Effects of plant-derived polyphenols on glycation and oxidative stress related to vascular diseases

Evidenze sperimentali indicano che lo stress ossidativo e la glicazione svolgono un ruolo cruciale nelle patologie neurodegenerative e cardiovascolari. Lo stress ossidativo è correlato alla formazione delle specie reattive dell’ossigeno (ROS), i cui effetti nocivi possono portare a diverse condizioni patologiche, quali le alterazioni vascolari, complicanze del diabete e stati infiammatori. Inoltre, i ROS e lo stress ossidativo possono contribuire direttamente al processo di glicazione tramite la formazione di aldeidi reattive (gliossale, metil-gliossale) e di prodotti finali della glicazione avanzata (AGEs). Il processo di glicazione è caratterizzato da una reazione non enzimatica tra un gruppo aldeidico di uno zucchero e un gruppo amminico libero di una proteina. La glicazione e la conseguente formazione di AGEs causano la modifica irreversibile della struttura delle proteine, e la conseguente perdita della loro funzionalità, provocando effetti negativi in ambito vascolare. Dunque, risulta evidente che composti in grado di contrastare lo stress ossidativo e la glicazione possano assumere un ruolo determinante nella prevenzione del danno vascolare. Composti naturali come fenoli e flavonoidi suscitano interesse per i loro potenziali effetti biologici, come l’attività antiossidante e antiglicativa. Nonostante le indicazioni di questi effetti, è noto che la biodisponibilità dei composti naturali può variare notevolmente a seconda di molti fattori. Gli effetti dei polifenoli e dei loro metaboliti che raggiungono la circolazione in vivo dipendono dalla loro interazione con le cellule, sia a livello della membrana cellulare o ancor più per il loro assorbimento. Pertanto, al fine di valutare la potenziale attività di polifenoli naturali, è soprattutto importante valutare la permeabilità intestinale e biodisponibilità. In questa ricerca, sono state utilizzate le cellule di carcinoma colorettale umano (HT-29) come modello sperimentale di cellule intestinali, per valutare la capacità dei polifenoli di attraversare la membrana cellulare e permeare all’interno delle cellule. I polifenoli studiati in questa ricerca sono fitocostituenti caratteristici di diverse piante medicinali ampiamente utilizzate nella medicina tradizionale: baicalein (da Scutellaria baicalensis G.), eupatorin (Eupatorium semiserratum DC.), Galangina (Alpinia officinarum L.), magnolol (Magnolia officinalis L.), myricetin (Myrica rubra SZ), oleuropeina (Olea europaea L.), e silibina (Silybum marianum L.). Gli obiettivi del progetto di dottorato sono stati in primo luogo la valutazione della permeabilità dei composti naturali nelle cellule intestinali HT-29, e in secondo luogo, lo studio dell'attività antiglicativa in vitro dei polifenoli e la loro attività nei confronti del danno cellulare indotto dallo stress ossidativo e dalla glicazione nelle cellule endoteliali, utilizzando cellule HUVEC come modello sperimentale. I risultati hanno mostrato che la capacità dei polifenoli di attraversare la membrana delle cellule HT-29 dipende da molti fattori, tra cui la dimensione molecolare e le proprietà idrofile di ciascun composto. I flavonoidi baicaleina, eupatorina e galangina sono stati in grado di attraversare le membrane cellulari HT-29 e sono andati incontro a processi di biotrasformazione. Al contrario, oleuropeina non ha mostrato permeabilità nelle cellule HT-29. I risultati riguardo la determinazione degli AGEs hanno mostrato che la maggior parte dei polifenoli, alla concentrazione più elevata sperimentata, ha mostrato attività antiglicativa in tutte le condizioni sperimentali, e che per baicaleina, eupatorina e galangina è stata riscontrata la più alta attività nel contrastare la formazione degli AGEs. Nel modello sperimentale che ha coinvolto le cellule HUVEC, l'obiettivo è stato quello di valutare il ruolo potenziale di diversi composti correlati all'iperglicemia e alla glicazione, come albumina glicata, gliossale e glucosio ad alte concentrazioni, nell’indurre citotossicità e stress ossidativo. Inoltre, è stata valutata l'attività antiossidante dei polifenoli naturali contro lo stress ossidativo indotto da tali composti, usando il saggio DCFH-DA. I risultati hanno mostrato che l’albumina glicata e gliossale non sono stati in grado di indurre direttamente stress ossidativo nelle HUVEC alle condizioni del saggio, mentre il glucosio ad alte concentrazioni ha determinato un effetto di induzione di stress ossidativo. Pertanto, il glucosio è stato utilizzato come ossidativo stress nel test di valutazione con i polifenoli. Baicaleina, eupatorina e galangina sono stati selezionati come composti naturali con potenziale attività antiossidante, ed è stata valutata la loro attività sulla formazione dei ROS nelle cellule HUVEC indotta dal glucosio. L'attività antiossidante più elevata è stata osservata dopo pre-trattamento con i polifenoli alla concentrazione di 5 μM. In conclusione, i risultati ottenuti incoraggiano ulteriori ricerche sulle attività dei polifenoli contro lo stress ossidativo e la glicazione, al fine di comprendere il loro ruolo potenziale nella prevenzione delle malattie vascolari.