A cura di:A cura di:

Giorgia Olivieri e Gabriella NardoGiorgia Olivieri e Gabriella Nardo

II Facolta’ di Medicina e Chirurgia II Facolta’ di Medicina e Chirurgia

Università La SapienzaUniversità La Sapienza

Via di Grottarossa, 1035 -. RomaVia di Grottarossa, 1035 -. Roma

Anno Accademica 2003-04Anno Accademica 2003-04

EFFETTIEFFETTI PREVENTIVIPREVENTIVI

DEGLI ANTIOSSIDANTIDEGLI ANTIOSSIDANTI

RADICALI LIBERIRADICALI LIBERI

Sottraggono elettroni ad altre molecole Sottraggono elettroni ad altre molecole

per completare il loro ottettoper completare il loro ottetto

Molecole o frammenti di molecole che hanno Molecole o frammenti di molecole che hanno

uno o più elettroni spaiati negli orbitali esterniuno o più elettroni spaiati negli orbitali esterni

MOLECOLE MOLECOLE

BERSAGLIO:BERSAGLIO:

Acidi nucleiciAcidi nucleici

ProteineProteine

Membrane Membrane biologichebiologiche

STRESS STRESS OSSIDATIVOOSSIDATIVO

FATTORI CHE INFLUENZANO UN’ FATTORI CHE INFLUENZANO UN’

IPERPRODUZIONE DI RADICALI LIBERIIPERPRODUZIONE DI RADICALI LIBERI

DIETE SBILANCIATEDIETE SBILANCIATE

FUMOFUMO

ALCOOLALCOOLINQUINAMENTOINQUINAMENTO

RAGGI SOLARIRAGGI SOLARI

ESERCIZIO FISICO ESERCIZIO FISICO

INTENSOINTENSO

RADICALI RADICALI LIBERILIBERI

ridotta fluidita’ ridotta fluidita’ di membranadi membrana

perossidazione perossidazione dei PUFAdei PUFA

(poliunsatured fatty (poliunsatured fatty acid)acid)

compromessa compromessa attività cellulareattività cellulare

NEOPLASIENEOPLASIE

MalattieMalattie

CARDIOVASCOLARICARDIOVASCOLARI

INVECCHIAMENTOINVECCHIAMENTO

MECCANISMI DI SMALTIMENTO MECCANISMI DI SMALTIMENTO DEI DEI RADICALI LIBERIRADICALI LIBERI

ENDOGENIENDOGENI

Sistemi enzimatici:Sistemi enzimatici:• SuperossidodismutasiSuperossidodismutasi• CatalasiCatalasi• Glutatione Glutatione perossidasiperossidasi• DesaturasiDesaturasi• Ac.lipoicoAc.lipoicoMolecole chelanti i Molecole chelanti i

metalli:metalli:• AlbuminaAlbumina• FerritinaFerritina• TransferrinaTransferrina• CeruloplasminaCeruloplasmina

ESOGENIESOGENI

Dieta:Dieta:• AntiossidantiAntiossidanti• Grassi polinsaturiGrassi polinsaturi

ANTIOSSIDANTIANTIOSSIDANTI SOLUBILITASOLUBILITA’’

RDA M/FRDA M/F DOVEDOVE

vit. A

Vit. C

Vit. ELicopeneBioflavonoidi

GTE (green tea extract)

Sali di Mg,ZnSe, CrGrassi poliinsaturiAcidi grassi (Omega 6)

Acidi grassi (Omega 3)

liposolubile

idrosolubile

liposolubileliposolubileIdrosolubile

1000/800RE

60/60 mg

10/8 mg

1.7/1.3 mg

5 gr

5-6 gr

Frutta gialla, arancione o verde scuraFrutta acidula, ortaggi a gemmaFegato,uova

Pomodoro

Cereali,carne,latte,

Te’ verde

Olio d’oliva

Semi

vegetali

Pesce

ACIDO LIPOICO

Si puo’ classificare tra le vit.liposolubili. E’ prodotto dal Si puo’ classificare tra le vit.liposolubili. E’ prodotto dal nostro organismo e coinvolto nel complesso della nostro organismo e coinvolto nel complesso della piruvato deidrogenasi, funzionando da accettore di piruvato deidrogenasi, funzionando da accettore di elettroni, grazie al suo ponte disolfuro, reattivo.elettroni, grazie al suo ponte disolfuro, reattivo.E’ quindi uno scavenger di radicali liberi nel corso del E’ quindi uno scavenger di radicali liberi nel corso del danno ossidativodanno ossidativo

