Antonella Canini

Integratori alimentari e stati fisiopatologici
Piante officinali e Nutraceutici
Prof. Antonella Canini - Ordinario di Botanica
Direttore del Dipartimento di Biologia,
Università Roma “Tor Vergata”
[email protected]
Dal passato ad oggi…
Oltre ad avere un ruolo fondamentale nell'alimentazione dell'uomo,
le piante sono state utilizzate, fin dai tempi più antichi, a scopo
terapeutico.
E’ stato ampiamente dimostrato che tali proprietà sono dovute alla bioattività di composti rintracciabili all’interno di queste piante e in particolar
modo ai metaboliti secondari.
Metaboliti secondari
I metaboliti secondari sono composti naturali prodotti unicamente dal metabolismo delle
piante attraverso specifiche vie biosintetiche.
I principali gruppi di metaboliti secondari
sono:
Fenoli,
Flavonoidi,
Terpenoidi, Alcaloidi.
Terpeni,
Dove sono conservate e sequestrate queste molecole?
Tutti questi composti sono presenti nelle cellule
vegetali ed in particolar modo nei vacuoli.
Anche i tricomi ghiandolari sono la sede di sintesi e
conservazione di alcuni secreti vegetali (in particolar
modo oli essenziali)
Funzioni dei metaboliti secondari nelle piante
Protezione da UV,
Proprietà antiossidanti
Antimicrobici/Antimicotici
Allelopatia Elementi legnosi
Dispersione dei semi
Variazioni di temperatura
Protezione da erbivoria e insetti
Risposta a stress abiotici
Attrazione di animali
Effetti dei metaboliti secondari
su cellule di mammifero, uomo, batteri e virus
• Attività antimicrobica e antivirale
• Modificazione dello stato redox cellulare (es. azione antiossidante)
• Regolazione della sintesi di ormoni, metaboliti e fisiologia animale
• Alterazione dei pathway di trasduzione del segnale cellulare
• Regolazione dell’attività di specifici enzimi (es. Topoisomerasi)
• Modulazione di alcune strutture cellulari (es. citoscheletro)
•
Induzione o repressione della trascrizione di alcuni geni (es.
differenziamento, immunostimolazione)
Biodisponibilità e concentrazione
Fattori che influenzano la biodisponibilità dei metaboliti secondari:
• Età
• Predisposizione genetica
• Richiesta di nutrienti
• Metabolismo
optimum
Per tutte le sostanze che ingeriamo esiste un range di concentrazione che risulta necessario e
non tossico (optimum). Recenti dati di letteratura hanno dimostrato che trattamenti cellulari
in vitro con concentrazioni troppo elevate di metaboliti secondari possono indurre risposte
avverse nelle cellule.
Mangiare vegetali e frutta, naturalmente, non produce tali effetti poiché le quantità di
metaboliti assorbiti a livello intestinale non raggiunge mai tali concentrazioni soglia
(Biodisponibilità).
Cos’è una pianta officinale?
Una pianta officinale, secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), è un organismo vegetale che contiene, in uno dei suoi organi,
sostanze che possono essere utilizzate nelle officine farmaceutiche per la produzione di sostanze medicinali a fini terapeutici o che sono i
precursori di emisintesi di specie farmaceutiche.
Il fitocomplesso è l'insieme di una quantità di principi, noti e non,
farmacologicamente attivi e di sostanze che aiutano l'azione dei primi, pur
essendo di per sé inattivi. Esso è unicamente di origine vegetale e non
riproducibile per sintesi chimica.
Nutraceutica è un neologismo che si origina dalla fusione dei termini "nutrizione" e "farmaceutica" e si riferisce allo studio di alimenti che hanno
una funzione benefica sulla salute umana. Un nutraceutico è, quindi, un “alimento-farmaco” ovvero un alimento salutare che associa a
componenti nutrizionali selezionati per caratteristiche quali l’alta digeribilità e l’ipoallergenicità, le proprietà curative di principi attivi naturali di
comprovata e riconosciuta efficacia. Metodiche estrattive dei principi attivi
1 - Raccolta del materiale
(periodo balsamico, porzione vegetale specifica..)
