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Lignani: definizione, struttura chimica, biosintesi, metabolismo, alimenti

I lignani: contenuti in breve

Che cosa sono i lignani

I lignani sono un sottogruppo di polifenoli non flavonoidi.
Sono ampiamente distribuiti nel regno vegetale, essendo presenti in oltre 55 famiglie di piante, dove svolgono funzioni difensive nei confronti di attacchi da parte di funghi e batteri patogeni, ed agiscono anche come antiossidanti.
Nell’uomo, studi epidemiologici e fisiologici hanno dimostrato che sono in grado di esercitare effetti positivi nella prevenzione di patologie correlate allo stile di vita, quali il diabete di tipo II ed il cancro. Ad esempio, un aumento del loro consumo nella dieta si correla con una riduzione dell’insorgenza di alcuni tipi di tumori estrogeno-dipendenti, come il tumore al seno in donne in postmenopausa.
Inoltre alcuni lignani hanno suscitato anche interesse farmacologico. Esempi o sono:

  • la podofillotossina, ottenuta da piante del genere Podophyllum (famiglia Berberidaceae), una tossina mitotica i cui derivati sono stati utilizzati come chemioterapici;
  • l’arctigenina e la tracheologina, ottenute da piante rampicanti tropicali, che posseggono proprietà antivirali e sono state testate nella ricerca di un farmaco per la cura dell’AIDS.

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Struttura chimica dei lignani

La loro struttura chimica di base si compone di due unità di fenilpropano legate attraverso un legame carbonio-carbonio che si stabilisce principalmente tra gli atomi centrali delle rispettive catene laterali (posizione 8 o β), legame anche detto β-β’. Meno frequentemente si osservano legami 3-3’, 8-O-4’, o 8-3’; in questi casi i dimeri sono definiti neolignani.
Dunque la loro struttura chimica può essere indicata come (C6-C3)2 e pertanto, al pari degli acidi idrossicinnamici da cui derivano (vedi sotto), appartengono alla classe dei fenilpropanoidi.

Lignani
Fig. 1 – Unità di Fenilpropano

Sulla base dello scheletro carbonioso, del pattern di ciclizzazione e del modo in cui l’ossigeno è incorporato nello scheletro della molecola, possono essere suddivisi in 8 sottogruppi: furani, furofurani, dibenzilbutani, dibenzilbutirrolattoni, dibenzocicloottadieni, dibenzilbutirrolattoli, ariltetraline e arilnafatleni. In aggiunta esiste una notevole variabilità riguardo i livelli di ossidazione delle catene laterali propiliche e di entrambe gli anelli aromatici.
In natura non sono presenti in forma libera ma legati ad altre molecole, in genere glicosilati.
Tra i più comuni si ritrovano il secoisolariciresinolo, il più abbondante, ma in buone quantità anche lariciresinolo, pinoresinolo, matairesinolo e 7-idrossimatairesinolo.

Nota: i lignani si possono presentare non solo in forma di dimeri ma anche di oligomeri più complessi, come i dilignani ed i sesquilignani.

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Sintesi dei lignani

Lignani
Fig. 2 – Biosintesi dei Lignani

Di seguito verrà presa in esame la sintesi di alcuni tra i lignani più comuni.
La via metabolica ha inizio a partire da 3 dei 4 acidi idrossicinnamici alimentari più comuni: l’acido p-cumarico, l’acido sinapico e l’acido ferulico (l’acido caffeico non è un precursore dei questo sottogruppo di polifenoli). Quindi in ultima analisi derivano dalla fenilalanina e dunque dalla via dell’acido shikimico.
Le prime tre reazioni riducono i gruppi carbossilici degli idrossicinnamati a gruppi alcolici, con formazione di alcol detti monolignoli, ossia l’alcol p-cumarilico, l’alcol sinapilico e l’alcol coniferilico, molecole che entrano anche nella biosintesi della lignina.