PATOLOGIE PATOLOGIE CARDIACHECARDIACHE

ROS ROS (specie reattive (specie reattive all’Oall’O22))

Ac. LIPOICOAc. LIPOICO

(25-100(25-100µM)µM) induceATTIVITA’ antiossidanti:ATTIVITA’ antiossidanti:Catalasi (+55%)Catalasi (+55%)Superossido dismutasi Superossido dismutasi Glutatione reduttasiGlutatione reduttasiGlutatione perossidasiGlutatione perossidasiGlutatione transferasiGlutatione transferasiEffetto dose

dipendente

Ac. LIPOICOAc. LIPOICO(25-100µM)(25-100µM) riduce

ACCUMULO ROSACCUMULO ROS(-55%)(-55%)

SUPEROSSIDO DISMUTASI

Riduce perossidazioneRiduce perossidazioneInibisce Idrossi-metil- Inibisce Idrossi-metil- glutaril (HMG) CoA glutaril (HMG) CoA reduttasi reduttasi (sintesi (sintesi colesterolo)colesterolo)

PEROSSIDAZIONE lipidiPEROSSIDAZIONE lipidi

nell’nell’INVECCHIAMENTOINVECCHIAMENTO

(sottrazione H)(sottrazione H)

•CancroCancro

•Malattie Malattie

cardiovascolaricardiovascolari

•CatarattaCatarattaDiminuzioDiminuzione ne antiossidaantiossidanti nti endogeni!endogeni!

AC LIPOICOAC LIPOICO

DIMOSTRAZIONE IN VITRO DELL’ EFFETTO DIMOSTRAZIONE IN VITRO DELL’ EFFETTO

PROTETTIVO DELL’AC.LIPOICO INPROTETTIVO DELL’AC.LIPOICO IN

Saccaromycetes cerevisiaeSaccaromycetes cerevisiae

Perossido di Idrogeno

(H22O22)

4-5mM

Ossidante (H22O22)

+ Acido Lipoico0.01-0.1mM

Riduce le possibilità di sopravvivenza della cellula (Saccaromycetes cerevisiae)

Riduce il n delle generazioni successive

Aumenta il n delle generazioni successive (cell.con delezione del gene SOD)

Aumenta la possibilità di sopravvivenza della cellula (cell.selvatiche)

EpicatechinaEpicatechinaEpigallocatechiEpigallocatechi

nana

Epicatechina Epicatechina gallatagallata

EpigallocatechiEpigallocatechina gallatana gallata

estratti antiossidanti del te’ verde (GTE)

Cellula Cellula falciformefalciforme

Danno alla Danno alla membranamembrana

Dense cellDense cell

Abnorme Abnorme permeabilitpermeabilit

a’a’

Polimerizzazione Polimerizzazione HbHb

Adesione a Adesione a c.endoteliali e c.endoteliali e PLTPLT

GTE

OH=OH=att.antiossidanteatt.antiossidante

Fusione Fusione cellula-virus cellula-virus

influenzale A e influenzale A e BB

AcidificazioAcidificazionene

LISOSOMILISOSOMIENDOSOMIENDOSOMI

GTEECEC

ECECggEGEG

CC EGCEGCgg

Effetto dose-

dipendente !

Ruolo del GTE nel blocco dell’acidificazione lisosomiale

EXP 1:concentrazioneEXP 1:concentrazione TGTG (trigliceridi)(trigliceridi),,TCTC(Colesterolo (Colesterolo

totale)totale)

GTE dissolto in acquaGTE dissolto in acqua(5 g/L)(5 g/L)

EXP 2: i valori variano con effetto dose EXP 2: i valori variano con effetto dose dipendentedipendente(0, 1.1, 3.4, 5.7 g GTE/L nella dieta)(0, 1.1, 3.4, 5.7 g GTE/L nella dieta)

EXP 3: i valori cambiano nel tempo EXP 3: i valori cambiano nel tempo TG –35%, TC-31% (feci,fegato,cadavere)TG –35%, TC-31% (feci,fegato,cadavere)

EXP 4: inibizione EXP 4: inibizione degli enzimi che degli enzimi che partecipano alla partecipano alla biosintesi del biosintesi del colesterolo e al suo colesterolo e al suo assorbimentoassorbimento

? GTEGTE

Effetto ipolipidemico del GTE

VITAMINA E,

FORME SINTETICHE

ED ANALOGHI

ATTIVITA’ ATTIVITA’ ANTIOSSIDANTEANTIOSSIDANTE

Molecola liposolubile Molecola liposolubile associata alle associata alle membrane membrane biologichebiologichee alle lipoproteinee alle lipoproteineprotegge i grassi protegge i grassi poliinsaturi dalla poliinsaturi dalla perossiadazioneperossiadazione

