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Scopriamo l'acido ferulico
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(Dott. Francesco Garritano, Biologo Nutrizionista)

L’acido ferulico è un polifenolo molto abbondante in natura in particolar modo nei vegetali, nella crusca e nel mais. Diversi studi hanno dimostrato la sua azione antiossidante in vitro, dovuta all’abilità a sequestrare radicali liberi e indurre la up-regolazione degli enzimi citoprotettivi come l’eme ossigenasi-1, heat shock protein 70, chinasi 1/2 regolate da segnali extracellulari e Akt.

(Dott. Francesco Garritano, Biologo Nutrizionista)

L’acido ferulico è un polifenolo molto abbondante in natura in particolar modo nei vegetali, nella crusca e nel mais. Diversi studi hanno dimostrato la sua azione antiossidante in vitro, dovuta all’abilità a sequestrare radicali liberi e indurre la up-regolazione degli enzimi citoprotettivi come l’eme ossigenasi-1, heat shock protein 70, chinasi 1/2 regolate da segnali extracellulari e Akt.

L'acido ferulico inibisce l’espressione e/o l’attività di enzimi citotossici inducibili quali l’ossido nitrico sintasi, caspasi, ciclo ossigenasi-2. In base a tali presupposti, l'acido ferulico è stato proposto per il trattamento di diverse patologie correlate all’età come i disturbi neurodegenerativi , cardiovascolari, diabete e cancro. Tuttavia, gli abbondanti dati sperimentali in vitro devono essere confermati dalla sperimentazione clinica.

Gli studi sull’acido ferulico e caffeico, appartenenti alla complessa famiglia chimica dei polifenoli, sono stati intrapresi per la prima volta da Preziosi, Loscalzo et all. nel 1957, per le loro funzioni coleretiche, ipolipidemiche, e diuretiche.

L’acido ferulico è anche detto [(E)-3-(4-hydroxy-3-methoxy-phenyl)prop-2-enoic acid] ed è presente nei vegetali, specialmente nei carciofi, melenzane (circa il 90% dei polifenoli totali), mais e crusca (circa il 3,1% dei polifenoli totali); nelle erbe medicinali cinesi quali Angelica sinesi, Cimifuga heracleifolia, Lignsticum chuangxiong.

1.2 Polifenoli

I polifenoli sono un gruppo di composti fenolici con diversi gruppi fenolici sull’anello aromatico della molecola . Sono ubiquitari nel regno vegetale e sono comunemente suddivisi in cinque gruppi: acidi fenolici; flavonoidi (flavonoli/flavoni, flavo noni, flavan-3-oli, isoflavoni, e antocianine); stilbeni; lignani.

