Anteprima - Italus Hortus
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Review n. 8 – Italus Hortus 15 (4), 2008: 47-58 Aspetti nutrizionali e nutraceutici dei polifenoli dell’uva Francesco Orlandi* Scuola di Specializzazione in Gastroenterologia, Università Politecnica delle Marche, e Corso di Laurea Specialistica in Scienze Viticole ed Enologiche, Università di Torino Ricevuto 26 maggio 2008; accettato 13 luglio 2008 Nutritional and nutraceutical values of grape polyphenols Abstract. Grape polyphenols have shown beneficial effects in a number of in vitro and in vivo biological studies. The availability and the activities of anthocyanins, quercetin, resveratrol, catechins, proanthocyanidines, caffeic acid, gallic acid, and tyrosol are summarized. The antioxidant effects, and the mechanisms of prevention of atherosclerosis, cardiovascular disease, cancer, dementia and other diseases are described. Most grape polyphenols have shown their biological activities at the low concentrations obtained with the dietary intake. Short-term clinical investigations have shown beneficial effects on risk markers and intermediate events. Long-term prospective studies on the incidence of disease or on the life expectancy are needed. Grape-derived nutraceutical are polyphenol-rich supplements placed on the borderline between drugs and foods. They have safety issues due to the potential toxicity of phenol excessive intake. Controlled clinical trials should be performed for an appropriate evidence of their health benefits. Key words: anthocyanines, quercetin, resveratrol, catechines, proanthocyanidines, caffeic acid, gallic acid, tyrosol. Introduzione L’uva è un cocktail complesso di composti nutrizionali interessanti per la salute dell’uomo (Mattivi et al., 2006). Un etto d’uva fornisce ad esempio 0,7 mg circa di manganese, un terzo dell’apporto standard giornaliero, ed è una fonte apprezzabile di vitamina B6, vitamina B1, vitamina C e potassio. Più della metà dei polifenoli dell’uva, in particolare le procianidine, è contenuta nei semi. Il 30% circa dei fenoli, in particolare antocianine e resveratrolo, è contenuto nella buccia. La polpa è la parte più povera in polifenoli. I contenuti variano tra i vari tipi d’uva (USDA, 2007). Questa breve rassegna include alcuni aspetti della digestione, dell’assorbimento intestinale, delle biotra* [email protected] sformazioni iniziali e della biodisponibilità dei principali fenoli dell’uva. La biodisponibilità è, infatti, un pre-requisito di ogni azione biologica. Vengono poi considerate le evidenze pre-cliniche più interessanti. Esse sono confrontate ai criteri correnti di valutazione clinica per alimenti e supplementi. Escono da questo quadro gli studi terapeutici, nei quali i polifenoli possono essere somministrati a dosi centinaia di volte superiori rispetto a quelle alimentari. Non sono considerati i problemi di sicurezza, da pesticidi o contaminanti. Assorbimento e biodisponibilità La biodisponibilità dei polifenoli dell’uva varia da composto a composto. Essa è valutata in termini di massima concentrazione plasmatica, del tempo necessario a raggiungerla, come area sotto la curva, e come emivita. È un modello che può essere letto in termini compartimentali (Bertelli, 2006), nel quale vanno naturalmente considerati anche i metaboliti attivi e l’escrezione urinaria e fecale (Manach et al., 2004; 2005). Si fa generalmente riferimento alla fisiologia dell’adulto in condizioni di salute. La biodisponibilità dei fenoli è condizionata dai processi di digestione ed assorbimento intestinale, e dal metabolismo iniziale dei composti. La digestione e l’assorbimento dei fenoli sono influenzati dal cibo concomitante, ad esempio dalla quantità di grassi o dalla matrice del cibo, come avviene per la quercetina (Lesser et al., 2004; Dávalos et al., 2006a). Sono importanti anche la dose, il tempo di transito intestinale, le variazioni della flora intestinale. L’acido gallico è il fenolo più facilmente assorbibile. Esso è seguito in graduatoria dai glucosidi della quercetina, dalla catechina, dall’acido caffeico e dalle antocianine (Liu e Wu, 2007). La sequenza degli eventi che vanno dalla ingestione alla biodisponibilità sistemica non è un semplice modello unidirezionale: una molecola di polifenolo captata dall’enterocita e coniugata nel suo citoplasma può essere poi riversata dall’enterocita stesso nel lume intestinale, oppure raggiungere il fegato e tornare nel duodeno tramite la bile percorrendo così il cir47 Orlandi colo entero-epatico, con passaggi reiterati e biotrasformazioni sovrapposte. Il “rigurgito” nel cavo intestinale dei polifenoli captati dall’enterocita può interessare fino al 50% dei glucuronidi, e varia con la natura dei composti: le catechine, ad esempio, non sembrano interessate (Donovan et al., 2001a; Crespy et al., 2003). Nel cavo orale i fenoli tendono a legarsi alle amilasi salivari. I complessi che ne derivano diminuiscono l’assorbimento intestinale dei tannini, non influenzano quello dei flavonoidi. Le proantocianidine dei semi d’uva hanno un effetto antiinfiammatorio locale (Houde et al., 2006; Cai e Bennick, 2006; Zajácz et al., 2007). L’acidità dell’ambiente gastrico non favorisce la trasformazione dei polifenoli complessi in dimeri o monomeri, ed il duodeno