  • La prima reazione, che porta all’attivazione degli acidi idrossicinnamici, è catalizzata dalla idrossicinnamato:CoA ligasi o 4-cumarato:CoA ligasi (EC 6.2.1.12), con formazione del corrispettivo idrossicinnamato-CoA, e dunque feruloil-CoA, p-cumaril-CoA e sinapil-CoA.
  • Di seguito intervengono le cinnamoil-CoA ossidoreduttasi NADPH-dipendenti o cinnamoil-CoA reduttasi (EC1.2.1.44), che catalizzano la formazione dell’aldeide corrispondente, con liberazione del coenzima A.
  • Nell’ultima delle tre tappe suddette le cinnamil alcol deidrogenasi o monolignolo deidrogenasi NADPH-dipendenti (EC 1.1.1.195) riducono ulteriormente il gruppo aldeidico ad alcol, con formazione di alcol coniferilico, alcol p-cumarilico e alcol sinapilico.

Il passaggio successivo, la dimerizzazione, comporta l’intervento di meccanismi stereoselettivi, o più precisamente enantioselettivi. Infatti la maggior parte dei lignani delle piante esiste in forma di (+)- o (-)-enantiomeri, le cui quantità relative possono variare da specie a specie, ma anche all’interno di organi differenti della stessa pianta, a seconda del tipo di reazioni coinvolte.
La dimerizzazione può essere ottenuta attraverso reazioni catalizzate da laccasi (EC 1.10.3.2). Questi enzimi di per se catalizzano la formazione di radicali che dimerizzando creano una miscela racemica, il che dunque non spiega come si formino le miscele enantiomeriche presenti nelle piante. Il meccanismo più accreditato per spiegare la sintesi stereospecifica chiama in causa l’azione degli enzimi suddetti e di una proteina in grado di dirigere la sintesi verso una o l’altra delle due forme enantiomeriche: la proteina dirigente. Lo schema di reazione potrebbe essere il seguente: l’enzima forma i radicali che sono orientati in modo da ottenere l’accoppiamento stereospecifico desiderato dalla proteina dirigente.

Lignani
Fig. 3 – (-)-Matairesinolo

Ad esempio, la pinoresinolo sintetasi, composta da laccasi e proteina dirigente, catalizza la sintesi stereospecifica del (+)-pinoresinolo a partire da due residui di alcol coniferilico. Di seguito il (+)-pinoresinolo, in due reazione stereospecifiche consecutive catalizzate dalla pinoresinolo/lariciresinolo reduttasi NADPH-dipendente (EC 1.23.1.2), viene dapprima ridotto a (+)-lariciresinolo e poi a (-)-secoisolariciresinolo. Il (-)-secoisolariciresinolo, nella reazione catalizzata dalla secoisolariciresinolo deidrogenasi NAD(P)-dipendente (EC 1.1.1.331 ), è ossidato a (-)-matairesinolo.

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Metabolismo intestinale dei lignani

La loro importanza per la salute dell’uomo deriva in larga misura dalla metabolizzazione che subiscono nel colon da parte del microbiota intestinale, che opera deglicosilazioni, para-deidrossilazioni e meta-demetilazioni senza inversione enantiomerica. Le trasformazioni batteriche infatti portano alla formazione di metaboliti dotati di una modesta attività simil-estrogenica, una situazione analoga a quella alcuni isoflavoni, come quelli della soia, di alcuni stilbeni e alcune cumarine. Si parla pertanto di fitoestrogeni. Il prodotto delle reazioni suddette sono i cosiddetti lignani dei mammiferi o enterolignani, come gli agliconi dell’enterodiolo e dell’enterolattone, prodotti rispettivamente a partire dal secoisolariciresinolo e dal matairesinolo.
Osservazioni condotte in  animali alimentati con diete ricche di lignani hanno evidenziato la loro presenza in forma non modificata, in basse concentrazioni, nel siero, dimostrando così che possono essere assorbite anche intatti a livello intestinale. Queste molecole esercitano azioni estrogeno-indipendenti, sia in vivo che in vitro, quali l’inibizione dell’angiogenesi, la riduzione del diabete e la soppressione della crescita tumorale.
Nota: con il termine di “fitoestrogeno” si intende una molecola dotata di attività estrogenica o antiandrogenica, almeno in vitro.

