Obesità e disfunzioni motorie intestinali: quale possibile aiuto

dalla supplementazione dietetica con flavonoidi?

Sezione di Farmacologia e FarmacovigilanzaDipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale,

Università di Pisa

Dr. Luca Antonioli

Crescere per competere sui mercati internazionali Business2Research

Salute, benessere, valorizzazione dei prodotti tipici: le sfide dell'agroalimentare 4.0

Pisa, 10 Marzo 2017

INTRODUZIONE

WHO Obesity and overweight report fact sheet #311 updated January 2015

✓ L’obesità rappresenta uno dei principali problemi di salute pubblica a livellomondiale e può essere definita come una condizione d’accumulo anormaleo eccessivo di grasso nel tessuto adiposo

✓ L’organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) riporta che più di trecentomilioni di persone sono considerati obesi (BMI>30 Kg/m2) e che il numerodi bambini e adolescenti in sovrappeso è in costante e progressivoaumento nei Paesi industrializzati

Cao Y, Nature Reviews Drug Discovery 2010; 9, 107-115

✓ L’obesità comporta un aumentato rischio di insulino resistenza, diabete di tipo 2, disordini

cardiovascolari ed una aumentata incidenza di neoplasie maligne

✓ L’obesità è associata ad uno stato di infiammazione cronica di basso grado (metainfiammazione)

dovuto ad un aumento dello stress ossidativo (radicali liberi dell’ossigeno), ad un’alterata

produzione e secrezione di citochine pro-infiammatorie (IL-6, IL-1β e TNF) e di molecole che

modulano la funzione del tessuto adiposo (MCP-1 e leptina)

Mohammed et al., Molecular Sciences 2016; 17,569Wellen KE et al. J Clin Invest 2003;112:1785-1788

INTRODUZIONE

Gallagher TK, et al. Obes Surg. 2007;17:1399-1407Mushref MA, Srinivasan S. Ann Transl Med. 2013;1:14

Le Pluart D. et al. Aliment Pharmacol Ther. 2015Ridha Z. et al. Pediatr Surg Int. 2015

✓ Diversi studi hanno focalizzato la loro attenzione sulle regolazione centrale e ormonale del tratto digestivo in

presenza di obesità, tralasciando gli effetti diretti della HFD sul comparto neuromuscolare enterico

✓ Sebbene non sia ancora stata chiarita definitivamente la presenza di un’associazione tra obesità e alterazioni

della motilità gastrointestinale, è stato dimostrato sperimentalmente che una dieta ricca di grassi (HFD) è

direttamente correlata con una condizione di dismotilità digestiva (alterato svuotamento gastrico e stipsi)

OBESITA’ E DISTURBI FUNZIONALI INTESTINALI✓ Recenti dati epidemiologici hanno evidenziato un’elevata prevalenza di disturbi funzionali digestivi nei

pazienti obesi

Symptoms Frequency

Functional esophageal disorders 31.3%

Functional gastroduodenal disorders 38.4%

Functional bowel disorders

Irritable bowel syndrome (17.9%)

Functional bloating (1%)

Functional constipation (28.6 %)

Functional diarrhea (18%)

Unspecified functional bowel disorder (35.7%)

83.9%

Functional anorectal disorders 40.2%

Fysekidis M et al., Obes Surg. 2012;22:403-10

120 patients with normal upper endoscopy (7.5% males, mean BMI 44±6 m/kg2)

OBESITA’ E INFIAMMAZIONE INTESTINALE

PloS One 2010;5(8):e12191

✓ Bacteria and HFD interact to promote proinflammatory changes in the small intestine,which precede weight gain and obesity and show strong and significant associations withprogression of obesity and development of insulin resistance

✓ Intestinal inflammation is an early consequence of HFD which may contribute to obesityand associated insulin resistance

✓ Interventions which limit intestinal inflammation induced by HFD and bacteria mayprotect against obesity and insulin resistance

✓ Current views suggest that obesity-associated systemic and adipose tissueinflammation promote insulin resistance, which underlies many obesity-linked healthrisks.