riceve i flavonoidi largamente immodificati. Nell’uomo, antocianine ed acido caffeico possono combinarsi con composti nitritici formando ossido nitrico (Gago et al., 2007). L’ambiente più alcalino dell’intestino tenue facilita il passaggio del polifenolo a molecole più semplici. Il trimero è considerato la dimensione massima per l’assorbimento, sopra la quale è necessaria una trasformazione della molecola (Déprez et al., 2001). Nel lume intestinale i polifenoli complessi hanno una maggiore tendenza ad aggregarsi con le proteine del bolo alimentare; ne può derivare un ritardo del contatto con l’enterocita. I flavonoidi che attraversano la membrana cellulare dell’enterocita sono rapidamente coniugati, con formazione di glucuronati, solfati e metilati. La coniugazione con acido glucuronico facilita l’eliminazione nella bile, la coniugazione con solfato rende preferenziale l’eliminazione urinaria. Le UDP-glucuroniltrasferasi del citoplasma dell’enterocita e dell’epatocita provvedono alla coniugazione con acido glucuronico. Questi enzimi presentano nell’uomo un poliformismo genetico che implica variazioni metaboliche individuali. L’attività delle sulfotransferasi per i polifenoli è più rilevante nell’epatocita che nell’enterocita. Le metiltransferasi catalizzano il trasferimento di un gruppo metilico alla posizione 3’ o 4’ di vari fenoli come l’acido caffeico, la quercetina, le catechine (Crespy et al., 2001). Nel colon, i polifenoli non assorbiti nel tenue sono esposti all’azione della flora batterica. I glucosidi sono idrolizzati ad agliconi, e si originano diversi acidi aromatici. Ne deriva una cascata di metaboliti batterici (acido fenilvalerico, fenilpropionico, fenilacetico, benzoico, ecc.) scarsamente conosciuti. Dai flavonoli derivano, ad esempio, acidi idrossifenilacetici che hanno capacità di contrasto della aggregazione piastrinica. L’assorbimento è accompagnato da coniugazioni con acido glucuronico, solfato, glicina. Nelle 48 orine, la quota di metaboliti batterici di un fenolo sul totale di metaboliti dipende dalla quota non assorbibile nel tenue propria del composto. Il dosaggio di metaboliti urinari è utilizzato in clinica come marker di aderenza ad una data dieta (Yamashita et al., 2002; Gonthier et al., 2003a; Crespy et al., 2003; Golberg et al., 2003; Manach et al., 2004). I polifenoli influenzano la funzionalità metabolica ed immunologica dell’apparato digerente. I flavonoidi privilegiano lo sviluppo di lattobacilli e bifidobatteri del colon, ed i polifenoli riducono l’espressione genica della mucosa per la reazione infiammatoria ed il metabolismo degli steroidi, con riduzione dello stress ossidativo; ciò implica una potenziale protezione verso le malattie infiammatorie e la cancerogenesi dell’intestino (Dolara et al., 2005). La quercetina induce una secrezione di cloruri dalla mucosa del colon (Cermak et al., 1998). Quercetina, resveratrolo ed etil-caffeoato modificano la funzionalità delle cellule stellate del fegato, con potenziali implicazioni di protezione verso la fibrosi e la cirrosi del fegato. Viene anche inibita l’attivazione delle cellule stellate del pancreas (Frega et al., 2006; Feick et al., 2007). Antocianine Cento grammi di uva nera possono contenere fino a 0,75 grammi di antocianine, una quantità superiore all’apporto totale medio giornaliero. La mucosa gastrica assorbe con efficienza le antocianine monoglucosidi. Il trasporto sembra facilitato dalla bilitranslocasi, ed avviene con formazione di glucuronidi. Alcune antocianine sono meglio assorbite se assunte con l’uva, nella quale è presente una consistente quota di zuccheri, rispetto al vino rosso. Il digiuno è l’area di maggior assorbimento intestinale delle antocianine. Nell’uomo esse entrano in circolo come glucosidi, metilati, solfati e glucuronati. Le antocianine compaiono rapidamente nel plasma, nella bile e nel cervello. Le concentrazioni plasmatiche di antocianine sono molto basse, dell’ordine di 50 nmol/l contro una ingestione di 2 grammi. Il tempo per raggiungere queste concentrazioni varia tra 1 e 4 ore, e l’eliminazione renale è rapida. La bassa biodisponibilità delle antocianine può far sottovalutare la loro importanza biologica. I metaboliti e le loro attività sono infatti parzialmente conosciuti. Nelle orine sono largamente prevalenti i monoglucuronidi, seguiti dai solfati (Bub et al., 2001; Frank et al., 2003; Talavéra et al., 2004; Bitsch et al., 2004; Passamonti et al., 2005; Mc Dougall et al., 2005; Tagliazucchi et al., 2005). Quercetina La quercetina è il flavonolo enologico più studia- Aspetti nutrizionali e nutraceutci dei polifenoli dell’uva to. Nel ratto è stato osservato un assorbimento gastrico di quercetina (Crespy et al., 2002). L’assorbimento della 4’-glucoside-quercetina nell’intestino tenue avviene nell’ordine di 30-45 minuti (Meng et al., 2004). A livello dell’enterocita, la proteina di membrana ABCC2 influenza il trasporto dei coniugati glucuronidi (Williamson et al., 2007). L’assorbimento dei glucosidi è facilitato dalla utilizzazione del sistema di trasporto sodiodipendente-glucosio (Day et al., 2003). La loro idrolisi è influenzata dalla natura chimica del singolo composto, e dalla microflora (Scholz e Williamson, 2007). Nel ratto, l’assorbimento della quercetina è migliorato dalla