  • Acidi fenolici: molto abbondanti nei cibi. I più frequenti sono l’acido ferulico e l’acido caffeico. L’acido ferulico è particolarmente presente nella fibra dietetica ed è legato attraverso legami esterei alle emicellulose; una delle sue principali fonti è la crusca di frumento contenente ben 5mg/g dell’acido in questione. Molto abbondante in natura è anche l’acido caffeico, il quale si trova soprattutto in forma di estere (acido clorogenico) in vari tipi di verdure, frutta e sostanze nervine come il caffè (50-150mg/2ooml di bevanda espressa), e cacao (8,8-17,5mg/Kg di fava di cacao). Altri composti appartenenti a tale sottofamiglia sono i tannini idrolizzabili (contenuti soprattutto nelle more, fragole, lamponi, vino, brandy).
  • Flavonoidi: costituiscono i più abbondanti polifenoli della nostra dieta. Possono essere suddivisi in diverse classi in base al grado di ossidazione dell’ossigeno eterociclico: flavoni, flavonoli, isoflavoni, antocianine, proantocianidine e flavononi. La presenza di alcuni flavonoidi è ristretta a pochi generi alimentari. La principale fonte di Isoflavoni è la soia, che contiene circa 1mg di genisteina e daidzeina/g di fagioli di soia essicati. Questi due isoflavoni hanno suscitato particolare interesse nel campo della ricerca per le loro proprietà estrogeniche e il loro possibile ruolo preventivo nei confronti del cancro mammario e dell’osteoporosi . Gli agrumi sono principali fonti di Flavononi: in particolar modo le arance sono ricche di esperidina (125-250mg/L di succo). I Flavonoli sono ampiamente contenuti in molti cibi. La quercetina, pricipale flavonolo della nostra dieta, è presente nelle cipolle (0,3mg/g di peso fresco) e nel tè (10-25mg/L) che rappresenta la principale fonte di flavonoli. I principali flavonoli sono le catechine, molto abbondanti nel tè; l’infuso di tè verde ne contiene 1g/L; mentre nel tè nero il loro livello è molto ridotto in seguito al processo di ossidazione nel corso della fermentazione. I flavonoli sono presenti anche in: peperoni rossi dolci (luteolina), sedano (apigenina); vino rosso (270mgL) e cioccolato. Le Proantocianidine sono presenti nelle piante come polimeri complessi con un grado di polimerizzazione compreso tra 4 e 11. Sono responsabili del sapore astringente di alcuni cibi, e sono spesso presenti in associazione con i flavonoli (catechine). Principali fonti alimentari sono mele, pere, uva, bevande come vino, tè, cioccolato . Le Antocianine sono pigmenti presenti nei frutti rossi come ciliegie, prugne, fragole, lamponi, more, uva, ribes rosso e nero. Il loro contenuto varia da 0.15 (fragole) a 4.5 mg/g (ciliegie) di frutta fresca; mentre il contenuto medio nel vino rosso è di 26mg/L.
  • Gli Stilbeni non sono molto diffusi nelle piante alimentari. Tuttavia, uno di loro, il resveratriolo,che è stato ritrovato in diverse piante medicinali, ha recentemente ricevuto grande attenzione dal mondo scientifico per le sue proprietà anticancerogene e la sua presenza nel vino rosso, che purtroppo è abbastanza esigua (0.3-2mg/L).
  • I Lignani sono stati identificati nel plasma e nelle urine umane. Il soli cibi che contengono considerevoli quantitativi di lignani sono i semi di lino e l’olio di semi di lino. Una volta ingeriti dagli umani o dagli animali, essi sono metabolizzati dalla microflora intestinale in “lignani di mammifero”. I lignani sono considerati fitoestrogeni per le loro proprietà di agonisti e antagonisti estrogenici.

 

polyphenol

1.3 Pathway biosintetico dell’AF

Il pathway biosintetico che conduce alla formazione dell’acido ferulico nelle piante è anche detto “pathway shikimico” ed è presente anche nei funghi, batteri ma non si trova negli animali. Attraverso questa via l’acido shikimico è convertito dalla shikimato chinasi (1)in shikimato-3-fosfato, il quale, grazie all’azione dell’enzima 5-enolpyruvilshikimato-3-fosfato sintasi (EPSP) è convertito in 5-O-(1-carbossivinil)-3-fosfoshikimato (PS), utilizzando il PEP come substrato. Nella terza tappa,(3) il PS è convertito dall’enzima corismato sintasi in corismato, il quale è un substrato chiave in questa via. Il corismato viene convertito dalla corismato mutasi in prefenato (4), il quale è successivamente convertito dalla prefenato deidratasi in fenilpiruvato (5). Il fenilpiruvato è trasformato da un’amminotrasferasi in L-fenilalanina (6). Nella settima tappa della via, dalla fenilalanina si ottiene l’acido trans-cinnamico con l’aiuto di un ammonio-liasi (7). L’idrossilazione in posizione 4 dell’anello aromatico catalizzata dell’ enzima acido cinnamico 4-idrossilasi conduce alla formazione dell’acido 4-idrossicinnamico o p-cumarico (8). L’idrossilazione di quest’ultimo in posizione 3 dell’anello aromatico ad opera dell’acido p-cumarico 3-idrossilasi fornisce l’acido caffeico (9); quest’ultimo viene, infine, metilato dalla O-metil transferasi, per dare l’acido ferulico.