✓ Diet-induced changes in gut microbiota also contribute to obesity.✓ Recent findings support a concept that high fat diet and bacteria interact to promote

early inflammatory changes in the small intestine that contribute to development of orsusceptibility to obesity and insulin resistance.

Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2011;14(4):328-33

✓ I flavonoidi (dal latino flavus, giallo) sono composti naturali

presenti ubiquitariamente nel regno vegetale

✓ I flavonoidi abbondano nella frutta, nei vegetali, nei legumi e in

alcune bevande come tè verde, caffè e vino

✓ I flavonoidi sono costituiti da due anelli fenolici legati ad un anello

piranosico. In questa classe confluiscono molte strutture che

differiscono tra loro per il numero e la posizione di gruppi ossidrili

(-OH) e metossi (-OCH3) sugli anelli aromatici

Havesten, Pharmacol. Ther 2002; 96,67-202Manach et al., Am J Clin Nutr 2004;79(5):727-47

I FLAVONOIDI

✓ L’assunzione regolare di alcuni composti fenolici con la dieta ha effetti positivi nella prevenzione

e nel trattamento di diverse patologie in virtù della loro azione antiossidante ed

antinfiammatoria

Mohammed et al., Molecular Sciences 2016; 17,569

I FLAVONOIDI NELLA DIETA

SCOPO DELLO STUDIO

1. La prima fase del progetto ha riguardato la valutazione degli effetti beneficidei flavonoidi (luteolina, apigenina e naringenina) sulle variazioni del pesocorporeo, del grasso epididimale e dei parametri metabolici (colesterolototale, trigliceridi e glucosio) in topi alimentati con dieta iperlipidica

2. Nella seconda fase è stato valutato l’effetto della supplementazione dieteticacon apigenina nel contrastare le alterazioni enteriche in topi sottoposti a dietaiperlipidica

MATERIALI E METODI

➢ Animali: C57BL/6 topi maschi (età 4 settimane, peso corporeo di circa 20-22 g)

➢ Induzione dell’obesità: l’obesità è stata indotta mediante la somministrazione di una dieta ad altocontenuto di grassi (high fat diet HFD, TD.06414) con il 60% di calorie derivante da grassi per 8settimane. I topi usati come controllo sono stati alimentati con dieta standard (SD, TD.2018) con il18% di calorie derivante da grassi per 8 settimane

➢ Supplementazione dietetica con flavonoidi: sottogruppi di topi SD o HFD sono stati trattati, permezzo di sonda intragastrica, con luteolina (10 mg/Kg/die), apigenina (10 mg/Kg/die) e naringenina(10 mg/Kg/die) per 8 settimane

standard diet

high fat diet SACRIFICIO

1 2 3 4 5 6 7

Settimane

8

➢ Valutazione peso corporeo e grasso epididimale

➢ Misurazione parametri metabolici

➢ Valutazione danno intestinale (marker di danno ossidativo: MDA; markers infiammatori: IL-6 e IL-1β)

➢ Misurazione attività contrattile intestinale di preparati di colon

➢ Analisi immunoistochimica-tessuti colici (espressione Sostanza P)

LUTEOLINA

APIGENINA

NARINGENINA

0 2 4 6 8100

120

140

160

180

200HFD

HFD + luteolin

HFD + naringenin

HFD + apigenin

SD

Time (weeks)