presenza di alcol ad una concentrazione superiore al 30%, non da gradazioni inferiori (Azuma et al., 2002). La quercetina influenza la cinetica di diversi composti: essa inibisce la secrezione di apolipoproteina B (Casaschi et al., 2002); l’assorbimento della quercetina-3 glucoside è in competizione con la cianidina-3-glucoside; è stata anche osservata una inibizione reciproca dell’assorbimento intestinale tra quercetina e catechine (Silberberg et al., 2005). La quercetina induce modificazioni dell’espressione genica dell’enterocita. Una volta entrata nell’enterocita la quercetina è idrolizzata, da una betaglucosidasi citosolica (Graefe et al., 2001). Nel ratto, la quercetina-3-glucoside è idrolizzata con l’intervento di una idrolasi. Nel citoplasma dell’enterocita i composti vengono rapidamente deglucosilati e coniugati come 3- o 7-glucuronati (Day et al., 2003; Sesink et al., 2003; Dragoni et al., 2006). I batteri della flora intestinale metabolizzano la quercetina producendo vari acidi fenilacetici (Aura et al., 2002). Nel fegato i composti vengono metilati, per il 30-45%, o solfati, per il 10-15%. La quercetina inibisce l’attività di sulfotransferasi fenoliche come la SULT1A1, ed interferisce con la formazione di solfati del resveratrolo. Anche la formazione di glucuronidi è inibita dalla quercetina (De Santi et al., 2000a, 2000b, 2002b; Rossi et al., 2004). I metaboliti epatici della quercetina possono interferire con proteine di trasporto importanti nel metabolismo dei farmaci (van Zanden et al., 2007). Il sistema epatico citocromoP450 non interviene nel metabolismo della quercetina, ma probabilmente media i suoi effetti biologici (Mutch et al., 2006). Una quota importante della quercetina entra nella bile originando un circolo enteroepatico del composto. Nella dieta abituale non si osservano glucosidi liberi della quercetina nel plasma. Dopo assunzione di cipolla, ricca di quercetina, sono stati identificati metilati, glucuronidi e solfati del fenolo (Sesink et al., 2001; Day et al., 2001; Graefe et al., 2001). Nell’uomo, l’assunzione di 1,5 grammi di quercetina è seguita da una farmacocinetica comples- sa, anche per il circolo enteroepatico, con emivita di 3,5 ore. L’eliminazione dei metaboliti della quercetina è lenta, con valori di emivita varianti tra le 11 e le 28 ore (Moon et al., 2008). Resveratrolo A livello dello stomaco sono stati osservati un effetto stimolante del resveratrolo sulla attività della pepsina gastrica (Tagliazucchi et al., 2005), un effetto di protezione della mucosa gastrica dallo stress ossidativo (Kirimlioglu et al., 2006) ed una inibizione dello sviluppo di helicobacter pylori (Mahady et al., 2003). L’assorbimento del resveratrolo è rapido ed è sostanzialmente localizzato nell’intestino tenue. I glucosilati hanno un assorbimento più facile. Una parte del resveratrolo assorbito nell’enterocita, con formazione di glucuronidi e solfati, è rigurgitata dalla cellula nel tubo digerente. La formazione di solfati è catalizzata dalle sulfotransferasi ricombinanti (SULT), che presentano un polimorfismo genetico giustificante variazioni individuali del metabolismo. L’età ed il sesso sembrano invece avere scarsa influenza sulla capacità metabolica di questo sistema. La formazione di glucuronati è stereospecifica. Nel fegato gli enzimi di fase 2 portano alla formazione di trans-resveratrolo-3-O-glucuronide e trans-resveratrolo-3-O-solfato. La coniugazione enterale ed epatica del resveratrolo è così estesa che solo tracce di resveratrolo libero compaiono in circolo. La coniugazione a solfato e glucuronato è inibita dalla quercetina, dall’aspirina o dall’acido mefenamico. Il resveratrolo assunto con succo d’uva o nel vino ha nell’uomo una biodisponibilità nettamente superiore alla somministrazione in compresse (Covas, 2008). L’assunzione in succo d’uva è associata ad una più lenta scomparsa dal plasma (Goldberg et al., 2003). Nel ratto, la somministrazione di quantità nutrizionali di vino è stata seguita da una concentrazione plasmatica massima dei derivati del resveratrolo a 60 minuti, con una scomparsa dal circolo nelle 4 ore. Le concentrazioni più elevate erano nel fegato, che svolge funzioni metaboliche, di filtro e di accumulo, e nel rene. L’emivita plasmatica di alcuni metaboliti del resveratrolo supera le 9 ore, contro un’emivita di 8-14 minuti del resveratrolo stesso. Nel resveratrolo incorporato nelle lipoproteine a bassa densità circolanti prevalgono i trans-glucuronidi. Il resveratrolo assunto con succo d’uva ha mostrato una eliminazione orinaria del 16% della dose assunta, con prevalenza di isoforme cis (De Santi et al., 2000a, 2000b, 2002b; Marier et al., 2002; Meng et al., 2004; Urpì-Sardà et al., 2005; Bertelli 2006; Athar et al., 2007; Maier-Salamon et al., 2008). 