeFo an-obesità perché il metabolismo dell’organismo si sposta verso il consumo di grasso e verso la riduzione dell’assorbimento intes-nale dei grassi. Inoltre, la curcumina aumenta la mitocondriogenesi, migliora l’efficienza dei mitocondri e riduce notevolmente la produzione di radicali liberi da parte del mitocondrio. Sul sistema L’influenza della curcumina sulle MALATTIE NEURODEGENERATIVE è dovuta alla diminuzione nervoso centrale dei livelli di low grade infiamma-on, ossia di un cronico stato di bassa infiammazione, concausa delle malaDe legate all’invecchiamento. An#tumorale La curcumina ha anche un effeFo chemopreven-vo perché agisce bloccando processi infiammatori che contribuiscono alla conversione di una cellula normale in una cellula tumorale, favorendo la over espressione di faFori an--angiogenici ed inibendo l’iperproduzione di metalloproteasi e di proteine angiogeniche. In questo caso il target è la via di NFKB poiché i curcuminoidi inibiscono la produzione di citochine pro-infiammatorie e di faFori coinvol- nella proliferazione cellulare. La curcumina è stata studiata anche come chemio sensibilizzante e radiosensibilizzante; infaD, usata come coadiuvante nella terapia, potenzia l’azione di farmaci chemioterapici convenzionali (come i taxani) e ne riduce la tossicità. Inoltre, ritarda anche la comparsa di resistenza alla terapia. A tal proposito è stato condoFo uno studio in cui è stato dimostrato che la curcumina previene gli effeD collaterali indoD dal secondo ciclo di chemioterapia o radioterapia, come nausea, vomito, diarrea, cos-pazione, fa-ca, perdita di peso, malnutrizione e problemi al SNC. Curante nei La curcumina può essere usata anche nel traFamento delle MALATTIE DERMATOLOGICHE, confron# di ambito in cui sono sta- condoD vari studi. Uno studio faFo sull’acne ha dimostrato che, rispeFo mala;e ad una cura tradizionale con eritromicina a cui il baFerio è resistente, la curcuma ha azione dermatologiche an-microbica e il baFerio ne è sensibile. Ad oggi quindi si è notato che la somministrazione topica ed orale di curcuma migliora le patologie acneiche. L’olio di curcuma sembra avere un effeFo an-aging. L’uso dei curcuminoidi non deve essere visto come farmaco. Solitamente, infaD, la curcumina viene usata come coadiuvante: ad esempio nelle patologie infiammatorie e nel dolore cronico e neuropa-co, nelle malaDe gastrointes-nali insieme a probio-ci e nei problemi alle ar-colazioni. SICUREZZA 17 Si è notato che la curcumina fa ad interferire con an-coagulan- ed an-piastrinici (aspirina e warfarin): un apporto di curcumina può potenziare l’azione di ques- farmaci aumentando il rischio di sanguinamento. La curcumina interferisce anche con chemioterapici come doxorobina e campotecina inibendo l’apoptosi indoFa ai farmaci an-tumorali. Nonostante la curcuma sia ben tollerata per via orale con un margine di sicurezza fino a 12 mg/die, può causare diarrea, nausea, rash cutanei, cefalea, dolore addominale e problemi gastrointes-nali. Uno studio thailandese che monitora la fitovigilanza ha preso nota di 800 casi di effeD avversi. Nel marzo 2019, il Ministero della Salute ha emanato un dossier a seguito di una ven-na di casi di epa-te colesta-ca associa- all’uso di vari integratori a base di curcuma. Nonostante nel 2018 il Ministero della Sanità avesse aFribuito agli integratori a base di curcuma un effeFo epatoproteDvo e come supporto alle patologie diges-ve, nel 2019 ha faFo ri-rare tuD integratori che erano in commercio coinvol- negli effeD epatotossici dei 20 casi riporta-, e poi ne ha permesso l’uso e la vendita togliendo però i claims rela-vi agli effeD epatoproteDvi ed ha obbligato i produFori degli integratori a riportare in e-cheFa che l’uso dell’integratore è sconsigliato in