struttura

Fig.1 Shikimato Pathway

L’acido ferulico si trova nei semi e nella foglie in forma libera e/o legata covalentemente alla lignina e altri polimeri. Ha due isomeri: la forma cis è un liquido oleoso giallo, mentre la forma trans è cristallina. Nella parete cellulare vegetale, l’acido ferulico è presente come monomero e dimero. Entrambe le forme sono covalentemente coniugati attaverso un legame esterico con mono-di e polisaccaridi, [5-O-feruloyl-L-arabinofuranose (FAA) e 5-O-feruloyl-arabinoxylano (FAXn), i quali sono le più comuni forme di acido ferulico nei cereali], glicoproteine, poliammine, lignina e acidi grassi quali suberina e cutina.

 

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Fig.2 4-idrossi-3-metossi acido cinnamico

L’isomero trans è presente in maggiore quantità nel grano di frumento, infatti costituisce ben il 90% degli acidi fenolici totali presenti nelle comuni farine; nella frutta (arance); in diversi vegetali (pomidoro, carote); nel mais dolce.

1.4 Farmacocinetica

Gli individui possono consumare 80-165mg di AF/pasto che corrispondono a 8-16µmol/Kg di peso corporeo. Da diversi studi è emerso che solo la forma libera di AF attraversa l’intestino mentre la forma coniugata rimane non assorbita. Il maggior sito di assorbimento di AF è il colon dove il polifenolo è scisso dai composti alimentari di origine dalle cinamoil-esterasi microbiche, xilanasi e l’AF esterasi (FAEs). Nel colon viene assorbito principalmente mediante diffusione passiva (circa 90%) e solo una piccola percentuale mediante trasporto attivo attraverso il trasportatore degli acidi monocarbossilici (MCT). Nei ratti, dopo una somministrazione orale, il picco plasmatico di AF è raggiunto dopo 15-30 minuti. Inoltre subisce l’effetto di primo passaggio che limita la sua biodisponibilità. Diversi studi nei ratti e nei topi hanno dimostrato che dopo una somministrazione orale di FA e FAA, i metaboliti glucuronidi (3-20%) e solfoglucuronide (60-90%) sono molto abbondanti nel plasma, mentre di FA non modificato (9-20%) è ritrovato solo una piccola percentuale. FA e i suoi metaboliti sono escreti principalmente attraverso le urine. Nei ratti, l’escrezione urinario è molto rapida e raggiunge un plateua 1.5 h dopo la somministrazione, mentre negli umani è molto lento con un plateau tra 7 e 9 h dopo la somministrazione. Anche l’escrezione urinaria è influenzata dalla forma coniugata (maggiore).

 

 

 

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Fig. 4

A hypothesis for prediction of the absorption of polyphenols in humans based on evidence from in vivo and in vitro studies.

1.5 Farmacodinamica

Gli enzimi che catalizzano le reazioni di metabolizzazione (fase 1 e 2) presentano il fenomeno del polimorfismo genetico, e sono inducibili da parte della dieta.

Innanzitutto i polifenoli vengono trasportati nel plasma principalmente dalla CBG (Citosolic ß-glucosidasi), il quale catalizza l’idrolisi di una vasta gamma di glucosidi, e si ritrova in elevata concentrazione nel citosol degli epatociti. I substrati fisiologici di tale enzima sono i glucosilceramidi e i lactosilceramidi. Il lattosio è anche un suo substrato ed è idrolizzato dall’enzima LPH (lattasi-florizina idrolasi; prodotto dalle cellule epiteliali intestinali) richiesto prima dell’assorbimento. Tale enzima giocherebbe un ruolo importante nel metabolismo dei polifenoli, in quanto catalizza l’idrolisi di una vasta gamma di essi, compresa la quercetina-3-O-glucoside, che non è substrato della CBG. Dopo la deconiugazione, i polifenoli sono coniugati con molecole polari, per essere poi eliminate più facilmente attraverso l’escrezione urinaria.