49 Orlandi Catechine Gran parte degli studi sulla disponibilità delle catechine è stato condotto sul the e sul cocco (Manach et al., 2005). La somministrazione a soggetti sani di 120 ml di vino rosso, equivalenti a 35 mg di catechine, è stata seguita da un picco plasmatico massimo dopo 90 minuti, una concentrazione tra 0,08 e 0,09 micromol/l, ed un’emivita di 3,1-3,2 ore. Sono state anche osservate una metilazione preferenziale nella posizione 3 ed una escrezione urinaria del 3-10%. E’ stata osservata un’escrezione orinaria di catechine più elevata con l’ingestione di vino rispetto al vino dealcolizzato, forse per un assorbimento facilitato. L’assorbimento delle catechine è facilitato dall’acido tartarico (Donovan et al., 2001; Yamashita et al., 2002). Le epigallocatechine hanno un assorbimento più difficile. Nel plasma prevalgono glucuronidi e metilati. La flora batterica del colon trasforma le catechine. Compaiono nel plasma e nelle orine dei valerolattoni coniugati, che hanno capacità antiossidante. Nel fegato, le catechine vengono coniugate con glutatione. La loro eliminazione orinaria è scarsa, e lenta è la loro escrezione biliare (Moridani et al., 2001; Lee et al., 2002; Ullman et al., 2003; Meng et al., 2004). Proantocianidine Le proantocianidine sono abbondanti nella dieta dell’uomo. Il loro elevato peso molecolare sfavorisce l’assorbimento. Nel ratto le proantocianidine dei semi d’uva, ad esempio, sono scarsamente idrolizzate o degradate. L’acidità gastrica sarebbe favorevole alla loro idrolisi, ma durante il pasto il pH gastrico si eleva. Diverse proantocianidine restano comunque invariate (Donovan et al., 2002; Rios et al., 2002). Di conseguenza il picco plasmatico massimo, due ore dopo l’assunzione, è nell’uomo molto basso. E’ stata evocata una benefica azione locale delle proantocianidine o dei loro derivati batterici sulla mucosa dell’intestino, ma diverse osservazioni sono state basate su miscele che includevano quote di monomeri (Scarbert e Williamson, 2000). Nel colon, i batteri inducono una degradazione delle proantocianidine ad acidi fenilacetico, idrossifenilacetico, benzoico, idrossifenilpropionico, idrossifenilvalerico, ed altri composti (Déprez et al., 2000). Acidi idrossicinnamici L’assorbimento dell’acido caffeico e dell’acido clorogenico nel tenue è rapido. Una parte dell’acido caffeico assunto dall’enterocita viene rigurgitato nel lume intestinale come acido ferulico. I composti esterificati sono meno assorbibili, e sono idrolizzati dalla flora batterica del colon. L’acido clorogenico è assor50 bito a partire dallo stomaco e la quota non assorbita nel tenue è idrolizzata nel colon. Nel ratto è stata osservata una modesta eliminazione biliare (Gonthier et al., 2003a,b; Lafay et al., 2006a,b). I dati sull’acido caffeico assunto con uva o derivati sono scarsi. La somministrazione a volontari sani di vino rosso corrispondente a 2-4 mg di acido caffeico è stata seguita da picchi plasmatici massimi dell’acido a 30-120 minuti, con concentrazioni plasmatiche medie tra 37 ed 84 nanomol/l (Simonetti et al., 2001). Tra i numerosi metaboliti dell’acido caffeico ricordiamo gli acidi ferulico, isoferulico, vanillico, diidroferulico, 3,4-diidrossifenilpropionico e 3- idrossiippurico. Nel fegato l’acido caffeico è metilato e coniugato con glutatione (Moridani et al., 2002). Acidi idrossibenzoici L’acido gallico ha un facile assorbimento. Esso compare nel plasma in forma libera o come glucuronide, ed il principale metabolita è l’acido 4-O-metilgallico. Dopo assunzione di 300 ml di vino rosso, corrispondenti a 4 mg d’acido gallico, sono stati osservati un picco plasmatico massimo dopo 120’e concentrazioni plasmatiche medie attorno a 0,22 micromol h/l (Cartron et al., 2003). Tirosolo e idrossitirosolo Gran parte degli studi su questi fenoli è stata condotta sull’olio d’oliva. Nell’uomo l’assorbimento è dose-dipendente ed il picco plasmatico massimo si osserva ad un’ora dall’ingestione di dosi nutrizionali. I processi di coniugazione avvengono a livello dell’enterocita e dell’epatocita. Essi sono talmente estesi che nel plasma e nelle orine il 98% dell’idrossitirosolo e derivati è coniugato, due terzi come glucuronato ed un terzo come solfato. Il 3-O-glucuronato ha proprietà antiossidanti maggiori dell’idrossitirosolo. Il 3O-metil-idrossitirosolo raggiunge una concentrazione plasmatica massima più bassa e tardiva rispetto all’idrossitirosolo, ma ambedue i fenoli hanno un’emivita attorno alle 3 ore (Miró-Casas et al., 2003; Fitó et al., 2007). Dopo l’ingestione di 250 ml di vino rosso, è stata osservata una quantità di idrossitirosolo e di 3O-metil-idrossitirosolo nelle orine superiore del 40% ai valori ottenuti con l’ingestione equipollente di olio di oliva. La differenza è stata associata ad un possibile aumento del turnover della dopamina (De la Torre et al., 2006). Effetti biologici Centocinquantasei attività biologiche sono state evocate per la quercetina, 86 per l’acido caffeico, 61 Aspetti nutrizionali e nutraceutci dei polifenoli dell’uva per il resveratrolo, 59 per l’acido gallico, 46 per la (-)epicatechina (Duke’s, 2008). Un così ampio spettro di attività induce un rischio di diaspora della ricerca e la necessità di scegliere bersagli che siano clinicamente rilevanti in termini sia di importanza della malattia che di significatività del beneficio atteso. Riduzioni marginali della pressione arteriosa o di un test di laboratorio, ad esempio, possono essere statisticamente significative ma clinicamente irrilevanti. Gli effetti antiossidanti dei fenoli della dieta sono stati rivisti recentemente.Varietà diverse di Vitis vini fera hanno effetti antiossidanti diversi, correlati alla composizione fenolica (Fitó et al., 2007; Kedage et al., 2007). L’uva e gli estratti di semi d’uva