caso di alterazione della funzionalità epa-ca, biliare e di calcolosi. L’uso del nutraceu-co a base di curcuma è par-colarmente sconsigliato in caso di ostruzione biliare perché ha l’effeFo di s-molare la secrezione e il flusso biliare. È inoltre sconsigliato anche in gravidanza perché può indurre contrazioni uterine ed anemia perché chela il ferro. Se in Europa il loro u-lizzo è par-colarmente controllato, negli Sta- Uni- i nutraceu-ci a base di curcuma hanno ricevuto un GRAS, ossia vengono ritenu- altamente sicuri anche a dosaggi eleva-. Fondamentale è il controllo qualità per garan-re la sicurezza del prodoFo contenente curcumina. Devono infaD essere di qualità la materia prima, la formulazione ed i processi produDvi. Lezione 06 – 26.04.2024 CAROTENOIDI I carotenoidi sono una famiglia eterogena di compos- dal punto di vista struFurale e funzionale. Sono molto diffusi in natura e presen- in tan- vegetali (si trovano in alimen- di origine vegetale), -picamente in quelli di colore giallo- arancione-rosso. Sono molto studia- perché si sono vis- avere tan- effeD biologici importan- e possono supportare uno stato di buona salute e prevenire una serie di malaDe croniche. I carotenoidi hanno una similitudine struFurale con la vitamina A perché sono compos- da unità isopreniche. La vitamina A è composta da 4 unità isopreniche e la sua forma che si ritrova negli alimen- di origine animale è il trans-re-nolo. I carotenoidi sono struFuralmente più grandi della vitamina A perché compos- almeno da 8 unità isopreniche. I carotenoidi si dividono in 2 soFogruppi: Pro vitaminici perché conver-bili in vitamina A: ad esempio il betacarotene. Non provitamina A perché non conver-bili in vitamina A: ad esempio il licopene, la luteina, la zeaxan-na e l’astaxan-na. I carotenoidi si suddividono anche in: Ossigena8 perché presentan- gruppi alcolici o carbonilici contenen- atomi di ossigeno -> XANTOFILLE: luteina e zeaxan-na Non ossigena8 perché non presentan- atomi di ossigeno -> CAROTENI: licopene e betacarotene I carotenoidi si trovano in natura complessa- con delle proteine all’interno dei cloroplas- della cellula vegetale. Quando sono nei cloroplas- la loro colorazione viene mascherata dalla clorofilla: sono presen- anche negli spinaci e nei broccoli (contengono un ampio speFro di carotenoidi e di clorofille) ma l’interazione con la luce fa si che si veda la colorazione della clorofilla e non quella dei carotenoidi facendo quindi apparire il vegetale verde. I vegetali contenen- invece prevalentemente caroteni appaiono giallo/rossi (pomodori, carote, albicocche). I vegetali contenen- xantofille esterificate con acidi grassi appaiono giallo/arancioni (arance, prugne, pesche). Un importante caraFeris-ca struFurale dei carotenoidi è il sistema di doppi legami coniuga-, i quali cos-tuiscono il cromoforo della molecola. 18 Affinché il carotenoide abbia il caraFeris-co colore giallo-arancio-rosso, sono necessari almeno 7 doppi legami coniuga-. Il licopene, che ha 11 doppi legami, è quello che ha l’intensità di colore più accesa, nel rosso. Anche il betacarotene ha 11 doppi legami ma la colorazione è sul giallo-arancione: sul colore influiscono i due anelli dovu- ad una ciclizzazione delle code terminali che, cos-tuendo un ingombro sterico, rendono meno accessibile il cromoforo per l’assorbimento alla luce solare. La funzione principale dei carotenoidi nelle piante è l’assorbimento la luce solare per la fotosintesi. Inoltre, agiscono anche come an-ossidan- scavenger di radicali liberi in modo che la reazione di fotosintesi sia ben controllata e non produca un eccesso di radicali liberi. In base al numero di doppi legami ci sono varie lunghezze del visibile a cui emeFe il sistema: METABOLISMO IN VIVO Assorbimento dei