La COMT (Catecol-O-metil transferasi) metabolizza le catecolammine, quali dopamina, adrenalina e noradrenalina, e tutte quelle sostanze dotate del nucleo catecolico. Esso catalizza la metilazione dei polifenoli, in corrispondenza dei gruppi ossidrilici dell’anello, e si trova in diversi tessuti.

Altro tipo di enzima coinvolto è la UDP-Glucuronil-transferasi, il quale catalizza la coniugazione dei polifenoli con l’acido glucuronico.

Le Fenolo-sulfotransferasi (SULT) costituiscono un piccolo gruppo di enzimi citosolici ampiamente distribuiti. I loro substrati endogeni sono le iodotironine, sebbene altri substrati possono essere il 4-nitrofenolo, fenoli, idrossi-aril-ammine. Esistono diverse isoforme di tale enzima: SULT1A1, molto abbondante nel fegato; SULT1A3, con elevata attività nei confronti dei gruppi catecolici di molti polifenoli, abbondante nel colon. Le sulfotransferasi non vengono indotte dalla dieta. Alcune sono inibite dai polifenoli, come infatti l’isoforma SULT1A1 è inibito dalla quercetina.

Infine l’N-Acetil transferasi catalizza l’acetilazione delle ammine intervenendo anche nel metabolismo dei polifenoli.

 

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Fig.5

Simplified scheme showing the metabolism of polyphenols.

1.6 Meccanismo dell’azione antiossidante dell’AF

L’ AF possiede diversi motivi strutturali che possono contribuire alla sua azione di “scavenger di radicali liberi”.

  • Il nucleo fenolico e la catena laterale ricca di insaturazioni dà luogo al fenomeno della risonanza che stabilizza il radicale fenossi, e giustifica la potente attività antiossidante. Qualsiasi radicale entra in collisione con l’AF riesce a strappare un atomo di idrogeno per formare il radicale fenossi. Questo radicale è altamente stabilizzato per risonanza, in quanto l’elettrone spaiato può delocalizzare sull’intera molecola e non solo sull’atomo di ossigeno. Ulteriore stabilizzazione del radicale fenossi è fornita dalle insaturazioni della catena laterale.
  • La presenza di gruppi elettron-donatori sull’anello benzenico (3-metossi e 4-idrossi) è responsabile della proprietà di stabilizzare o terminare le reazione radicaliche.
  • Il gruppo carbossilico acido con l’adiacente doppio legame C-C fornisce siti d’attacco disponibili per i radicali liberi, prevenendo che essi aggrediscano le membrane cellulari.

Inoltre, il gruppo carbossilico acido funge da ancora, attraverso il quale l’AF si lega al doppio strato fosfolipidico cellulare, proteggendo nei confronti della perossidazione lipidica. In diversi studi è stato visto che l’AF (25-50µM) ha ridotto notevolmente la morte cellulare indotta da radicali perossidici nelle cellule neurali ippocampali. Nello stesso sistema sperimentale, AF (250-500µM) ha ridotto l’ossidazione delle proteine e la per ossidazione dei lipidi indotta dai radicali idrossilici. Inoltre previene il danno epatico da tetracloruro di carbonio nei ratti femmine a dosi di 20mg/Kg e ciò è stato osservato con la concomitante diminuzione degli indicatori di tossicità epatica (transaminasi, fosfatasi alcalina, ?-glutamil-transferasi), dei marker di ossidazione proteica e lipidica.

Particolarmente interessante è l’interazione dell’AF con l’enzima ossido nitrico sintasi, in quanto l’NO è coinvolto nelle patologie ad eziologia infiammatoria. Si è visto che la somministrazione a lungo termine di AF e dei suoi etil esteri (FAEE) inibisce l’espressione dell’ossido nitrico sintasi inducibile ed endoteliale nell’ippocampo di topi e in neuroni corticali di ratto.