proteggono la capacità antiossidante sierica postprandiale (Parker et al., 2007). E’ stato osservato un effetto potenzialmente cardioprotettivo sia della polpa che della buccia (Falchi et al., 2006). L’uva, il succo d’uva e gli estratti hanno mostrato in numerose indagini ed in vari modelli di studio un’attività di contrasto allo sviluppo dell’aterosclerosi, con la protezione antiossidativa sulle lipoproteine di bassa densità circolanti, l’inibizione dell’aggregazione piastrinica, la protezione della funzione endoteliale (Albers et al., 2004; Auger et al., 2004; Vitseva et al., 2 0 0 5 ; Furhman et al., 2005; Zern et al., 2005; Dávalos et al., 2006; Castilla et al., 2006; de Lange et al., 2007; Décordé et al., 2008). Gli estratti di semi d’uva hanno attività antitumorali riconducibili a diversi polifenoli. Uno dei più attivi è la procianidina B2-3,3’-di-O-gallato (Agarwal et al., 2007). E’ stato osservato un effetto neuroprotettivo del succo d’uva sulle funzioni cognitive e motorie dell’anziano (Shukitt-Hale et al., 2006). I meccanismi dell’effetto anti-infiammatorio dei polifenoli sono diversi da composto a composto. Le procianidine dei semi d’uva, ad esempio, agiscono a livello dell’ossido nitrico e della prostaglandina E2 (Hämäläinen et al., 2007; Terra et al., 2007). Le antocianine hanno dimostrato molteplici attività protettive: attività antiossidante, con protezione dall’ossidazione delle lipoproteine di bassa densità circolanti; attività antiaggregante piastrinica, di contrasto alla permeabilità e rilassante dell’endotelio arterioso; attività antiinfiammatoria. Associate a ciò sono le attività di contrasto della cancerogenesi, neuroprotettiva, e retinoprotettiva (Kang et al., 2003; Dell’Agli et al., 2005; Mazza, 2007). L’effetto antiinfiammatorio delle antocianine è stato associato all’inibizione di chemochine, citochine e fattore nucleare NFkB, ed alla presenza di un ossidrile in posizione 3’(Karksen et al., 2007). Nel ratto, le antocianine superano rapidamente la barriera emato-encefalica (Passamonti et al., 2005; Janle et al., 2007), ed hanno mostrato un effetto potenzialmente protettivo per l’infarto cerebrale (Shin et al., 2006). I flavonoli hanno dimostrato un’attività antiossidante sulle lipoproteine di bassa densità anche a dosaggi nutrizionali (Williamson et al., 2005). La quercetina è una molecola biologicamente molto attiva. Essa si incorpora nel polar head group della membrana biologica e ne modifica la funzionalità (Pawlikowska-Pawlega et al., 2007). L’attività antiossidante e l’attività antiinfiammatoria variano con le differenze strutturali dei singoli metaboliti (Loke et al., 2008). Gli effetti cardioprotettivo, antiallergico, e neuroprotettivo sono collegati all’attività antiossidante della quercetina (Rogerio et al., 2007; Angeloni et al., 2008; Bureau et al., 2008). A dosi e concentrazioni nutrizionali è stata anche osservata una inibizione dell’adesione endoteliale dei monociti (Tribolo et al., 2008). La quercetina ha un’attività anti-colinesterasi che può avere implicazioni nel campo delle demenze. Diversi studi hanno cercato di chiarire i meccanismi d’azione della quercetina nell’inibizione della crescita tumorale con l’uso di cellule di carcinoma polmonare (Hung, 2007), di melanoma (Thangasami et al., 2007), di neuroblastoma (Zanini et al., 2 0 0 7 ; Soundararajan et al., 2008) e di epatocarcinoma (Tanigawa, 2008). L’attività d’inibizione dell’angiogenesi tumorale è stata osservata anche per l’angiogenesi retinica, effetto di grande interesse potenziale in oculistica e geriatria (Chen et al., 2008). L’inibizione dell’angiogenesi sembra essere legata a metaboliti come il 3-glucuronide, mentre il 3-solfato può mostrare un effetto opposto (Donnini et al., 2006). Gli effetti biologici del resveratrolo includono una vasta gamma di attività: antiossidanti, antiinfiammatorie, antiaterosclerosi, anticancro, antiparassitarie, antibatteriche ed antivirali. Sono state individuate numerose attività biologiche della molecola. Esse includono l’azione antiaggregante piastrinica, la diminuita ossidazione delle lipoproteine di bassa densità circolanti, l’aumento dell’espressione genica delle cellule endoteliali, l’effetto anti-apoptosi dell’endotelio, l’influenza sulla produzione dell’ossido nitrico, l’inibizione dell’attività dell’angiotensina-II e della proliferazione dei fibroblasti nel miocardio, l’inibizione dell’espressione genica del vasocostrittore endotelina-1, l’incremento del flusso cerebrale, l’effetto agonistico sul fattore anti-senescenza sirtuina, la modulazione del sistema estrogenico (Liu et al., 2003; Aggarwal e Shishodia, 2006; Das e Das, 2007; Nicholson et al., 2008). L’attività antiinfiammatoria del resveratrolo, mediata dalla inibizione della produzione di prostaglandine, della cicloossigenasi e del 51 Orlandi fattore nucleare NFkB, è parte integrante dell’azione antiblastica (Shankar et al., 2007) e neuroprotettiva (Bureau et al., 2008). Anche a livello dell’epitelio polmonare sono presenti sia l’attività protettiva contro il danno del DNA da benzopirene che l’attività antiinfiammatoria. Queste attività possono variare secondo il modello di studio; la suscettibilità al cancro mammario è diminuita nella somministrazione del resveratrolo con la dieta, non con l’acqua (Revel