2 - Preparazione del materiale
(fresco o dopo esser stato essiccato, quantità
adatta, polverizzazione)
3 – Scelta della tecnica estrattiva più opportuna, esempi:
Spremitura
Macerazione
Infusione
Ultrasuoni
Distillazione in corrente di vapore
Soxhlet
Caratterizzazione di estratti vegetali
HPLC-DAD-MS
• Identificazione di metaboliti secondari noti
• Rilevamento di metaboliti secondari nuovi
• Quantizzazione di queste molecole nei
estratti vegetali
GC-MS
vari
Collettore di frazioni dell’HPLC
Eccezionale particolarità dell’HPLC è la possibilità di separare e
recuperare la frazione d’interesse dall’intero estratto.
Analisi dell’attività dell’intero estratto e delle sue singole componenti.
Classici esempi di piante officinali
Ingredienti bioattivi della camomilla: farnesene, camazulene, flavonoidi (apigenina,
quercetina, patuletina and luteolina), cumarine.
Esperimenti in vivo hanno dimostrato che l’estratto di tale pianta presenta le seguenti
proprietà:
• antispasmodico
• ansiolitico
• batterici
• anti-inflammatorio (chamazulene che inibisce la COX)
• antimutagenico
• riduce il colesterolo
•antidiabetico
•antiossidante
Matricaria chamomilla L.
Il cardo mariano è ricco in silimarine (flavolignani) che hanno grandi proprietà
epatoprotettive.
Silybum marianum (L.) Gaertn.
L’esempio delle piante officinali Africane
Nella tradizione Africana sono molte le specie vegetali considerate veri
e propri “farmaci”.
I “medici-stregoni” locali scelgono le piante adatte, le seccano al sole, vi
estraggono i principi attivi e le usano sui loro pazienti.
Le popolazioni Africane associano gli effetti benefici di questi estratti a
spiriti benigni non conoscendo l’esistenza dei principi attivi di cui le
piante sono produttrici.
Estratti di Moringa oleifera, Eremomastax speciosa e Aframomum melegueta, che
gli indigeni Africani usano anche come cura delle neoplasie, hanno effettivamente
mostrato proprietà antiproliferative (arresto del ciclo cellulare) e differenzianti su
cellule di melanoma murino B16F10.
MN
Piante officinali come integratori alimentari
In base a tali osservazioni, si può concludere che gli estratti e le matrici vegetali delle piante officinali posso rappresentare
per l’uomo veri e propri integratori alimentari per la loro composizione in:
•
micro e macroelementi, vitamine, fibre, proteine, zuccheri e lipidi (che possono favorire il funzionamento
dell’organismo e che spesso sono necessari per la vita)
• metaboliti secondari con funzioni bioattive.
Le colture in vitro per la produzione su larga scala di cellule vegetali
PIANTA
•Prelievo degli espianti
ESPIANTI
ESPIANTI
•Sterilizzazione
FOGLIARI/
CAULINARI
•Inoculo in mezzo callogenico
SEMI
CALLO
Callogenesi
Callogenesi
Colture cellulari
Callo
•
•
Rappresenta la naturale risposta della pianta ad una ferita
E’ una massa di cellule in attiva divisione per la produzione di cellule
indifferenziate prodotte da espianti di tessuto vegetale
•
E’ formato da cellule totipotenti
Inizio della formazione di callo in vitro
Proliferazione del callo
Bioreattori per la produzione massiva di cellule vegetali e metaboliti secondari
Progetto PIF (Regione Lazio): Vitis vinifera
•
•
•
•
Caratterizzazione genetica mediante microsatelliti
Caratterizzazione biochimica (HPLC-MS)
Studio delle proprietà antiossidanti su cellule umane
Colture in vitro per incrementare la produzione di metaboliti secondari ad attività
nutraceutica
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Prof. Antonella Canini
Ordinario di Botanica
Direttore del Dipartimento di Biologia, Università Roma “Tor Vergata”
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