Altri studi hanno rivelato come tale sostanza sia in grado di regolare risposta cellulare allo stress interagendo con le Heat Shock Protein (Hsp), le quali costituiscono una famiglia altamente conservata di proteine espresse a bassi livelli in condizioni fisiologiche, ma che aumentano drammaticamente in risposta a stress ossidativi o nitrosanti. La funzioni principali di tali proteine consistono nel facilitare il ripiegamento delle proteine cellulari, prevenire l’aggregazione proteica, e marcare proteine ripiegate in modo non corretto da destinare a specifici pathway degradativi. Un ruolo chiave è svolto dalle Hsp 32 e 70. Hsp32, cioè la forma inducibile della eme-ossigenasi, degrada l’eme in ferro ferroso (2+), monossido di carbonio e biliverdina, che è poi ridotta dalla biliverdina reduttasi in bilirubina, una molecola che neutralizza lo stress ossidativo e nitrosativo. Hsp70 è uno chaperone funzionale e agisce inibendo gli effettori chiave dell’apoptosi. Gli esteri etilici dell’AF determinano un aumento in vitro dell’espressione dell’Hsp32 (HO-1) in cellule neuronali di ratto, sinaptosomiali di gerbillo, fibroplasti del derma, insieme ad un effetto citoprotettivo nei confronti dei ROS e del danno ossidativo provocato dalla glucosio ossidasi. Tale abilità dell’AF e dei suoi congeneri di up-regolare queste due Hsp include questo polifenolo nella famiglia della “ormetine” con il risultato finale di incrementare la risposta allo stress cellulare e prevenire il danno ossidativo in diversi tessuti.

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Fig.4

The multiple intracellular targets through which FA has been shown to exert protective effects in vitro. For further information, see text. ACE, angiotensin-converting enzyme; COX-2, cyclooxygenase-2; ERK 1/2, extracellular signalregulated kinases 1/2; HO-1, heme oxygenase-1; Hsp70, heat shock protein-70; iNOS, inducible Nitric Oxide Synthase; NO, nitric oxide; p38, p38 mitogen-activated protein kinase.

1.7 Acido Ferulico , Apoptosi e Ciclo Cellulare

L’apoptosi è un processo di morte cellulare programmata che gioca un importante ruolo nella regolazione della morfogenesi, omeostasi cellulare, e patologie come cancro, ictus, infarto del miocardio ecc. Esistono due pathway apoptotici attraverso i quali le cellule possono iniziare ed eseguire la morte cellulare: la via estrinseca ed intrinseca:

  • Il pathway estrinseco è avviato dal legame dei recettori transmembranari di morte cellulare (CD95, TNF, TRAIL) per attivare le caspasi 8 e 10;
  • Il pathway intrinseco è iniziato dalla perdita di integrità della membrana mitocondriale esterna e dal rilascio del citocromo c nel citosol. Il citocromo c, essenziale costituente della catena respiratoria, è rilasciato dai mitocondri nel citosol e induce un cambiamento conformazionale di Apaf-1 (fattore 1 proapoptotico attivato dalle proteasi), determinando una attivazione a cascata delle caspasi con conseguente morte cellulare. Il rilascio del citocromo c è associato con la transizione della permeabilità mitocondriale, e di conseguenza con la depolarizzazione del potenziale della membrana interna, perdita del gradiente degli ioni H+, disaccoppiamento della fosforilazione ossidativa, deplezione di ATP, rigonfiamento mitocondriale e distruzione della membrana mitocondriale interna.

In uno studio publicato da Cione et al. nel 2007 è stato dimostrato come l’AF, ma non i suoi esteri, inducono la transizione della permeabilità membranaria in mitocondri isolati da testicolo di ratto, con aumento del rigonfiamento mitocondriale indotto dal calcio presente nel buffer di incubazione, risultando nel rilascio del citocromo c nel citoplasma. Anche nella linea cellulare TM3 il polifenolo induce apoptosi, sempre attraverso un aumento del rilascio di citocromo c dai mitocondri. Il rilascio del citocromo c si osserva dopo 24h di incubazione, e risulta nell’attivazione di membri della famiglia delle serina-proteasi e delle caspasi, come comprovato dai risultati del Western blot, i quali mostrano una banda a 32KDa e una a 17KDa relative ai pesi molecolari delle caspasi nelle cellule TM3 trattate con acido ferulico.