et al., 2003; Donnelly et al., 2004; Pervaiz, 2004). Nel sistema nervoso centrale il resveratrolo promuove l’attività dei proteasomi, con diminuzione dei peptidi beta-amiloidi che costituiscono le placche tipiche del morbo di Alzheimer (Maramboud et al., 2005). Le attività biologiche più interessanti dell’acido caffeico includono la capacità antiossidante ed il contrasto dell’infiammazione e del cancro. La ricerca biomedica dedica molta attenzione all’acido clorogenico e all’estere fenetilico, correlati sostanzialmente al consumo di caffè. L’acido caffeico ha mostrato effetti protettivi per il danno epatico sperimentale da alcol o da doxorubicina (Pari e Karthikesan, 2007; Gokcimen et al., 2007). L’attività anticancro è stata associata ad una mobilizzazione del rame cellulare (Bhat et al., 2006), ad un’azione sulle interleuchine (Staniforth et al., 2006), ad un effetto anti-apoptosi Bcl-2indipendente (Khanduja et al., 2006). L’effetto d’inibizione dell’angiogenesi neoplastica dell’acido caffeico si attua con meccanismi molecolari complessi, che includono trasduttori di segnale come lo STAT3 (Jung et al., 2007). Nel topo, l’acido caffeico ha indotto una riduzione della iperglicemia e della emoglobina glucosilata, con aumento della insulinemia (Jung et al., 2006). Sono effetti di potenziale interesse clinico per il diabete dell’adulto. Lo champagne, ricco di acido caffeico, tirosolo ed acido gallico, ha mostrato un effetto protettivo verso il danno sperimentale dei neuroni corticali (Vauzour et al., 2007). In altri studi la neuroprotezione è stata associata alla capacità antiossidante dell’acido caffeico o all’inibizione della 5-lipoossigenasi (Zhang et al., 2007). Anche l’acido gallico è associato a molte attività biologiche, dall’effetto antiossidante a quelli antiangiogenico, neuroprotettore e cardioprotettore. Il metabolita 4-O-metilato inibisce l’attività del fattore nucleare NFkB e deprime l’adesione all’endotelio, con effetto antiinfiammatorio ed anti-aterosclerosi (Lee et al., 2006). L’inibizione della melanogenesi è legata all’attività antiossidante (Kim, 2007). L’acido gallico ha dimostrato un’attività di contrasto dello sviluppo di cellule del cancro esofageo, mediata dall’azione sulle proteine regolanti l’apoptosi (Faried et al., 52 2007). A quest’effetto è associata l’attività inibitoria degli estratti di semi d’uva sull’accrescimento delle cellule del cancro della prostata (Agarwal e Shishodia, 2006). Nella cancerogenesi renale del ratto, l’acido gallico contrasta la proliferazione cellulare intervenendo sul glutatione (Prasad et al., 2006). L’attività antineoplastica degli estratti d’uva non è dovuta ad una semplice sommatoria degli effetti dell’acido gallico e degli altri fenoli, ma anche ad un sinergia tra i vari composti. Nel ratto l’acido gallico contrasta la dislipidemia e la steatosi epatica alimentare (Hsu e Yen, 2007). Gli effetti biologici del tirosolo e derivati includono anch’essi una azione antiossidante e di protezione delle lipoproteine a bassa densità circolanti dall’ossidazione (Vivancos e Moreno, 2007; Di Benedetto et al., 2007). Nell’uomo, l’ossidazione delle lipoproteine è inversamente proporzionale alla dose di tirosolo (Covas et al., 2006). E’ stata anche evidenziata un’azione antiaggregante sulle piastrine, mediata dall’azione sulla cAMP fosfodiesterasi e sul fattore di attivazione PAF. Alcuni composti acetilati del tirosolo possono avere effetto opposto (Plonikov et al., 2007; Fragopoulou et al., 2007). Altri studi hanno dimostrato effetti di contrasto dell’accrescimento tumorale come l’inibizione della replicazione del DNA, un’influenza sull’apoptosi, ed un rallentamento di diffusione dell’adenocarcinoma del colon in vitro (Hasim et al., 2008). Il tirosolo ha dimostrato un effetto protettivo nell’ischemia cerebrale del ratto (Bu et al., 2007). I bassi valori di biodisponibilità di alcuni fenoli hanno fatto sorgere dei dubbi sul valore protettivo dei composti. E’ stato giustamente fatto osservare che gli studi d’interesse nutrizionale dovrebbero essere disegnati con dosi di tipo alimentare dei composti (Frank et al., 2003). A livelli nutrizionali di dose sono emerse molte evidenze cliniche di efficacia. Ricordiamo la capacità antiossidante di catechina e quercetina (Min e Ebeler, 2008); la modulazione genica delle cellule endoteliali da parte del resveratrolo (Nicholson et al., 2008); l’attività del resveratrolo sull’endotelio vasale e nel contrasto della aterosclerosi, sulle cellule del neuroblastoma, e sui mitocondri delle cellule cerebrali (Bertelli, 2006); la stimolazione del sistema della sirtuina, che influenza i processi di senescenza e la durata della vita (Howitz et al., 2003); l’azione di contrasto allo sviluppo sperimentale del cancro da parte dell’epigallocatechina-3-gallato, del resveratrolo e di altri fenoli; le modifiche di alcuni marker di rischio vascolare nell’uomo (Kay et al., 2006). Studi clinici di piccole dimensioni e di breve durata hanno mostrato effetti favorevoli della quercetina su diversi test di laboratorio indicatori di rischio vascolare, con Aspetti nutrizionali e nutraceutci dei polifenoli dell’uva qualche discordanza di risultati (Hubbard et al., 2004). Nell’insieme, la ricerca biomedica ha cumulato una solida evidenza dell’attività