Resveratrol, a natural molecule against hypertension and cardiovascular diseases: development of prodrugs to enhance its bioavailability

I polifenoli vegetali sono una vasta famiglia di composti naturali presenti in molti cibi e bevande. Molti di loro possiedono notevoli proprietà biologiche. Il resveratrolo per esempio, può aiutare a prevenire le malattie cardiovascolari, perchè è in grado di abbassare la pressione sanguigna, ridurre la perossidazione lipidica l’aggregazione piastrinica. Inoltre, il resveratrolo ha proprietà antiossidanti, anti infiammatorie e anti aterosclerotiche, risultanti nella protezione del sistema cardiovascolare, nel miglioramento del declino cognitivo legato all’età e nelle prevenzione e terapia del cancro. Questi potenziali effetti terapeutici trovano però un ostacolo nella scarsa biodisponibilità di questo composto e dei polifenoli in generale. Come risultato di un basso livello di assorbimento e di rapido metabolismo nelle cellule intestinali ed epatiche, nel sangue vengono ritrovate solo piccole quantità di polifenoli, e principalmente sotto forma di metaboliti. Lo scopo del mio progetto di dottorato è lo sviluppo di prodrugs di resveratrolo, il nostro polifenolo modello, resistenti al metabolismo durante l’assorbimento intestinale capaci di rigenerare il composto naturale grazie all’azione di enzimi ubiquitari. Il progetto è avvenuto in collaborazione con un gruppo di chimici organici che hanno sintetizzato i composti utilizzati in questa tesi. Dato che i polifenoli generalmente sono poco solubili in acqua, e la solubilità è un fattore determinante per la biodisponibilità di un composto, un primo precursore di resveratrolo è stato ottenuto funzionalizzando gli ossidrili con gruppi glucosio, attraverso un linker succinico (RGS); studi di farmacocinetica con questo composto mostrano che i livelli e la composizione dei metaboliti in circolo sono però del tutto analoghi a quelli ottenuti somministrando resveratrolo; questo suggerisce un’idrolisi del derivato a resveratrolo nel tratto intestinale, prima dell’assorbimento. Quindi, l’utilità del legame carbossiestereo in vivo è limitata. Sono stati successivamente sintetizzati altri precursori del resveratrolo, con un legame acetalico che lega gruppi protettivi/solubilizzanti agli ossidrili. Il legame acetalico è caratterizato da una bassa polarità e da uno scarso ingombro sterico, e si prevede quindi che favorisca il passaggio attraverso le bio-membrane. È suscettibile all’idrolisi in acido ma è comunque ancora troppo stabile per l’uso in vivo. Esperimenti ex vivo ed in vivo, con una serie di derivati acetalici recanti corte catene di oligo-etilene glicole utilizzando segmenti d’intestino, hanno permesso di determinare che la lunghezza della catena del gruppo solubilizzante influenza positivamente l’assorbimento. Alla ricerca di funzionalità protettive con ideali caratteristiche di stabilità, si è quindi passati ad un altro tipo di legame, più labile, che non può essere specificato qui. Tramite questo legame, allo scopo di conferire solubilità, sono state introdotte porzioni poliidrossilate o catene di PEG. Questa strategia ha portato a livelli di assorbimento soddisfacenti con due derivati (regioisomeri) monosostituiti: concentrazioni dell’ordine del uM di derivati del resveratrolo si ritrovano nel sangue, persistenti per ore. Tuttavia, i due idrossili liberi di questi composti sono substrati per le glucuronosiltrasferasi, e questa modificazione avviene prima che la rigenerazione di resveratrolo sia completa. Un nuovo approccio è stato ora adottato, incorporando gli aspetti positivi che sono emersi dagli esperimenti condotti con i derivati acetalici. In questi nuovi composti corte catene di oligo-etileneglicole sono legate ai tre idrossili del resveratrolo per aumentare l’assorbimento e nel contempo fornire protezione. Questi nuovi derivati dovrebbero essere ben assorbiti (in funzione della lunghezza della catena) e con un’adatta cinetica di idrolisi. Al momento della pubblicazione di questa tesi sono disponibili solo risultati preliminari. Durante il mio corso di dottorato ho avuto l’opportunità di trascorrere un periodo di sei mesi presso il gruppo di ricerca del Prof. Mervaala’s all’Università di Helsinki, dove ho condotto uno studio sui possibili effetti positivi del resveratrolo e della restrizione calorica sulla cardiotossicità e il danno renale indotti dal sunitinib in ratti sponteaneamente ipertesi, usando ratti normotesi come controllo. Il sunitinib è un inibitore delle tirosin-chinasi (TKI). I risultati preliminari non hanno permesso di evidenziare differenze statisticamente significative fra i controlli e i ratti trattati. Per trarre conclusioni maggiormente significative, sarà necessario condurre ulteriori esperimenti. Per finire, in durante lo stadio iniziale del progetto ho partecipato ad uno studio sul metabolismo di polifenoli in cellule in cultura. 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. È comunque possibile uniformare nuovamente popolazioni con diversa attività metabolica coltivando le cellule in presenza di concentrazioni minime di xenobiotico (nel nostro caso quercetina).