I meccanismi molecolari dell’attività chemiopreventiva dei vegetali del genere Allium e dei loro costituent

Le prime evidenze del potenziale chemiopreventivo dei vegetali del genere Allium e dei loro costituenti (principalmente OSCs) sono emerse in studi di cancerogenesi sperimentale indotta chimicamente in

vivo.

Tali esperimenti hanno messo in luce che gli effetti benefici non sono limitati ad una specie, tessuto o cancerogeno utilizzato. I singoli OSC, gli estratti oppure gli oli ricavati da aglio e cipolla impiegati per gli studi in oggetto sono stati solitamente somministrati per via cutanea, per diluizione nella dieta (200-2.000 ppm) oppure per os prima dell’esposizione al cancerogeno alle dosi di 0.01 e 0.02 mmol/topo o 50-200 mg/kg (ratto e topo). Di seguito ne viene mostrata una rassegna (fig.5.8) (Bianchini e Vainio, 2001).

Figura 5.8. Effetto protettivo del genere Allium in esperimenti di cancerogenesi sperimentale indotta in vivo.

Oltre ad inibire la cancerogenesi chimica, molti OSCs sono efficaci nell’arrestare in vivo la crescita tumorale in esperimenti di xenotrapainto.

Il trattamento con DADS, per esempio, inibisce la crescita tumorale in topi nudi inoculati con la linea cellulare HTC-15 di coloncarcinoma umano (Sundaram e Milner, 1996), con fibroblasti NIH 3T3 trasformati con l’oncogene H-ras (Singh e altri, 1996) oppure con linee cellulari di tumore mammario umano (Nakagawa e altri, 2001). In esperimenti simili, invece, il composto fitochimico DATS ritarda la crescita della linea cellulare prostatica PC3 (Xiao e altri, 2006a) oppure di quella epatica HepG2 (Zhang e altri, 2007).

Anche il phytochemical SAC ha mostrato la capacità di inibire lo xenotrapianto di cellule tumorali prostatiche umane CWR22R inoculate in topi nudi, senza alcun effetto tossico (Chu e altri, 2007). Numerosi sembrano essere i meccanismi implicati nell’effetto chemiopreventivo di aglio, cipolla e dei loro costituenti.

• Modulazione degli enzimi del drug metabolism di fase I e II. Numerosi OSCs sono in grado indurre molti enzimi di fase II e/o inattivare il sistema monoossigenasico P450-dipendente in vivo in diversi organi. In particolare, è ampiamente documentato l’effetto a carico del CYP2E1, verso il quale il DAS e i suoi metaboliti funzionano da inibitori competitivi. In tale contesto i composti lipofili (fig. 5.7) sembrano essere più efficaci rispetto a quelli idrofili. Fra questi ultimi, quelli dotati di catene alliliche (come per esempio DAS, DPS, AMS, APS) esercitano gli effetti più importanti. In ogni caso, la modulazione esercitata sembra essere a livello traduzionale (diminuita sintesi proteica), ma non trascrizionale (Wargovich, 2006). Inattivazione enzimatica è stata inoltre registrata a carico del CYP3A e 1A (Chen e altri, 2004a).

Anche sugli enzimi di fase II l’effetto, induttivo in questo caso, degli OSCs è a largo spettro. In tale contesto, l’enzima maggiormente interessato è la GST. Inoltre, risentono fortemente dell’attività biologica degli OSCs anche l’UDPGT, la SULT, la NADPH chinone ossidoreduttasi 1 (NQO1 o DT-diaforasi) e l’eme-ossigenasi (HO-1) (Yang e altri, 2001a). Per questi ultimi due enzimi è stato messo in luce in vitro un meccanismo trascrizionale Nrf2-dipendente (Chen e altri, 2004a).

• Inibizione della mutagenesi. Il succo di cipolla saggiato mediante il test di Ames (con attivazione metabolica) protegge S.

typhimurium TA98 dai mutageni presenti nella carne cotta (Kato e

altri, 1998). Esperimenti analoghi condotti con aflatossina B1 hanno

dato medesimi risultati per l’aglio e i suoi derivati (Soni e altri, 1997).

• Inibizione della formazione di addotti al DNA. Il succo di cipolla ed aglio, attraverso l’inibizione dose-dipendente della reazione

di nitrosazione, prevengono in vitro la formazione di N-nitroso composti, potenti agenti cancerogeni che possono alchilare il DNA (Shenoy e Choughuley, 1992). L’ aglio in polvere è in grado di inibire

in vivo il tumore alla mammella indotto da 7,12–

dimetilbenz[a]antracene (DMBA), attraverso la riduzione della formazione di addotti DMBA-DNA (Liu e altri, 1992).