fisiopatologica dei fenoli dell’uva a livelli nutrizionali. Una revisione degli studi di fisiopatologia clinica sulla efficacia a breve termine dei polifenoli nell’uomo (Williamson e Manach, 2005) ha incluso 16 indagini sulla quercetina. In questa serie di studi il composto è stato somministrato come supplemento o con estratto di ginkgo biloba o con cipolla, in dosi giornaliere varianti da 0,02 ad 1 g, per 1-90 giorni, a gruppi di 4-30 persone con caratteristiche eterogenee. Sono state osservate modificazioni di test di laboratorio correlati alla capacità antiossidante, effetti sul metabolismo dell’insulina, beneficio per il mal di montagna, per la performance mentale, per la funzionalità renale, per la prostatite e la cistite acuta. Altre 39 indagini della rassegna erano state dedicate alle procianidine. Dieci di questi studi sono basati su succo d’uva, od estratti polifenolici d’uva o estratti di semi d’uva. Gli effetti di più frequente osservazione sono stati l’attività antiaggregante sulle piastrine, la protezione dall’ossidazione delle lipoproteine di bassa densità, l’incremento della capacità plasmatica antiossidante, e la vasodilatazione. Le 21 indagini sulle catechine erano state basate sulla somministrazione di the o derivati, con evidenza non sempre sovrapponibile dei vari effetti, da un beneficio della funzione respiratoria all’attività antiossidante. L’insieme di queste osservazioni fisiopatologiche costituisce un mosaico di dati positivi, nel quale però è spesso difficile valutare le differenze legate ai livelli di dose, oppure legate all’alimento od ancora specifiche per un prodotto industriale. Va sottolineato ancora che i fenoli dell’uva mostrano biodisponibilità diverse con diversa modalità di assunzione (Covas, 2008). Gli studi epidemiologici hanno indicato da tempo un forte legame tra il consumo di vegetali ed una serie di benefici per la salute dell’uomo, e molte evidenze hanno suggerito un ruolo particolare dei cibi ricchi in polifenoli. Questi dati, assieme al gran numero di osservazioni di laboratorio ed agli studi di fisiopatologia clinica, hanno incoraggiato la produzione di estratti d’uva o di semi d’uva. Tali preparati nutraceutici sono proposti come addittivi alimentari (integratori, alimenti funzionali, fortified foods, nuovi cibi) come polvere, pillola ed altre forme farmaceutiche orali o dermatologiche. Il loro scopo esplicito è la correzione di squilibri nutrizionali, un intervento quindi diverso dalla dieta tradizionale ed al confine con il farmaco. La normativa e la legislazione per assicurare uno standard di qualità, di sicurezza e di correttezza d’impiego di questi preparati nutraceutici sono in evo- luzione (Sanders et al., 2005; Gulati e Berry Ottaway, 2006). In questo settore evidenze di laboratorio possono essere scambiate per effetti nell’uomo, e l’efficacia su di un test di laboratorio che indica un rischio di malattia può essere scambiata per efficacia sull’incidenza della malattia o sulla durata della vita (Dulak, 2005; Espín et al., 2007). I preparati nutraceutici vanno incontro a problemi di sopradosaggio simili ai supplementi vitaminici. La patologia sperimentale e clinica da iperdosaggio delle vitamine A, D, B12 è nota da tempo. Alte concentrazioni di quercetina mostrano in vitro un paradossale effetto pro-ossidante (Robaszkiewicz et al., 2007; Bando et al., 2007; Verschoyle et al., 2007; Boots et al., 2007), e ad alte concentrazioni il resveratrolo inibisce paradossalmente l’attività della sirtuina Sir2 (Hovitz et al., 2003). Sono stati segnalati anche un effetto pro-ossidante dell’acido gallico, dose-dipendente (Park et al., 2008), un potenziale effetto neurotossico e cancerogeno dell’acido caffeico (Nichenametla et al., 2006). L’efficacia preventiva di un polifenolo nell’alimentazione abitudinaria è valutabile con i criteri generali adottati per alimenti e prevenzione del cancro o delle malattie croniche (World Cancer Research Fund 2007; World Health Organization, 2003). Le indagini di laboratorio costituiscono la preliminare “plausibilità biologica”, che fornisce il razionale delle ricerche sull’uomo e permette di disegnarne il profilo. Anche le osservazioni epidemiologiche retrospettive, ad esempio i dati ISTAT, sono utili per disegnare le indagini prospettiche. Il peso scientifico delle evidenze si basa però soltanto sugli studi di epidemiologia clinica e sugli studi clinici controllati, che verificano in prospettiva la reale incidenza di una malattia, o la durata di vita, od eventi intermedi qualificati. Il peso d’insieme di queste evidenze conduce ad un giudizio con un punteggio che va da “convincente” a “probabile”, “suggestivo/limitato”, “effetto sostanziale improbabile”. Per un giudizio di evidenza “convincente” sono previste (a) almeno due studi prospettici di coorte indipendenti, che (b) siano disegnati e condotti con appropriata protezione statistica verso fattori di confusione, (c) dimostrino forti variazioni di un evento clinico rilevante, (d) abbiano incluso popolazioni diverse, e (e) abbiano raggiunto risultati concordi. Cinque studi retrospettivi caso-controllo vengono considerati una base sufficiente per un giudizio positivo. Seguendo tali criteri è “convincente” o “probabile” l’associazione tra l’uso moderato di alcol ed una diminuzione del rischio cardiovascolare, del rischio di diabete dell’adulto, del rischio di demenza senile o del rischio di cancro renale. 