Un'altra modalità con cui tale sostanza inibisce l’apoptosi riguarda le proteine regolatorie apoptotiche MAPK (miogeno activated protein kinase), suddivise in chinasi regolate da segnali extracellulari (ERK), che regolano la crescita e la differenziazione cellulare, e le chinasi attivate dallo stress cellulare, comprendenti le Jun N-terminal chinasi (JNK); le p38-MAPK; e le serina-treonina chinasi Akt/protein chinasi B, attivate dalla via del fosfatidil inositolo 3-chinasi (PI3K), quando le cellule sono esposte a fattori di crescita, insulina, e alcune citochine.

Il trattamento con AF determina soppressione del pathway ERK1/2 con conseguente diminuzione dei livelli di ciclina D1 (la quale determina la progressione delle cellule dalla fase G1 alla fase S) dopo 24h di trattamento con AF, con finale riduzione dei livelli di proliferazione cellulare, e di NO (la cui produzione è mediata anche dal pathway ERK1/2); della fosforilazione di Rb, incrementando i livelli di p21, con una finale inibizione della progressione del ciclo cellulare (blocco in fase G0/G1). Inoltre determinerebbe anche un aumento dell’attivazione delle p38-MAPK e di Akt/PKB.

1.8 Acido ferulico e infiammazione

L’infiammazione acuta o cronica è un processo multiplo, che è mediato da cellule immunitarie e infiammatorie. I macrofagi giocano un ruolo centrale nella gestione di diversi fenomeni immunopatologici come la overproduzione di citochine pro-infiammatorie e mediatori ( ROS, NO, e prostaglandine E2) generati dalla ossido nitrico sintasi (iNOS) e cicloossigenasi (COX) inducibili. Da recenti studi è emersa la capacità da parte di diversi antiossidanti, compreso l’acido ferulico e suoi derivati, di determinare una riduzione dei livelli di mediatori infiammatori, prostaglandine E2, tumor necrosis factor-alpha (TNF-?), iNOS, e la funzione del LPS nelle cellule stimolate. Hosada et al. hanno dimostrato come l’acido ferulico e i suoi derivati inositolici sopprimono l’attività del promoter della COX-2 secondo una modalità dose-dipendente. La overespressione della COX-2, (enzima inducibile prodotto in maggiore quantità nel corso dell’infiammazione e cancerogenesi), e la overproduzione di prostaglandine sarebbero coinvolte nella formazione del tumore colon-rettale e non solo.

Il trattamento con 100µM di composto per 24h determina una riduzione della trascrizione del promoter della COX-2 senza provocare citotossicità. Il saggio utilizzato è stato il sistema del gene reporter della ß-galattosidasi in cellule DLD-1 di cancro del colon umano. Tale saggio prevede l’inserzione del gene LacZ nella regione inferiore del promoter della COX-2. Le cellule vengono trattate con AF per 24h. L’attività ß-galattosidasica delle cellule DLD-1 in ogni piastra è valutata mediante un saggio colorimetrico usando o-nitrofenil-ß-D-galatto-piranoside, al valore di assorbanza di 405/630nm, e infine normalizzata per un numero vitale di cellule definito dal saggio MTT.

Per la soppressione dell’attività di tale promoter potrebbero essere essenziali entrambe le strutture speculari dell’acido ferulico e l’idrofobicità della molecola.

 

 

 

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Fig. 5

Schematic representation of transcription factor response elements in the human COX-2 promoter, from 21200 bp to the start site of transcription (not to scale). Several signaling cascades converge onto COX-2 promoter and may act independently or synergistically to regulate transcription.