carotenoidi La vitamina A ha un assorbimento del 70%, mentre i carotenoidi hanno un assorbimento che si ferma al 25-30% rispeFo alla dose iniziale. L’assorbimento dei carotenoidi varia a seconda della matrice alimentare, della coFura e della matrice di grassi: se si mangiano le carote crude i carotenoidi non si dissociano dalla matrice, quindi, non riescono a venire assorbi-, solo se vengono coFe si dissocia e viene assorbito. I carotenoidi presentano due meccanismi di assorbimento: Vengono assorbi- tali e quali. Vengono scissi dalla carotene monossigenasi della mucosa intes-nale in due molecole di re-nale, le quali, grazie al re-nale reduFasi NADHP-dipendente, vengono trasformate in re-nolo. Quest’ul-mo viene conver-to in acido re-noico ad opera di una deidrogenasi. La vitamina A si deposita nel fegato soFo forma di estere del re-nolo. Se lo stato nutrizionale di vitamina A è normale, il betacarotene non viene conver-to in re-nolo perché vi è una quan-tà già adeguata di vitamina A. Al contrario, se c’è uno stato carenziale di vitamina A anche il betacarotene collabora allo stato nutrizionale di vitamina A. -> La fonte vegetale di provitamina A si trasforma in vitamina A a seconda dello stato nutrizionale di vitamina A: la conversione in re-nolo è inversamente nutrizionale allo stato nutrizionale di vitamina A. Per s-mare la produzione di re-nolo a par-re da carotenoidi provitamina A si usa un parametro, il re8nol ac8vity equivalent: 1 REA corrisponde a 12 mg di tuFo trans betacarotene presente nel cibo. Per produrre una quan-tà anche minima di vitamina A è necessaria una quan-tà piuFosto elevata di betacarotene introdoFo con la dieta. Ci sono alcuni faFori che ostacolano la conversione dei carotenoidi in re-nolo: se sussistono ques- faFori una dieta ricca di betacarotene sarebbe vana. Non si può quindi dare per scontato che il betacarotene assunto sia fonte di vitamina A per il nostro organismo. FaFori gene-ci -> Il 45% della popolazione presenta dei polimorfismi sull’enzima carotene monossigenasi che riducono in modo importante la conversione di carotenoidi in re-noidi. Bassa funzionalità -roidea Diabete Anemia -> L’enzima carotene monossigenasi è ferro-dipendente. Disbiosi intes-nali Abuso di alcool e fumo Sbilanciamento tra assunzione di vitamina A e D sopraFuFo se assunte con integratori. Inadeguato apporto vitaminico Carenza di zinco Assorbimento della vitamina A La vitamina A è importante perché regola varie funzioni nell’organismo: AdaFamento visivo: il re-nale partecipa alla formazione di rodopsina, 19  Crescita e differenziamento cellulare: l’acido re-noico si lega ai suoi receFori intracellulari regolando la trascrizione genica. Il re-nolo che si è creato dal betacarotene o che deriva dalla dieta viene esterificato in estere del re-nolo, entra nella circolazione sistemica soFoforma di chilomicroni nella via linfa-ca e va nel fegato dove si deposita. È importante ricordare che la vitamina A è liposolubile e per il suo trasporto nel circolo sanguigno si lega alla re-nol binding protein. Quando si studiano sta- carenziali di vitamina A si misurano sia i livelli di re-nale sia i livelli di re-nol binding protein. Il re-nolo viene poi conver-to in acido re-noico ad opera di una deidrogenasi. SoFo forma di acido re-noico il composto può entrare nelle cellule dove si lega ai suoi receFori ed esplica le sue funzioni. ASSUNZIONE DI CAROTENOIDI I carotenoidi possono essere assun- con l’alimentazione, come farmaco o come integratore. Þ Ci sono 2 farmaci a base di re-nolo: o Tre-noina / Vesanoid -> È acido re-noico tuFo-trans e viene usato per il traFamento della leucemia promieloci-ca e della psoriasi. o Isotre-noina -> È usata nell’acne grave. Þ Come composto nutraceu@co la vitamina A può