CAPITOLO IV
Flavonoidi, infiammazione e malattie cardiovascolari
4.1 Proprietà cardiovascolari dei flavonoidi
Le proprietà cardiovascolari dei flavonoidi sono da correlare alla loro azione antiossidante nei confronti delle specie reattive dell’ossigeno (ROS), molecole altamente reattive che vengono costantemente prodotte all’interno delle cellule in seguito a reazioni enzimatiche. In condizioni normali i ROS sono prodotti a bassi livelli che sono necessari per il normale mantenimento delle funzioni cellulari, e in queste condizioni i sistemi endogeni di difesa sono in grado di evitare l’insorgenza di effetti nocivi. Molti fattori di rischio delle malattie cardiovascolari sono legati all’eccessiva generazione di ROS, situazione nota come stato di stress ossidativo. Ad esempio, studi su modelli animali affetti da malattie cardiovascolari come l’iperlipidemiai
, l’ipertensioneii e il diabeteiii, hanno evidenziato la presenza di alti livelli vascolari di anione superossido. Allo stesso modo, studi clinici hanno dimostrato che anche l’ipercolesterolemia e il diabete nell’uomo sono associate ad un incremento vascolare della formazione di anione superossidoiv. Tutti questi dati suggeriscono, dunque, che un incremento dello stress ossidativo è coinvolto nella fisiopatologia delle malattie cardiovascolari.
Molti meccanismi sono stati proposti per spiegare come una eccessiva produzione di ROS sia responsabile di patologie vascolari; un primo meccanismo consiste nella capacità dei ROS di promuovere l’ossidazione delle lipoproteine a bassa densità (LDL)v. L’assorbimento, mediato dai macrofagi delle lipoproteine ossidate e quindi modificate, trasforma queste cellule in cellule schiumose, le quali sono le componenti chiave delle placche aterosclerotichevi. Un secondo meccanismo consiste in una rapida inattivazione ad opera dell’anione superossido, del derivato endoteliale ossido
nitrico (NO), una molecola dotata di un’attività anti-aterogenica intrinseca, portando così ad una disfunzione endoteliale, una condizione che provoca aterosclerosivii. La reazione tra l’anione superossido e NO genera l’anione perossinitrico (ONOO-) che è citotossico per le cellule endoteliali e le cellule muscolari lisce dei vasi attraverso una serie di azioni biologiche, come l’ossidazione lipidica e il danno mitocondrialeviii
. Il terzo meccanismo è legato alla capacità dei ROS di aumentare l’espressione genica di fattori pro infiammatori che sono coinvolti nell’aterogenesi, come MCP-1, VCAM-1 e ICAM-1ix. Inoltre è stato osservato che molte molecole coinvolte nella trasduzione del segnale intracellulare sono sensibili al cambiamento dello stato redox intracellulare indotto dalla formazione dei ROS. Ad esempio, la mobilizzazione del Ca2+ intracellulare, la fosforilazione di proteine controllata dal bilancio dell’attività di proteine chinasi e fosforilasixe l’attivazione di fattori di trascrizione,xisono tutti soggetti a modulazione mediante stress ossidativo. Quindi queste azioni mediate dai ROS comportano direttamente la regolazione delle funzioni cellulari e l’espressione genica. Molti studi epidemiologici hanno dimostrato che l’assunzione regolare di flavonoidi è associata ad una riduzione del rischio di malattie cardiovascolarixii. Nelle malattie coronariche gli effetti protettivi dei flavonoidi riguardano principalmente la loro azione antitrombotica, anti-ischemica, antiossidante, e vaso rilassantexiii, esercitata mediante 3 meccanismi: (A) miglioramento della vasodilatazione coronarica; (B) diminuzione della capacità delle piastrine di aggregarsi; (C) protezione delle LDL dall’ossidazione.