Bo

dy

we

igh

t g

ain

(%

)RISULTATI

SD HFD HFD + luteolin HFD + apigenin HFD + naringenin

Total Cholesterol (mg/dL) 145 5.4 182 7.7a 146 ± 7.5* 142 ± 5.3* 152 ± 3.2#

Triglycerides (mg/dL) 118 2.4 149.5 0.03a 143 ± 8.5 122 ± 6.8* 126 ± 2.8*

Glucose (mg/dL) 114 7 166 4.8a 123 ± 6* 128 ± 7.3* 124.6 ± 8.1$

Parametri metabolici

Peso grasso epididimalePeso corporeo

+ 31.5 %

+ 74.5 %

+ 46.0 %

+ 36.1 %+ 33.8 %

SD

HFD

HFD

+ lu

teolin

HFD

+ a

pigen

in

HFD

+ n

arin

genin

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Ep

idid

imal

fat

weig

ht

(g)

cP < 0.001 vs SD*P < 0.05, $P < 0.01 vs HFD

c

*

$$

aP < 0.05 vs SD *P < 0.05, P $ < 0.01, #P < 0.001 vs HFD

aa

a

a

aa

a

*

**

*

*

**

** **

***

*

**

*

Parametri infiammatori-tessuti colici

RISULTATI

SDHFD

HFD + apigenin

0

20

40

60

80

100

MD

A (

nmol

/mg

tissu

e)

SD HFD

HFD + a

pigen

in

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

IL-6

(pg/m

g t

issue)

SDHFD

HFD + apigenin

0

2

4

6

8

10

IL-1

(pg

/mg

tissu

e)

aP < 0.05; cP < 0.001 vs SD *P < 0.05; #P < 0.001 vs HFD

MDA tissue levels

IL-6 tissue levels IL-1β tissue levels

C

#

a

*

C

#

RISULTATI

aP < 0.05, bP < 0.01 vs SD *P <0.05, P $ < 0.01 vs HFD

Attività contrattileintestinale di preparati colici

SDHFD

HFD + apigen

in

0

10

20

30

Ten

sio

n (

g/g

tis

sue)

L-732,138 (NK1 receptor antagonist)

GR 159897 (NK2 receptor antagonist)

SB 218795(NK3 receptor antagonist)

+ + +

+ + +

- - -

Krebs solution with added guanetidine, L-NAME and atropine

a

*

SDHFD

HFD + a

pigen

in

0

50

100

150

200

Ten

sio

n (

g/g

tis

su

e,%

)

Krebs solution with added guanetidine and L-NAME

$

b

SD

HFD

HFD

+ a

pigen

in

0

10

20

30

40

Ten

sio

n (

g/g

tis

su

e)

standard Krebs solution

RISULTATI

Analisi immunoistochimica-tessuti colici

SD

HFD

HFD

+ a

pigen

in

0

5

10

15

20

25

SP

exp

ressio

n/

myen

teri

c g

an

gli

on

are

a a

*

aP < 0.05 vs SD *P < 0.05 vs HFD

SDH

FD

SP

HFD

+ a

pig

en

in

CONCLUSIONI

✓ I topi alimentati con dieta ad elevato contenuto di grassi mostrano un marcatoaumento del peso corporeo e del grasso epididimale, seguito da una significativaalterazione di diversi indici metabolici come aumento dei livelli di glucosio, trigliceridi ecolesterolo rispetto al gruppo di topi controllo alimentato con dieta standard

✓ Il tessuto colico di topi HFD è caratterizzato da stress ossidativo (aumento dei livelli diMDA) e infiammazione (aumento dei livelli di IL-6 and IL-1β)

✓ I preparati di muscolatura liscia intestinale presentano un significativo aumento dellacomponente nitrergica e tachichininergica (tipicamente correlate con l’infiammazione)

✓ Luteolina, apigenina e naringenina contrastano l’aumento del peso corporeo el’aumento del grasso epididimale nonché le variazioni dei livelli di glucosio, trigliceridi ecolesterolo dei topi sottoposti a dieta iperlipidica

✓ La supplementazione dietetica con apigenina è in grado di promuovere unadiminuzione dell’infiammazione intestinale con una concomitante normalizzazionedella dismotilità colica associata all’obesità