1.9 Acido Ferulico e cancro

Come ormai noto i radicali liberi giocano un ruolo importante nella eziologia del cancro e perciò i composti antiossidanti stanno assumendo sempre maggiore importanza come potenziali inibitori della crescita incontrollata delle cellule. L’attività anti-carcinogenetica dell’AF è stata principalmente attribuita alla sua abilità di sequestrare i ROS; stimolare la sintesi di enzimi citoprotettivi; ridurre la perossidazione lipidica, l’inattivazione di alcune proteine, la distruzione delle membrane lipidiche, l’espressione della COX, e inducendo apoptosi. La nicotina è una sostanza che sembra avere un ruolo chiave nella patogenesi del tumore ai polmoni, dovuto alla produzione di radicali liberi in molte cellule incluse i leucociti. Infatti, proprio nei leucociti di ratto, l’AF (10-150µM) neutralizza la per ossidazione lipidica indotta da nicotina, e la deplezione di GSH.

Un altro meccanismo attraverso il quale l’AF svolge questa funzione consiste nella simulazione della detossificazione enzimatica. L’UGTs catalizza la coniugazione di composti endogeni ed esogeni con acido glucuronico, risultando in una perdita di molecole biologicamente attive, con aumento della polarità e facilitazione della escrezione attraverso urine e bile. Tale enzima presenta due isoforme: UGT1 e UGT2. L’AF aumenta significativamente l’attività di tale enzima nel fegato contribuendo ad una migliore detossificazione di potenziali agenti cancerogeni, e alla prevenzione del cancro del tratto gastroenterico.

Inoltre i derivati dell’AF, come abbiamo già detto, riducono notevolmente l’espressione della COX-2 e del suo promoter, inibendo, oltre all’infiammazione, anche la crescita delle cellule neoplastiche.

La COX è una glicoproteina, contenente un gruppo eme, che catalizza la conversione dell’acido arachidonico nei precursori delle prostaglandine, prostacicline (PGG2, dalla quale deriva PGH2, PGE2, PGD2, PGF2 e PGI2, coinvolte in diversi processi come infiammazione, apoptosi, cancerogenesi, angiogenesi, metastasi, proliferazione cellulare), e trombossani. Tale enzima viene inibito da farmaci antinfiammatori non-steroidei (FANS)., tuttavia, dati gli effetti collaterali si è alla ricerca di nuovi inibitori della COX-2 o di farmaci che riducano l’espressione a monte a livello del promoter. Studi clinici hanno rivelato che il sulindac, inibitore di entrambe le isoforme dell’enzima, determina una riduzione del numero di polipi colon-rettali in pazienti affetti da Poliposi Adenomatosa Familiare, la quale è una lesione precancerosa sviluppata a partire dalla perdita del sgene APC soppressore tumorale. Sono descritte due isoforme:

  • COX-1: forma costitutivamente espressa in diversi tessuti, coinvlta nell’omeostasi tissutale;
  • COX-2: espressa solo in opportune condizioni in presenza di stimoli come mitogeni, promoter tumorali, citochine, ormoni, agenti infettivi, ed entra in gioco nella risposta cellulare dell’infiammazione.

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Fig. 6

Intracellular signaling pathways mediating COX-2 induction. A distinct set of upstream kinases including MAPKs can activate transcription factors (NF-kB, AP-1, C/EBP, etc.), which in turn leads to upregulation of COX-2.

L’isoforma COX-2 è risultata, da diversi studi, overespressa in un gran numero di tumori solidi, (colon, prostata, mammella, esofago, polmoni, sangue e pancreas) in quanto essi presentano elevate concentrazioni tissutali di prostaglandine.

 

 

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Fig.7 Schematic representation of roles of COX-2 in carcinogenesis.

Altro meccanismo osservato consiste nell’induzione dell’apoptosi, attraverso il rilascio di citocromo c dai mitocondri e attivazione della caspasi-3.