Dopo essere stati assorbiti, entrano nel circolo enteroepatico, e a livello epatico possono subire le reazione di fase II ed essere solforati o glucoronidati, ed infine escreti nelle urine.

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Alimenti ricchi di lignani

La fonte più ricca è rappresentata dai semi di lino, che contengono in prevalenza secoisolariciresinolo, ma in buone quantità anche lariciresinolo, pinoresinolo e matairesinolo (in totale oltre 3,7 mg/100 g di prodotto secco). Si ritrovano anche nei semi di sesamo.

Lignani
Fig. 4 – (-)-Secoisolariciresinolo

Un’altra fonte importante è rappresentata dai cereali integrali.
Sono presenti anche in altri alimenti, ma in concentrazioni tra le cento e le mille volte inferiori rispetto a quelle osservate nei semi di lino. Esempi sono:

  • le bevande, dove in genere sono più abbondanti nel vino rosso, seguito in ordine decrescente dal tè nero, latte di soia e caffè;
  • la frutta come albicocche, pere, pesche e fragole;
  • le verdure, come le Brassicaceae, l’aglio, gli asparagi e le carote;
  • lenticchie e fagioli.

La loro presenza nei cereali integrali e, in misura minore, nel vino rosso e nella frutta fa si che, almeno nella popolazione che segua una dieta di tipo mediterraneo, rappresentino la principale fonte di fitoestrogeni.

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Bibliografia

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Tè verde: definizione, lavorazione, proprietà, polifenoli

Che cos’è il tè verde?

Il tè verde è un infuso di foglie lavorate della pianta del tè, Camellia sinensis, membro della famiglia delle Theaceae.
E’ la bevanda più consumata in Asia, Cina e Giappone in particolare; solo negli ultimi anni, grazie ai suoi effetti benefici sulla salute, sta guadagnando l’attenzione delle popolazioni occidentali, dove il tè consumato con maggior frequenza è quello nero.
Attualmente a livello mondiale il tè verde rappresenta il 20% del mercato del tè.

“Non trovo mai una tazza di tè abbastanza grande o un libro abbastanza lungo da soddisfarmi.”
C.S. Lewis

Lavorazione e proprietà del tè verde

Tè verde
Fig. 1 – Camellia sinensis

Come tutti gli altri tipi di tè, viene prodotto a partire dalle foglie fresche di Camellia sinensis.
Le proprietà peculiari della bevanda derivano dal tipo di lavorazione che subiscono le foglie, lavorazione che riduce al minimo i processi ossidativi, sia enzimatici che chimici, a carico delle sostanze in esse contenute, in particolare le catechine.
Dunque, tra i differenti tipi di tè esistenti, il tè verde è quello che durante la lavorazione subisce la minore ossidazione.
Al termine della lavorazione le foglie del tè, avendo subito modificazioni chimiche poco significative, mantengono il loro colore verde. L’infuso sarà di colore giallo oro.
Infine, la lavorazione delle foglie assicura che il sapore del tè verde sarà più delicato e leggero di quello del tè nero.

Le tre fasi principali nella lavorazione del tè verde

Dopo la raccolta, le foglie sono esposte al sole per 2-3 ore e fatte appassire/asciugare. Di seguito, la lavorazione vera e propria procede attraverso tre fasi principali:

  • trattamento termico;
  • arrotolamento;
  • essicazione.