53 Orlandi Diverse società scientifiche di medicina clinica graduano il peso delle evidenze per i farmaci su tre livelli: livello A in presenza di più studi clinici randomizzati; livello B in presenza di un solo studio randomizzato, oppure grandi studi prospettici non randomizzati; livello C in presenza di studi clinici di piccole dimensioni, o di un semplice consenso degli esperti. Ai tre livelli di evidenza corrispondono rispettivamente una raccomandazione del trattamento, un’area di incertezza, un giudizio di insufficiente documentazione (Graham et al., 2007). Gli studi delle attività di un polifenolo come addittivo o addirittura come farmaco dovrebbero seguire queste linee-guida. In tutti i sistemi di valutazione gli studi clinici randomizzati rappresentano il gold standard dell’evidenza perchè permettono la misura diretta di un effetto. Essi presentano tuttavia grandi difficoltà pratiche nella valutazione di un effetto di prevenzione sul lungo periodo, e vi è un largo consenso di riservare questo modello a pochi bersagli prioritari di salute pubblica. Neli studi prospettici di coorte ed in quelli caso-controllo va adottata ogni cautela nell’analisi dei risultati intermedi e di sottogruppi, e va portata attenzione ai criteri di ammissione, alla validazione dei questionari, dei biomarker e del bilancio energetico. Sembra infine preferibile intraprendere studi che includano l’insieme della dieta e l’esercizio fisico rispetto all’approccio tradizionale di misurare l’effetto di un singolo nutriente su una singola malattia (Prentice et al., 2004). Conclusioni Centinaia di studi di laboratorio hanno cumulato evidenze molto solide di un’attività dei polifenoli contenuti nell’uva in numerosi settori della fisiopatologia, dal rischio vascolare a quello neurologico ed oncologico. Gli studi epidemiologici hanno indicato senza eccezioni i benefici dell’uso di cibi ricchi di fenoli. Studi prospettici di fisiopatologia clinica hanno confermato l’efficacia dei polifenoli dell’uva su indicatori di rischio. Mancano studi epidemiologici prospettici o studi clinici caso-controllo sulla prevenzione di malattie o sull’attesa di vita. La ricerca sui preparati integrativi segue invece protocolli vicini alla farmacologia clinica. La diaspora delle indagini e delle risorse sui molteplici benefici potenziali condiziona la ricerca biomedica sui polifenoli. L’International Clinical Trials Registry dell’Organizzazione Mondiale di Sanità include tra gli studi in sviluppo, in data 4 aprile 2008, undici indagini associate all’uva e derivati non alcolici. Cinque studi sono dedicati agli estratti di semi 54 d’uva, con l’obiettivo di valutarne l’azione coadiuvante nella radioterapia del cancro mammario, o gli effetti sulla funzione endoteliale, o l’attività antiinfiammatoria. Due studi concernono estratti o succo d’uva nella ipertensione arteriosa o nei disturbi estrogenici della menopausa. Uno studio è dedicato al resveratrolo in dosi nutrizionali per la prevenzione del cancro del colon. Altre indagini fanno riferimento a diete includenti uva o derivati per le capacità mentali o per neoplasie (World Health Organization, 2008). Riassunto I polifenoli dell’uva hanno mostrato effetti benefici in molti studi biologici, in vitro ed in vivo. Sono richiamate la biodisponibilità e le attività biologiche delle antocianine, della quercetina, del resveratrolo,delle catechine, delle proantocianidine, dell’acido caffeico, dell’acido gallico e del tirosolo. Sono descritti i meccanismi dell’attività antiossidante e di prevenzione dell’aterosclerosi, delle malattie cardiovascolari, del cancro, della demenza senile ed altre malattie. Molti polifenoli sono attivi alle basse concentrazioni della dieta. Studi clinici di breve durata hanno dimostrato la loro efficacia su test indicatori di rischio od eventi intermedi. Sono necessari studi prospettici a lungo termine sull’incidenza di malattie e sulla durata della vita. I nutraceutici derivati dall’uva sono supplementi al confine tra alimenti e farmaci. Essi hanno problemi normativi di sicurezza per la potenziale tossicità dell’eccessiva assunzione di taluni fenoli. I loro benefici sulla salute dell’uomo vanno documentati con studi clinici controllati. Parole chiave: antocianine, quercetina, resveratrolo, catechine, proantocianidine, acido caffeico, acido gallico, tirosolo. Bibliografia AGARWAL C., VELURI R., KAUR M ., MON S.C., THOMPSON S.A., AGARWAL R ., 2007. Fractionation of high molecular weight tannins in grape seed extract and identification of procyani din B2-3,3’-di-O-gallate as a major active constituent caus ing growth inhibition and apoptotic death of DU145 human prostate carcinoma cells. Carcinogenesis 28: 1478-84. AGGARWAL B.B., SHISHODIA S., 2006. Resveratrol in Health and Disease.Taylor CRC, Boca Raton, Fl, USA, pp.650. ALBERS A.R., VARGHESE S., VITSEVA O. ET AL.,, 2004. The antiin flammatory effects of purple grape juice consumption in subjects with stable coronary artery disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol 24: 79-80. ANGELONI C., LEONCINI E., MALAGUTI M. ET AL. ,, 2 0 0 8. 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