ATTIVITA’ NON ATTIVITA’ NON ANTIOSSIDANTEANTIOSSIDANTE

A carico di RRR-A carico di RRR- tocoferil tocoferil succinatosuccinatopotente agente potente agente antitumoraleantitumorale

VITAMINA E

INIBISCE LA PROLIFERAZIONE INIBISCE LA PROLIFERAZIONE

DI CELLULE MALIGNEDI CELLULE MALIGNE

CAUSA CAUSA APOPTOSIAPOPTOSI

È ANTI-ANGIOGENICOÈ ANTI-ANGIOGENICO

INIBISCE VEGFINIBISCE VEGF(fattore di crescita(fattore di crescitavascolare)vascolare)

-TOS

VITAMINA E e neoplasieVITAMINA E e neoplasieVITAMINA E e neoplasieVITAMINA E e neoplasie

British journal of Cancer (2003)89British journal of Cancer (2003)89

VITAMINA EVITAMINA E

CELLULA CELLULA

SANASANACELLULA CELLULA

TUMORALETUMORALE -TOS viene idrolizzato-TOS viene idrolizzato

ad ad -TOH nel fegato -TOH nel fegato

a pH neutro a pH neutro -TOS si -TOS si trova in forma trova in forma DEPROTONATA e passa DEPROTONATA e passa

all’interno della cellula all’interno della cellula con difficolta’con difficolta’

-TOS non viene -TOS non viene idrolizzatoidrolizzato

A pH acido A pH acido –TOS si –TOS si

trova in forma trova in forma

PROTONATA e PROTONATA e

diffonde percio’ con diffonde percio’ con

facilita’ all’interno facilita’ all’interno

della celluladella cellula

DINAMICA della vit.E in cell.sana e tumoraleDINAMICA della vit.E in cell.sana e tumorale

Bollettino S.I.N.U.Bollettino S.I.N.U.

Effetti degli antiossidanti sui danni Effetti degli antiossidanti sui danni da Oda O2 (lipoperossidazione)2 (lipoperossidazione)

Effetti del Effetti del 2,7,11-trimetil-tetradecaesano-1,14 dial2,7,11-trimetil-tetradecaesano-1,14 dial

comparata al Licopenecomparata al Licopene

LicopeneLicopene

POMODOROPOMODORO

LICOPENELICOPENE

Regola l’espressioneRegola l’espressione

del gene connessina del gene connessina 4343Modula le cicline Modula le cicline coinvoltecoinvolte

nella progressione delnella progressione delciclo cellulareciclo cellulare

POLIFENOLI POLIFENOLI (presenti (presenti

anche nella soia)anche nella soia)

Ostacolano l’azioneOstacolano l’azionedi IGF1di IGF1

LicopeneLicopeneIl licopene è un antiossidante naturale

della famiglia dei carotenoidi, presente

in elevate concentrazioni

nel pomodoro maturo e in misura

minore nel cocomero, albicocca, uva e

papaia.

Chimicamente è costituito da carbonio

e idrogeno ed in natura è rinvenibile

nella struttura “trans”. Il tempo di

emivita è di 2-3 giorni ed il suo

maggior metabolica è il 5,6-diidrossi-

5,6diidrolicopene.

Struttura del LicopeneStruttura del Licopene

Chimicamente è costituito da carbonio e idrogeno ed in

natura è rinvenibile nella struttura “trans”.

Il tempo di emivita è di 2-3 giorni ed il suo maggior

metabolita è il 5,6-diidrossi-5,6diidrolicopene.

LICOPENELICOPENE

Il licopene ha attività antiossidante e

antiradicali liberi e sembra avere un ruolo

importante nella prevenzione di alcune malattie

degenerative quali il cancro e le malattie

vascolari, che sembrano in parte dipendere da

fenomeni ossidativi.

Il meccanismo di azione alla base dell’attività Il meccanismo di azione alla base dell’attività

antitumorale del licopene è ancora sconosciuto, ma antitumorale del licopene è ancora sconosciuto, ma

sembra non essere esclusivamente correlabile alla sua sembra non essere esclusivamente correlabile alla sua

intrinseca attività antiossidante.intrinseca attività antiossidante.