Trattamento termico

Il trattamento termico, breve e delicato, è il passaggio cruciale per la qualità e le proprietà finali della bevanda.
Può essere effettuato sia con il vapore (metodo tradizionale giapponese), che mediante cottura a secco in pentole calde (dei grandi wok, il metodo tradizionale cinese), una sorta di torrefazione.
Il trattamento termico ha lo scopo di:

  • inattivare gli enzimi presenti nei tessuti delle foglie, bloccando quindi i processi di ossidazione enzimatica, in particolare quelli a carico dei polifenoli;
  • eliminare l’odore d’erba, facendo così risaltare quello del tè;
  • far evaporare, nel caso della torrefazione, parte dell’acqua della foglia (l’acqua costituisce circa il 75% del peso della foglia), rendendola più morbida, così da facilitare il passaggio successivo.

Arrotolamento

Al trattamento termico delle foglie segue una fase di arrotolamento che ha lo scopo di:

  • facilitare la fase successiva di essiccamento;
  • distruggere il tessuto fogliare per favorire, in seguito, il rilascio degli aromi della foglia, migliorando così la qualità del prodotto.

Essiccazione

L’ultima fase è quella dell’essiccazione, che comporta anche la formazione di nuovi composti e migliora l’aspetto del prodotto.

I polifenoli del tè verde

tè verde
Fig. 2 – EGCG

Tutti i tipi di tè sono ricchi in polifenoli, molecole presenti anche nella frutta, nella verdura, nell’olio extravergine di oliva e nel vino rosso.
Le foglie fresche di Camellia sinensis sono ricche in polifenoli solubili in acqua, in particolare catechine (o flavanoli) e catechine glicosilate (entrambe appartenenti alla classe dei flavonoidi), molecole cui si ritiene siano dovuti gli effetti benefici che tradizionalmente si attribuiscono alla bevanda.
Le principali catechine presenti sono epigallocatechina-3-gallato (EGCG), epigallocatechina, epicatechina-3-gallato, epicatechina, ma si ritrovano anche catechina, gallocatechina, catechina gallato e gallocatechina gallato, sebbene in quantità minore. Questi polifenoli rappresentano il 30-42% del peso secco della foglia (ma solo il 3-10% del residuo secco nel tè nero).
La caffeina rappresenta circa il 3% (con variazioni dall’1,4 al 4,5%) del peso secco della foglia.

Assorbimento delle catechine del tè verde e limone

Studi condotti in vitro hanno messo in evidenza il grande potere antiossidante delle catechine, maggiore rispetto a quello della vitamina C e della vitamina E. In vitro, la EGCG è generalmente considerata la catechina biologicamente più attiva.
Studi in vivo e diversi studi epidemiologici hanno evidenziato i possibili effetti preventivi delle catechine del tè verde, in particolare della EGCG, nel prevenire lo sviluppo di malattie cardiovascolari, come l’ipertensione e ictus, e alcuni tipi di cancro, come il cancro del polmone (ma non tra i fumatori), e tumori del cavo orale e del tratto digestivo.
Per queste ragioni è essenziale massimizzarne l’assorbimento intestinale.
Le catechine sono molecole stabili in ambiente acido, ma non in ambiente non acido, come quello dell’intestino a valle dello stomaco; al termine della digestione ne rimangono intatte meno del 20% del totale.
Studi condotti con modelli di tubo digerente di ratto e di uomo, modelli che simulano la digestione nello stomaco e nel piccolo intestino, hanno evidenziato che l’aggiunta al tè verde di succo di agrumi o vitamina C aumenta in modo significativo l’assorbimento delle catechine.
Tra i succhi di agrumi testati nell’esperimento, il migliore è risultato il succo di limone, seguito dal succo di arancia, lime e pompelmo. I succhi di agrumi sembrano avere un effetto stabilizzante sulle catechine che va oltre quello che si potrebbe predire sulla base del loro contenuto in vitamina C.

