Come sfruttare il potenziale farmacologico dei polifenoli vegetali: modificazioni reversibili per aumentarne la biodisponibilità/bioefficacia

Il progetto di ricerca a cui ho lavorato durante il corso di dottorato intende aprire la strada alla sfruttamento farmacologico dei polifenoli vegetali, una vasta famiglia di composti naturali presenti in molti cibi e bevande. Una grande quantità di dati dimostra che molti di essi hanno proprietà biologiche degne di nota, che trovano però un grosso ostacolo nella loro esplicazione a causa della scarsa biodisponibilità di questi composti. Come risultato del loro scarso assorbimento e della metabolizzazione/degradazione a livello intestinale ed epatico, solo piccole quantità di composto entrano nel circolo sanguigno, e per lo più sotto forma di metaboliti. La prima parte del mio lavoro di dottorato ha avuto come scopo quello di aggirare la barriera della bassa biodisponibilità attraverso lo sviluppo di “precursori” di polifenoli, più resistenti alla metabolizzazione durante l’assorbimento e in grado di rigenerare il composto naturale grazie all’azione di enzimi ubiquitari. Sono stati scelti come polifenoli modello la quercetina (3,3’,4’,5,7-pentaidrossiflavone) e il resveratrolo (3,4’,5-triidrossi-t-stilbene), entrambi ampiamente studiati e dotati di interessanti proprietà. Poichè le principali modificazioni metaboliche avvengono sugli ossidrili, e poiché enzimi con attività esterasica sono ubiquitari, è sembrato logico iniziare questo lavoro sviluppando dei derivati esterei. Ho quindi sintetizzato una serie di precursori della quercetina, la maggior parte dei quali comprendeva una funzionalità amminoacidica. Ho studiato il trasporto/diffusione di questi derivati attraverso monostrati supportati di cellule epiteliali. In questo sistema sperimentale i precursori esterei hanno dimostrato una maggiore resistenza al metabolismo rispetto alla quercetina tal quale. Gli studi di assorbimento/metabolismo con monostrati di cellule intestinali Caco-2 hanno messo in luce l’esistenza di eterogeneità nell’espressione degli enzimi metabolici di Fase II (solfo- e glucuronosil-trasferasi) all’interno della stessa linea cellulare. E’ stato possibile uniformare nuovamente popolazioni con diversa attività metabolica mediante coltivazione con concentrazioni minime di xenobiotico (nel nostro caso quercetina). Per studiare la biodisponibilità dei precursori sintetizzati è stato necessario mettere a punto innanzitutto un protocollo efficace per l’estrazione di quercetina e resveratrolo dal sangue. Questo lavoro ha messo in evidenza l’opportunità di eseguire l’analisi con campioni di sangue intero anzichè sul plasma sanguigno come viene generalmente fatto, per evitare sottostime dovute all’associazione dei polifenoli con la frazione cellulare. Poiché i polifenoli sono tutti scarsamente solubili in acqua, e la solubilità è un fattore determinante per la biodisponibilità di un composto, un primo precursore del resveratrolo è stato ottenuto funzionalizzando gli ossidrili con gruppi glucosio, attraverso un linker succinico (RGS); studi di farmacocinetica su questo composto sono in corso. Sono stati inoltre sintetizzati altri due derivati esterei (con gruppi metile o polietilenglicole), e due meno suscettibili all’idrolisi (metil-etere e mesilato). I risultati ottenuti dagli studi di stabilità in sangue, di assorbimento con intestino ex vivo e di farmacocinetica hanno evidenziato l’eccessiva instabilità dei legami esterei in questi contesti biologici. Una seconda parte del progetto è nata dalla considerazione che l’azione dei polifenoli può essere potenziata non solo cercando di innalzare il loro livello sistemico, ma anche accumulandoli specificamente in opportuni siti di azione. I polifenoli sono infatti molecole redox-attive, e i radicali sono coinvolti in molte patologie. Sito principale di produzione dei radicali sono i mitocondri, che sono inoltre la sede di eventi chiave nella morte cellulare. Importante per la genesi di questa parte del progetto è stata l’osservazione che la quercetina è in grado di inibire o indurre l’apertura del poro di transizione di permeabilità mitocondriale, a seconda che prevalga la sua attività anti- o pro-ossidante. Sono stati quindi sintetizzati dei derivati di quercetina e resveratrolo in grado di accumularsi nei mitocondri grazie alla funzionalizzazione con un gruppo trifenilfosfonio (TPP+), un catione in grado di diffondere attraverso le membrane biologiche e di accumularsi in regioni a potenziale negativo, quali la matrice mitocondriale. Una prima indagine su quale sia l’effetto biologico di questi nuovi composti è stata eseguita con dei derivati della quercetina e mitocondri isolati; questi composti si sono rivelati potenziali co-induttori della transizione di permeabilità mitocondriale, nonché inibitori della respirazione e dell’ATP sintasi mitocondriale. E’ stato quindi condotto uno studio preliminare per saggiare la possibile azione citostatica/citotossica dei derivati mitocondriotropici e di alcuni altri costrutti prodotti nel corso del progetto, su colture cellulari tumorali e non. Da questi esperimenti è emerso come alcuni dei derivati abbiano il comportamento tipico degli agenti chemioterapici.