• Attività antiossidante. Aglio, cipolla e derivati (oli, estratti o singoli phytochemicals) hanno mostrato attività antiossidante diretta ed indiretta in vivo ed in vitro. Solo per citare alcuni esempi, estratti di cipolla (ed aglio) aumentano la resistenza alla perossidazione lipidica indotta da nicotina in vari organi di ratto attraverso un’aumento dell’attività della catalasi, della SOD, della GPx ed un incremento del contenuto di GSH (Helen e altri, 1999). DAS, DADS, SAC, SEC, SMC, S-metilcisteina e S-propilcisteina prevengono l’ossidazione (e la glicazione) delle LDL nel plasma isolato da pazienti con diabete di tipo-2 (Huang e altri, 2004). In cellule epidermiche di topo, l’olio di cipolla (e di aglio) stimola l’attività della GPx ed inibisce la diminuzione del rapporto GSH/GSSG indotta da 12-O- tetradecanoilforbol-13-acetato (Perchellet e altri, 1986).

• Inibizione della crescita cellulare. In tale contesto sembrano essere coinvolti almeno tre meccanismi: l’inibizione del metabolismo delle poliammine, il blocco del ciclo cellulare e l’induzione dell’apoptosi.

Il propenisulfide, l’ajoene e l’olio di aglio inibiscono in vitro l’ornitina decarbossilasi, enzima coinvolto nella sintesi delle poliammine la cui concentrazione, solitamente, aumenta durante la proliferazione cellulare (Pinto e altri, 1997).

E’ ampiamente documentata la capacità di numerosi OSCs, oli ed estratti ricavati da aglio e cipolla di arrestare attraverso numerosi meccanismi il ciclo cellulare in cellule tumorali mammarie, linee cellulari umane di colon, polmoni, pelle, cellule di neuroblastoma umano, di melanoma umano e murino e di carcinoma prostatico umano. Controversi sono invece i risultati ottenuti su cellule non

neoplastiche: mentre alcuni studi mettono in luce un’inibizione dell’attività proliferativa, altri non mostrano alcun effetto sulla crescita (Powolny e Singh, 2008, Bianchini e Vainio, 2001).

Numerosi sono anche i riferimenti riguardanti l’attività pro-apoptotica dei vegetali del genere Allium o dei loro derivati. A tale proposito, di particolare interesse è lo studio condotto da Arditti e altri (2005). L’anticorpo anti-CD20 ritubimax (ampiamente utilizzato per la cura dei linfomi non-Hodgkin) coniugato con l’enzima allinasi, attraverso la generazione in situ dell’allicina, è in grado di innescare l’apoptosi nella cellule CD20+ B-CLL e in altre linee cellulari di linfomi a cellule B in vivo (nel topo) e in vitro.

• Modificazione degli istoni. DADS inibisce la proliferazione di linee cellulari di colon umano attraverso iperacetilazione istonica dovuta all’inibizione dell’attività istone deacetilasi (Druesne e altri, 2004). Inibizione della proliferazione dovuta ad un aumento dell’acetilazione degli istoni è stata osservata anche in cellule DS19 in seguito ad incubazione con allucina, SAMC e SAC ed in cellule Caco- 2 e T47D in risposta al composto fitochimico SAMC (Lea e altri, 2002).

• Inibizione dell’angiogenesi. DATS inibisce in vitro la migrazione e la formazione di capillari da parte di cellule endoteliali da cordone ombelicale attraverso l’inibizione del pathway di Akt, della secrezione del vascular endothelial growth factor (VEGF) e la down-regulation del recettore-2 di VEGF (Xiao e altri, 2006b).

• Attività antinfiammatoria. L’olio di cipolla, i cepaeni e i dimetil- e triallil- sulfidi in essa presenti sono in grado di interferire con il metabolismo dell’acido arachidonico attraverso l’inibizione di cicloossigenasi, lipoossigenasi e trombossano sintasi (Ali e altri, 2000). Inoltre, derivati dell’aglio (estratti o singoli comoposti) riducono la secrezione delle citochine pro-infiammatorie IL-1β e TNF-α in vitro (Keiss e altri, 2003).

• Immunomodulazione. Tang e altri (1997) hanno riportato la capacità di una soluzione a base di aglio di contrastare in vivo il pre-

cancro orale indotto dalla 4-nitroquinolina 1-oxide attraverso l’attivazione delle cellule natural killer e dei linfociti T. Il DAS, inoltre, contrasta l’immunosoppressione cellulare ed umorale indotta da N-nitroso dimetilammina (NDMA) in topi BALB/C (Jeong e Lee, 1998).

• Proprietà antimicrobiche. Benché lo spettro antibatterico di aglio e cipolla sia piuttosto ampio, dal punto di vista chemiopreventivo, l’effetto più importante è rappresentato dalla capacità di inibire in vitro la crescita di H. Pylori, noto per aumentare il rischio di alcune forme di cancro dello stomaco (Sivam e altri, 1997).