4.1.1 Effetti vaso rilassanti e vaso protettivi
E’ evidente che l’endotelio gioca un ruolo fondamentale nel garantire una normale funzione dei vasi coronarici e che la disfunzione endoteliale, generalmente rappresentata da una compromissione della vasodilatazione endotelio-dipendente, è un importante componente delle malattie coronariche (Coronary Artery Disease – CAD). Le cellule endoteliali sintetizzano e rilasciano un gran numero di fattori comprendenti le prostacicline, NO (nitrossido), fattore iperpolarizzante derivante
dall’endotelio (EDHF – Endothelium-derived hyperpolarizing factor), ed endoteline, le quali sono importanti nella regolazione del tono vascolare e nel controllo dell’adesione, dell’aggregazione e della migrazione di piastrine e leucociti. NO sembra essere il fattore critico nella preservazione della normale funzione dei vasi coronarici; c’è infatti una ben consolidata correlazione tra le CAD e una compromissione dell’attività dell’NO. Le cellule endoteliali dei vasi controllano il tono vascolare e modulano il flusso del sangue agli organi mediante sintesi e rilascio di autacoidi vasoattivi come il fattore di rilassamento derivante dall’endotelio (EDRF), che è analogo all’NO e alle prostacicline (PG12)xiv
. Tra questi l’NO probabilmente gioca il ruolo più importante nell’endotelio vascolare; NO è prodotto dall’espressione costitutiva dell’enzima conosciuto come nitrossido sintasi endoteliale (eNOS), il quale converte la L-arginina in L-citrullinaxv. Oltre alla vasodilatazione endotelio-dipendente, l’NO svolge molte altre funzioni nel sistema vascolare come l’inibizione dell’aggregazione piastrinica, l’inibizione dell’espressione di molecole di adesione cellulare, prevenzione della migrazione e proliferazione delle cellule muscolari lisce, e prevenzione della coagulazione e trombosi intravascolarexvi. Tutto ciò conferma come l’NO sia un importante fattore nel mantenimento della normale omeostasi vascolare e nella protezione dei vasi dalle lesioni indotte dai processi aterogenici come la proliferazione delle cellule muscolari lisce, l’aggregazione piastrinica, l’adesione dei monociti e le modificazioni ossidative delle LDLxvii.
Studi in vitro mostrano che i flavonoidi possono esercitare molteplici azioni sulla via del segnale della NO-guanilil ciclasi, sul fattore iperpolarizzante di derivazione endoteliale e sull’endotelina-1, proteggendo anche le cellule endoteliali contro l’apoptosi. Studi in vivo hanno mostrato inoltre che i flavonoidi prevengono la disfunzione endoteliale e riducono la pressione del sangue, lo stress ossidativo, il danno d’organo negli organismi ipertensivi. In più, alcuni studi clinici mostrano che i cibi ricchi di flavonoidi possono migliorare le funzioni endoteliali nei pazienti con ipertensione e malattie cardiaca ischemicaxviii.
Esperimenti in vitro condotti sull’arteria aorta isolata dal ratto hanno rilevato che la crisina era in grado di provocare rilassamento vasale dipendente dall’endotelio e dall’NO, prevenendo l’inattivazione dell’anione superossido indotto dell’NO di derivazione endoteliale e il potenziamento della vasodilatazione indotta dalla guanosina 3,5-ciclica monofosfato (cGMP)xix.
4.1.2 Proprietà antitrombotica
Come noto, le piastrine sono implicate nei processi emostatici, trombotici ed infiammatori; la loro aggregazione rappresenta l’evento critico nella fase di iniziazione della trombosi coronarica e a tal proposito i flavonoidi si sono dimostrati in grado di modulare la funzione delle piastrine riducendo così i rischi di formazione del coaguloxx.
In presenza di un danno vascolare le piastrine aderiscono al sub-endotelio attivandosi e secernendo ligandi biologicamente attivi come l’adenosina difosfato (ADP), la serotonina e il trombossano A2 (TxA2)xxi; il trombossano è un potente vasocostrittore ed agonista delle piastrine che a concentrazioni micromolari, causa un cambiamento di forma delle piastrine, le quali dalla loro forma discoidale passano ad una forma sferica, comportando inoltre il reclutamento e la deposizione delle cellule circolanti in corrispondenza del sito del danno con conseguente espansione del trombo.
Studi in vitro hanno permesso di ipotizzare diversi meccanismi di inibizione della funzione piastrinica da parte dei flavonoidi e che questa loro potenziale inibizione sia connessa alla loro strutturaxxii. I flavonoidi si sono mostrati in grado di interferire con gli enzimi coinvolti nella trasmissione del segnale cellulare come le ciclo-ossigenasi, le lipossigenasi, le fosfodiesterasi, le tirosin chinasi e le fosfolipasi xxiii. I flavonoidi hanno mostrato anche proprietà anticoagulanti esercitate o mediante inibizione dell’enzima Quinone NAD(P)H ossidoreduttasi xxiv
, un enzima inibito da anticoagulanti orali, o interferendo con l’esposizione della fosfatidilserinaxxv
. Altri meccanismi riportati per i loro effetti antipiastrinici sono dipendenti dalle loro proprietà antiossidantixxvi. La quercetina ha mostrato di inibire la risposta delle
piastrine indotta dal collagene attraverso un blocco selettivo della via del segnale della glicoproteina VIxxvii.