Bibliografia

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Benefici del tè verde per la salute

Benefici del tè verde: tra scienza e mito

Benefici del Tè Verde
Fig. 1 – Benefici del Tè Verde

L’assunzione di tè, ed in particolare di tè verde, è da sempre associata, almeno nella cultura orientale, Cina e Giappone in primis, ad effetti benefici sulla salute. Solo di recente la comunità scientifica internazionale ha iniziato a studiare i benefici sulla salute conseguenti alla sua assunzione, riconoscendone il valore preventivo in molte malattie.

Benefici del tè verde nella prevenzione delle neoplasie

Molti studi epidemiologici e di laboratorio hanno dato risultati incoraggianti riguardo al possibile ruolo preventivo del tè, in particolare il tè verde e le sue catechine, un sottogruppo di flavonoidi (i flavonoidi sono i polifenoli più abbondanti nella dieta dell’uomo), nei confronti dello sviluppo di alcune neoplasie quali:

  • i tumori del cavo orale e del tratto digestivo;
  • il tumore del polmone tra coloro che non hanno mai fumato, non tra i fumatori.

I polifenoli del tè, il più attivo dei quali è la epigallocatechina-3-gallato (EGCG), sembrano agire non solo come antiossidanti, ma anche come molecole che, direttamente, possono influenzare l’espressione genica e diverse vie metaboliche.

Benefici del tè verde sulle malattie cardiovascolari

Le malattie cardiovascolari sono la principale causa di morte in tutto il mondo, e in particolare nei paesi a basso e medio reddito, con una stima di 17,3 milioni di decessi nel 2008, valore che aumenterà fino a 23,3 milioni entro il 2030.
Un consumo giornaliero di tè, soprattutto di tè verde, sembra essere associato ad una riduzione del rischio di sviluppare malattie cardiovascolari, in primis ipertensione ed ictus.
Tra i meccanismi proposti sembra essere importante l’accresciuta bioattività del monossido di azoto (NO) endoteliale, un potente vasodilatatore, dovuta all’azione dei polifenoli del tè che ne aumentano la sintesi e/o ne riducono la degradazione mediata dall’anione superossido.

Bere una tazza di tè al giorno farà sicuramente morire di fame il farmacista.” Proverbio cinese

Benefici del tè verde e potere antiossidante

In vitro, i polifenoli del tè si sono dimostrati in grado di neutralizzare i radicali liberi.
Poiché nello sviluppo di molte malattie, quali l’aterosclerosi, il cancro o l’artrite reumatoide, come nel danno conseguente alla riossigenazione di tessuti ischemici, l’azione dei radicali liberi ha un ruolo cruciale, i polifenoli del tè, ed in particolare le catechine del tè verde, possono avere un ruolo preventivo.

Benefici del tè verde sulla perdita di peso e sul mantenimento del peso perso

Il tè verde, ma anche il tè oolong, ossia tè ricchi di catechine e caffeina, hanno un potenziale effetto termogenico. Questo ne ha fatto un possibile strumento per:

  • la perdita del peso, aumentando il dispendio energetico e l’ossidazione dei grassi;
  • il mantenimento del peso perso, assicurando un elevato dispendio energetico durante il mantenimento della perdita di peso.

In realtà è stato dimostrato che il tè verde come anche i suoi estratti:

  • non sono in grado di indurre una perdita di peso significativa in adulti in sovrappeso e obesi;
  • non sono di aiuto nel mantenimento della perdita di peso.

Benefici del tè verde per la salute dentale

Studi in vitro e su animali hanno messo in evidenza che il tè, e nello specifico i suoi polifenoli, sembrano possedere:

  • proprietà antibatteriche nei confronti di patogeni ad azione cariogena, ad es. Streptococcus mutans, come nel caso della EGCG del tè verde;
  • azione inibitoria sulle amilasi sia salivare che batterica (sembra che le tearubigine e teaflavine del tè nero siano più efficaci delle catechine del tè verde);
  • azione inibitoria sulla produzione di acidi nella cavità orale.

Tutte queste caratteristiche rendono il tè verde ed il tè nero bevande con una potenziale attività anticariogena.

Bibliografia