Il termine stress ossidativo si riferisce all’insieme delle alterazioni che si producono nei tessuti, nelle cellule e nelle macromolecole biologiche, quando in seguito ad una alterazione dell’equilibrio intracellulare tra difese antiossidanti ed elementi proossidanti, si accumulano radicali reattivi.
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La grande varietà di meccanismi che si possono attivare in conseguenza ad uno squilibrio redox, può contribuire in modo determinante allo sviluppo di numerose condizioni patologiche, in particolare, tumori, patologie a base infiammatoria, diabete, ischemia, malattie cardiovascolari e neurodegenerative. Tuttavia, non è ancora chiaro se lo stress ossidativo sia tra le cause originarie, o tra gli eventi che si manifestano durante il processo patologico e che contribuiscono alla progressione della malattia.
Per esempio, nel caso del danno da ischemia-riperfusione, è stato dimostrato che lo stress ossidativo è in diretto rapporto con l’aumento della concentrazione di calcio citosolico, ed in questo caso rappresenta essenzialmente un valore di biomarcatore del processo patologico in corso. Anche nel morbo di Parkinson è poco probabile che lo stress ossidativo sia l’evento primario, iniziale, del processo degenerativo che porta alla deplezione dei neuroni dopaminergici, ma è certo comunque che nel corso della malattia si verifichino fenomeni ossidativi che partecipano in modo sostanziale alla progressione del danno neuronale.
I ROS inoltre, sembrano essere coinvolti in molti processi infiammatori, che caratterizzano per esempio diverse patologie tipiche dell’invecchiamento. La presenza di alti livelli di ROS e in particolare di perossido di idrogeno, nelle cellule tumorali ha portato alla definizione del concetto di “stato di stress ossidativo persistente” del cancro (Loo 2003). Lo stress ossidativo, provocando una deplezione delle riserve di GSH, stimola una costante attivazione dei fattori di trascrizione redox-sensibili MAP chinasi dipendenti, come NF-kB, AP1 e c-myc, e dei geni di risposta che promuovono la vitalità e la proliferazione cellulare.
Nella condizione di iperlipidemia inoltre, spesso associata a iperglicemia ed obesità, causata generalmente da un’alimentazione ricca di grassi, è stata osservata una forte componente di stress ossidativo, dovuta prevalentemente alla perossidazione lipidica, aggravata da un indebolimento delle difese antiossidanti e del sistema metabolico di detossificazione (Odermatt 2011, Matsuzawa-Nagata et al. 2008). Una dieta ricca di grassi è considerata un fattore di rischio primario per le malattie cardiovascolari, tumori, alterazioni
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del metabolismo e delle funzioni endocrine. In presenza di un eccesso di lipidi, infatti, si verifica un’attivazione della lipolisi e della produzione di acidi grassi liberi, tramite l’attivazione dei recettori beta-adrenergici, che provoca un disaccoppiamento della fosforilazione mitocondriale, con conseguente sovrapproduzione di ROS. Inoltre, un’alterazione della catena respiratoria mitocondriale, può portare ad un’ossidazione degli acidi grassi liberi a livello dei perossisomi da parte dell’enzima acil-CoA ossidasi, e nel reticolo endoplasmatico da parte del CYP2E1, con ulteriore formazione di radicali reattivi (Matsuzawa-Nagata et al. 2008, Bhandari et al. 2011).
In queste condizioni sopraelencate, risulta tuttavia complicato stabilire se lo stress ossidativo sia la causa iniziale dei fenomeni, e quanto esso partecipi ai meccanismi patogenetici del danno. Potrebbe essere pertanto errato considerare lo stress ossidativo come l’origine di tutti i processi patologici nei quali si manifesta, mentre sembra più ragionevole considerarlo come un evento determinante che accompagna la progressione della patologia, sul quale sia possibile agire per interrompere e limitarne gli effetti dannosi, per esempio tramite l’assunzione di agenti antiossidanti tramite la dieta (Corti et
al. 2009).
La capacità di alcuni prodotti naturali di prevenire o di ritardare queste condizioni, ha stimolato l’interesse per la ricerca di agenti antiossidanti e ipolipidemizzanti contenuti soprattutto in frutta e verdura. I phytochemicals, come ad esempio i polifenoli, i terpenoidi, e gli organosolfuri, sono stati descritti come i principali responsabili degli effetti salutari associati ad una dieta ricca di vegetali, grazie ai loro effetti antiossidanti, anticarcinogenici, e antiinfiammatori (González-Castejón et al. 2011).
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CAPITOLO 7
ATTIVITÀ BIOLOGICA DELLE BRASSICACEAE:
EFFETTI BENEFICI E TOSSICI
7.1 INTRODUZIONE
Il consumo di vegetali appartenenti alla famiglia delle Brassicaceae, e dei loro derivati, è stato associato ad importanti effetti salutari in numerosi studi scientifici. Generalmente queste proprietà, vengono attribuite quasi esclusivamente alla capacità dei prodotti di idrolisi dei GLS, gli ITC, di indurre il potenziale antiossidante e detossificante delle cellule e dei tessuti. Bisogna però considerare che questi vegetali contengano una moltitudine di GLS con varie proprietà chimiche, e che in seguito a differenti vie di degradazione possono dare origine ad un ampio spettro di prodotti strutturalmente e funzionalmente diversi tra loro. Inoltre alcuni fattori chimici, fisici e biologici possono interferire con queste reazioni, rendendo difficile prevedere con certezza la natura e la quantità dei prodotti bioattivi finali che ne derivano e la loro biodisponibilità.
Dai numerosi lavori presenti in letteratura, in cui viene studiato per esempio
in vivo l’effetto di un vegetale in toto, di un estratto, o di una molecola pura,
emergono inoltre risultati non sempre concordanti, dai quali non è possibile identificare con chiarezza i principali composti responsabili degli effetti osservati. Sembra pertanto riduttivo attribuire unicamente ad una singola classe di molecole, come gli ITC, le proprietà di un intero vegetale contenente invece una miriade di molecole che possono interagire sinergicamente tra di loro per dare un effetto finale. A tale proposito alcuni studi hanno messo in evidenza che l’insieme dei phytochemicals presenti in un vegetale intero conferirebbe maggiore protezione rispetto a singole classi di molecole, con un’ulteriore riduzione del potenziale rischio tossicologico. In aggiunta, sono stati pubblicati recentemente alcuni lavori che descrivono per esempio una presunta attività biologica diretta di alcuni GLS intatti nel
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modulare gli enzimi di fase I e II (Abdull Razis et al.2010, Heinen et al. 2012).
In generale gli effetti salutari delle Brassicaceae si esplicano principalmente tramite l’induzione degli enzimi antiossidanti e detossificanti di fase II, l’inibizione degli enzimi bioattivanti di fase I, l’attività antiinfiammatoria, la capacità di regolare il ciclo cellulare e di indurre l’apoptosi in cellule tumorali. D’altro canto però, fenomeni di tossicità sono emersi in seguito all’esposizione ad alti dosaggi, soprattutto di singole molecole, principalmente attraverso la perturbazione delle isoforme di CYP450, la generazione di stress ossidativo ed eventi genotossici (Fimognari et al. 2012).