modulare delle specifiche aDvità biologiche: tan- studi sono sta- faD nel ruolo nella vitamina A nel sistema immunitario, sia nell’immunità innata sia nell’immunità acquisita. La vitamina A è anche in grado di aumentare la biodisponibilità di ferro inorganico; quindi, può essere u-le per migliorare una condizione di anemia ma solo che in quel soggeFo vi è anche un deficit di vitamina A. Prima di consigliare un’integrazione di vitamina A è importante valutare lo stato nutrizionale per individuare veramente uno stato di necessità integra-va. La carenza può anche essere secondaria al malassorbimento di lipidi (perché i carotenoidi, liposolubili, vengono assorbi- con i lipidi). L’integrazione di vitamina A può essere consigliata in caso di gravi malnutrizioni nelle persone del terzo mondo. È possibile condurre dei test ema-ci ed è opportuno misurare anche la re-nol binding protein. È possibile anche eseguire un test funzionale di percezione della luce. La vitamina A è una vitamina liposolubile e tende quindi ad accumularsi. Una eccessiva integrazione di vitamina A può avere effeD tossici. L’assunzione giornaliera raccomandata di vitamina A si ferma nell’ordine dei microgrammi e si parla di dose tossica nell’ordine di milligrammi. La tossicità della vitamina A può essere acuta: può succedere per inges-one accidentale di un integratore di vitamina A nel bambino e si manifesta con cefalea ed un aumento della pressione endocranica. Oppure può essere cronica se si assumono frequentemente integratori di vitamina A e si manifesta con nausea, vomito, cambiamen- della pelle, dei capelli e delle unghie ed anomalie nei risulta- di test epa-ci quando si valutano i livelli di transaminasi senza danno d’organo. È comunque sufficiente sospendere l’assunzione di vitamina A per una completa guarigione. Con integratori a base di vitamina A è possibile incorrere in situazioni di tossicità, mentre con integratori a base di carotenoidi è difficile arrivare ad effeD tossici, mo-vo per cui negli USA è possibile assumere giornalmente anche fino a 6 grammi di integratori. Questo succede perché la conversione di carotenoidi in vitamina A è regolata dallo stato nutrizionale della vitamina A presente nei deposi-. Ciononostante, si sono osservate alcune situazioni in cui l’assunzione di betacarotene può portare ad effeD dannosi. Ad esempio, nei fumatori può portare ad una maggiore probabilità di sviluppare cancro al polmone perché i carotenoidi, in presenza di fumo, diventano una fonte di radicali liberi. È anche dannoso in persone con bassi livelli di vitamina E, la quale è necessaria per ripris-nare il radicale che si è formato dal betacarotene. Una brusca sospensione dell’integrazione può anche lasciare alte dosi di cantaxan-na che possono indurre re-nopa-a reversibile. Gli integratori a base di vitamina A possono interagire con alcuni farmaci: Þ An-coagulan- come Warfarin Þ Vesanoid per il traFamento di psoriasi, leucemia o acne. Þ Pillola contracceDva: può far aumentare i livelli di vitamina A plasma-ci. Þ Minociclina: può aumentare il rischio di sviluppo di ipertensione endocranica benigna. La combinazione vitamina A-chemioterapici non si deve mai fare perché può aumentare la tossicità dei farmaci. Licopene Il licopene, nella forma trans, si trova nel pomodoro, a cui conferisce il colore rosso. La forma trans del licopene si aggrega in struFure cristalline situate nei cloroplas-: questo garan-sce una maggiore stabilità perché la temperatura o la luce possono isomerizzare la forma trans in cis, la quale è più biodisponibile e maggiormente assorbita. 