Vari studi sono stati effettuati su differenti tipi strutturali di flavonoidi al fine di valutare i loro effetti sulla risposta piastrinica indotta da agonisti; questi studi hanno identificato in questi composti una potente azione antagonista sul recettore del TxA2, tale da proporre un probabile meccanismo comune alla base dei loro effetti inibitori sulla funzione piastrinica. Inoltre, successivi studi sulle relazioni struttura-attività hanno rilevato l’importanza di sostituenti chimici sulla molecola del flavonoidi i quali incidono fortemente sulla loro affinità nei confronti del recettore del trombossanoxxviii. Sono due i principali flavonoidi del genere Citrus che inibiscono effettivamente la risposta mediata dal TxA2, l’apigenina e la luteolina; essi inibiscono l’aggregazione e la secrezione dei granuli densi suscitata dall’acido arachidonico provocando una reazione simile a quella generata dall’aspirina. Tuttavia questo effetto è reversibile e indipendente da una ridotta sintesi del TxA2, provocando quindi minori effetti sulle ciclo-ossigenasi o sulla sintesi del trombossano.
4.1.3 Effetti sulle malattie cardiache coronariche (CHD – Coronary Heart Disease)
Uno dei principali fattori di incremento delle malattie coronariche è rappresentato da una aumentata produzione delle LDL (lipoproteine a bassa densità) conosciute come “colesterolo cattivo”. Vari studi hanno mostrato che un adeguato consumo di frutta e verdura è associato ad un riduzione dei livelli di colesterolo nel sanguexxix.
Il chimico Dauchetxxx condusse uno studio per accertare la relazione tra la frequenza di assunzione di verdura e/o frutta (compresi i frutti del genere Citrus) e il rischio di malattie coronariche in Francia e in Irlanda. Eseguì lo studio su 8087 uomini di età compresa tra i 50 e i 59 anni, non affetti da CHD, per oltre 5 anni, e trovò un’importantissima relazione tra un adeguato consumo di frutti Citrus e la bassa incidenza di eventi acuti coronarici su entrambe le popolazioni.
Il sistema di trasporto dei lipidi consiste di lipoproteine che trasportano colesterolo e trigliceridi dal sito di assorbimento e sintesi verso il sito di utilizzo.
Il rivestimento superficiale delle lipoproteine contiene colesterolo libero, fosfolipidi e apolipoproteine; ciò permette a queste particelle di essere miscibili con il sangue. L’apolipoproteina B (apo-B) è la principale proteina delle LDL ed è determinante per il riconoscimento cellulare e il re-uptake delle LDL da parte del corrispettivo recettore (recettore delle LDL). Il legame dell’apo-B con il recettore delle LDL comporta l’internalizzazione e successiva degradazione delle LDL, promuovendo così la liberazione del sangue dalle LDL e la regolazione della biosintesi intracellulare del colesterolo. Dunque, un aumentato rischio di aterosclerosi è principalmente associato ad un incremento nel sangue dei livelli di LDL o frazione il quale è ricco in colesterolo e povero in trigliceridi.
Un incremento delle LDL e soprattutto delle LDL ossidate è riconoscibile come fattore di rischio nelle CHD. Studi condotti da De Whalleyxxxi mostrano che i flavonoidi sembrano agire proteggendo le LDL dall’ossidazione causata dai macrofagi, grazie alla loro capacità di inibire la generazione dei lipidi idroperossidi e di proteggere l’tocoferolo, un importante anti-ossidante lipofilico trasportato nelle lipoproteine, che altrimenti verrebbe consumato dall’ossidazione. Quindi i flavonoidi proteggono l’tocoferolo (e possibilmente altri anti-ossidanti endogeni) nelle LDL dall’ossidazione, mantenendo i loro livelli per periodi di tempo più lunghi e ritardando la perossidazione lipidica.
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