1.10 Acido Ferulico e patologie neurodegenerative

La malattia di Alzheimer e il Morbo di Parkinson sono disturbi neurodegenerativi associati alla neuroinfiammazione cronica, e lo stress ossidativo e nitrosativo contribuiscono principalmente al danno neurotossico. I disordini neurodegenerativi sono anche noti come “disordini delle proteine conformazionali”, in quanto sono caratterizzati dalla disfunzione dell’aggregazione delle proteine in forme non-native. Infatti la conformazione ß delle proteine è particolarmente suscettibile alle perturbazioni del sistema di controllo della qualità, e i ROS sono responsabili dello sviluppo e/o della progressione patogenetica dell’invecchiamento e dei disturbi neurodegenerativi. La malattia di Alzheimer è caratterizzata da perdita neuronale, alterazioni nel sistema neurotrasmettitoriale, dalla presenza di grovigli neurofibrillari composti da un anormale filamento elicoidale, e da placche senili in determinate regioni del cervello, formate nella porzione centrale da depositi di proteina ß-amiloide, la quale induce il processo infiammatorio attraverso la produzione di ROS e citochine pro infiammatorie in astrociti e microglia. La neuroinfiammazione e la produzione di radicali liberi determina la distruzione di determinate aree del cervello, quali amigdala, ippocampo, corteccia.

L’AF con la sua azione antiossidante e antiinfiammatoria potrebbe esercitare effetti benefici in tale patologia. Somministrazioni intracerebroventricolari di Aß (410 pmol) diminuiscono l’attività della colina acetil-transferasi (31%) e deficit della memoria nei topi. Il pretrattamento con il polifenolo (14-19 mg/Kg per os/giorno per 4 settimane) ha significativamente bloccato la neuroinfiammazione; e ciò è stato visto utilizzando la proteina gliale fibrillare acida (GFAP) e l’IL-1ß come marker. Inoltre andrebbe ad annullare l’aumento di p38MAPK e IL-1 indotto dalla proteina ß-amiloide nell’ippocampo di ratto; ad inibire l’attivazione del pathway ERK1/2; ad attivare Akt/PKB nella regione CA1 dell’ippocampo di ratto; risultante in un aumento dei livelli di apoptosi e diminuzione della proliferazione e differenziamento cellulare.

1.11 Altri effetti

L’AF avrebbe una serie di effetti positivi in diversi modelli animali affetti da diabete mellito. Si è visto che diminuisce i livelli di glicemia nei topi db/db insieme ad un aumento della concentrazione plasmatica di insulina; determina inibizione dell’attività enzimatica dell’?-glucosidasi, che converte i carboidrati in monosaccaridi per consentire l’assorbimento intestinale e aumento dei livelli di glucosio plasmatico; incrementa l’attività della glucochinasi (enzima chiave nella regolazione dei livelli di glucosio plasmatico), la quale fosforila il glucosio in glucosio-6-fosfato, il substrato per la sintesi del glicogeno e per la glicolisi a livello epatico; riduce i livelli di proteinuria e l’espressione del TGF-ß1, che è coivolto nell’attivazione delle cellule mesangiali.

Sono stati osservati una serie di effetti benefici anche nell’ambito delle patologie cardiache. Dosi di AF di 1-100mg/Kg di peso corporeo somministrate oralmente danno una riduzione della pressione sanguigna (dose dipendente) in ratti ipertesi e predisposti all’infarto con un effetto massimo (-34mmHg) 2h dopo la somministrazione. Alla dose di 50mg/Kg di peso corporeo l’effetto è comparabile a quello ottenuto a 10 mg/Kg di peso corporeo di captopril, un ACE-inibitore. Tale effetto è dovuto oltre all’inibizione dell’attività ACE, anche alla inibizione della produzione di NO a livello endoteliale.

Si è avuto modo di notare come il polifenolo possa determinare la riduzione dei livelli di trigliceridi ematici (-26mg/dl) e i livelli di colesterolo totale nel sangue con un significativo decremento dei valori della pressione arteriosa in ratti nutriti con una dieta ricca di lipidi, aumento della fluidità del sangue, e riduzione dell’aggregazione piastrinica; cosi’ come è stata osservato la riduzione del diametro dell’intima media (che designa l’area della placca aterosclerotica) in conigli trattati con AF, rispetto al gruppo di controllo. Il meccanismo alla base di tali risultati è ancora sconosciuto, anche se recentemente ne è stato proposto uno secondo il quale si verificherebbe un aumento dell’uptake di colesterolo a livello epatico mediato dalle HDL.

Biologo Nutrizionista Dott. F.GARRITANO Per info telefonare al 347-2481194 e-mail: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

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