20 Il pomodoro in realtà è rosso perché ha perso l’enzima licopene ciclasi a seguito di una mutazione gene-ca spontanea avvenuta nei secoli. La mancanza di questo enzima impedisce che venga svolta l’ul-ma tappa di trasformazione del licopene in betacarotene che permeFerebbe la ciclizzazione delle code terminali. In un pomodoro si trovano 3 mg/100 grammi di licopene. In realtà la quan-tà di licopene dipende dal grado di maturazione del pomodoro: un traFamento con luce rossa su un pomodoro non completamente maturo può aumentare di 2-3 volte la quan-tà di licopene. In ogni caso, vista la bassa quan-tà di licopene che il pomodoro con-ene, per creare integratori si è soli- usare l’olivo di Boemia che con-ene fino a 50 mg/100 grammi di licopene. Per la produzione di licopene si u-lizza la biosinte-zzazione da parte di lievi- ed Helicobacter pylori. L’assorbimento del licopene dipende da mol- faFori come la temperatura o la presenza lipidi nella dieta (la presenza di grassi favorisce assorbimento di licopene). Oltre a ciò, sul gene della betacarotene monossigenasi sono presen- degli SNPs che possono aumentare la concentrazione di licopene nella circolazione plasma-ca e la biodisponibilità. La biodisponibilità dipende anche dalle normali abitudini alimentari individuali. Il licopene può essere assorbito per diffusione passiva o usare un trasportatore. L’espressione del trasportatore e dell’enzima betacarotene monossigenasi è soFo il controllo del faFore di trascrizione ISX. Il licopene viene metabolizzato dall’ossigenasi di -po 2, diversamente dal betacarotene che viene scisso dalle ossigenasi di -po 1. Questa scissione porta alla produzione di metaboli- deD licopenoidi. I licopenoidi hanno funzioni molto simili ai re-noidi e sono almeno 3: APO-10-licopenoico acid, APO-6-licopenale e APO- 10-licopenolo. Vari studi hanno dimostrato che l’acido licopenoico aFenua l’intolleranza al glucosio (può essere supporto dove c’è una resistenza insulinica), riduce l’infiammazione epa-ca e riduce SIRT1. Il licopene sembra essere associato ad alcuni effeD: EffeCo Note An-tumorale Alcuni studi hanno dimostrato l’efficacia del licopene nel prevenire tumori. Pare che il licopene inibisca VEGF, inibisca TGF-alfa (riducendo l’infiammazione), aDvi citochine an-oangiogene-che ed inibisca la metalloproteinasi 2. Luteina e Zeaxantina La luteina e la zeaxan-na (isomeri tra di loro) sono gli unici carotenoidi presen- a livello della macula lutea dove fungono da filtro colorato aFraverso cui passa la luce prima di colpire i fotoreceFori. La concentrazione di luteina nella macula lutea è 1000 volte più alta rispeFo alla sua concentrazione nella circolazione sistemica. Luteina e zeaxan-na sembrano avere diversi effeD posi-vi quindi EFSA ha approvato un claim autorizzandone l’assunzione giornaliera di 1 mg/kg di peso corporeo “per i suoi numerosi benefici sulla salute”. EffeCo Note An-ossidante Grazie ai loro gruppi ossidrilici e alla loro liposolubilità, prevengono la perossidazione lipidica ed inducono anche la sintesi di enzimi detossifican-. Immunomodulante Migliorano le funzioni del sistema immunitario con azione immunomodulatrice. Cura-vo nella Luteina e zeaxan-na possono essere usa- come integratori in pazien- con degenerazione degenerazione maculare dovuta all’età che può sfociare in cecità. maculare Tramite un trial clinico è stato dimostrato che assunzioni di 10 mg al giorno per 12 mesi di luteina migliorano la acuità visita e la sensibilità al contrasto, e, se il traFamento viene proseguito fino a 2 anni, si migliora la capacità visiva. Un trial clinico ha messo in evidenza efficacia e sicurezza della somministrazione di luteina in pazien- con miopia elevata. La miopia viene correFa con l’u-lizzo di apposite len-, ma, quando è elevata, può portare ad un progressivo allungamento del bulbo oculare con conseguente assoDgliamento e possibile distacco della re-na. I fiori di calendula s