In pazienti con tumore della prostata la In pazienti con tumore della prostata la

supplementazione con licopene per sole 3 supplementazione con licopene per sole 3

settimane ha determinato una riduzione dei settimane ha determinato una riduzione dei

valori serici di PSA (un marker usato valori serici di PSA (un marker usato

comunemente per monitorare l’andamento della comunemente per monitorare l’andamento della

malattia), suggerendo un effetto malattia), suggerendo un effetto

antiproliferativo specifico sulle cellule antiproliferativo specifico sulle cellule

neoplastiche prostaticheneoplastiche prostatiche

In pazienti con tumore della prostata la In pazienti con tumore della prostata la

supplementazione con licopene per sole 3 supplementazione con licopene per sole 3

settimane ha determinato una riduzione dei settimane ha determinato una riduzione dei

valori serici di PSA (un marker usato valori serici di PSA (un marker usato

comunemente per monitorare l’andamento della comunemente per monitorare l’andamento della

malattia), suggerendo un effetto malattia), suggerendo un effetto

antiproliferativo specifico sulle cellule antiproliferativo specifico sulle cellule

neoplastiche prostaticheneoplastiche prostatiche

HPLC A FASE INVERSA DEL LICOPENEHPLC A FASE INVERSA DEL LICOPENE

Food and Food and chemical chemical toxicologytoxicology

genisteigenisteinana

quercitinquercitin

aa

camferolcamferol

oo

biocaninbiocanin

aa

25-40 mM/L25-40 mM/LEffetto inibitorio sulla Effetto inibitorio sulla Proliferazione indottaProliferazione indottaDa IGF1. (50%)Da IGF1. (50%)

rutinarutinadaidzeinadaidzeina

>60 mM/L>60 mM/L

genisteinagenisteinacamferolocamferolo

arresto del cicloarresto del ciclocellulare tra M e G2cellulare tra M e G2

I POLIFENOLI OSTACOLANO L’ONCOGENESII POLIFENOLI OSTACOLANO L’ONCOGENESI

Area Fattori che AUMENTANO Fattori PROTETTIVI il danno ossidativo

Finland Finland latte,ipercolesterolemia latte,ipercolesterolemia

FranceFrance fumo e alcol,cancrofumo e alcol,cancroall’esofagoall’esofago

poco apporto di poco apporto di latte latte nell’adulto,molta nell’adulto,molta verdura, verdura, vino vino rossorosso, porzioni , porzioni piccolepiccole

pane ad alto pane ad alto contenuto di contenuto di fibrefibre

UnitedUnited StatesStatesUnitedUnited StatesStates carne cotta o alla carne cotta o alla griglia, griglia, ipercolesterolemiipercolesterolemia, cancro alla a, cancro alla mammella, poca mammella, poca verdura, fast verdura, fast food, latte, alcolfood, latte, alcol

carne cotta o alla carne cotta o alla griglia, griglia, ipercolesterolemiipercolesterolemia, cancro alla a, cancro alla mammella, poca mammella, poca verdura, fast verdura, fast food, latte, alcolfood, latte, alcol

poco sale, poca poco sale, poca incidenza del cancro incidenza del cancro all o stomaco e di all o stomaco e di patologie legate a patologie legate a H.PiloriH.Pilori

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Mediterranean areaMediterranean area

Japan, Japan, China,CoreaChina,Corea

molto salemolto sale,cancro ,cancro allo stomaco, allo stomaco, emboli cerebro emboli cerebro vascolari, H.pylori,vascolari, H.pylori,cibi sottaceto o cibi sottaceto o molto conditi,molto conditi,

alto apporto di alto apporto di tete verdeverde,cibi a base di ,cibi a base di soiasoia

alto apporto di alto apporto di tete verdeverde,cibi a base di ,cibi a base di soiasoia

South AsiaSouth AsiaTradizione Tradizione vegetariane con vegetariane con verdura, frutta,amido, verdura, frutta,amido, te’, ma con lattete’, ma con latte

American Health FoundationAmerican Health Foundation

molta verdura, molta verdura, pesce, frutta ,pesce, frutta , pomodoro cottopomodoro cotto, , olio olio d’oliva, prevenzione d’oliva, prevenzione dieteticadietetica

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HPLC del licopene, vit.E e B-caroteneHPLC del licopene, vit.E e B-carotene((λλ =473nm) =473nm)HPLC del licopene, vit.E e B-caroteneHPLC del licopene, vit.E e B-carotene((λλ =473nm) =473nm)

HPLC del licopene, vit.E e B-HPLC del licopene, vit.E e B-carotenecarotene((λλ= 292nm)= 292nm)

HPLC del licopene, vit.E e B-HPLC del licopene, vit.E e B-carotenecarotene((λλ= 292nm)= 292nm)