La Vitamina E (alfa-tocoferolo) nella protezione delle membrane cellulari

Le membrane biologiche fungono da partizione tra le cellule e il loro ambiente. Sotto stress ossidativo, i lipidi insaturi, presenti nelle membrane cellulari, possono essere esposti agli attacchi dei radicali liberi, cioè all’ossidazione.

L’ossidazione trasforma alcuni dei lipidi di membrana ed altera le proprietà del doppio strato. Le alterazioni si hanno in quanto le catene ossidate sono energicamente sfavorevoli per rimanere all’interno del doppio strato lipidico, e quindi si invertono; di conseguenza si ha inversione della catena lipidica con grandi cambiamenti nelle proprietà dei doppi strati, come aumento dell’area per i lipidi, assottigliamento dei doppi strati e aumento della permeabilità all’acqua.

La vitamina E (alfa-tocoferolo) è ben nota come un efficace antiossidante, che protegge le membrane dall’ossidazione iniziata dai radicali liberi.

Le membrane, normalmente, sono costituite da lipidi saturi e insaturi, e sono permeabili all’acqua e a piccole molecole; i lipidi insaturi svolgono un ruolo importante nella permeabilità della membrana, interrompendo il confezionamento dei lipidi saturi. Sono però facilmente suscettibili alla perossidazione che, se estrema, può portare a un trasporto incontrollabile di molecole attraverso la membrana.

I meccanismi di azione della vitamina E, atti a contrastare la formazione di pori nelle membrane biologiche, non sono ancora del tutto noti, anche se numerosi sono gli studi effettuati per capirli.

Sembrerebbe che le molecole di vitamina E preferiscano interagire con lipidi ossidati, rimanendo all’interno del doppio strato ossidato, rispetto ad un sistema non ossidato; formando dei legami idrogeno con le code di questi lipidi, sono in grado di stabilizzare le catene e ridurre i fenomeni di cambiamenti conformazionali. I gruppi polari dei lipidi ossidati riducono il contatto tra loro, interagendo con molecole di acqua, impedendo così la formazione di pori. La permeabilità all’acqua diminuisce e la formazione dei pori viene inibita.

I radicali liberi svolgono un ruolo importante nel danno delle membrane biologiche e i lipidi ossidati sono il principale prodotto che provocano la formazione di pori e la deformazione a doppio strato. La vitamina E è uno degli antiossidanti più efficaci nella rimozione dei radicali liberi, per questo utilizzata in cosmetici, alimenti funzionali e molte altre applicazioni. Tempo fa si pensava che l’unico meccanismo protettivo, contro la perossidazione lipidica nelle membrane biologiche, fosse dato dal fatto che la vitamina E bloccasse l’ingresso dei radicali liberi nella membrana, proteggendo le catene lipidiche polinsature dal processo di ossidazione, e che quindi si instaurasse un meccanismo di prevenzione; oggi si sa che sono presenti lipidi ossidati ed è importante capire come possono essere prevenuti i loro effetti distruttivi. La vitamina E può inibire la formazione di pori nei doppi strati lipidici ossidati, e controllandone la concentrazione presente, la stabilità delle membrane biologiche può essere aumentata. Queste scoperte possono risultare utili per la progettazione di nuove molecole atte a proteggere la pelle dall’invecchiamento, dai danni da radicali liberi, nel trattamento di tessuti vari in presenza di infiammazione cronica e di tumori, o in presenza di effetti avversi a trattamenti farmacologici.

Fonte:

Boonnoy P, Karttunen M, Wong-Ekkabut J.

Alpha-tocopherol inhibits pore formation in oxidized bilayers.

Phys Chem Chem Phys. 2017 Feb 22;19(8):5699-5704.