Stress ossidativo e polifenoli del Tè

Stress ossidativo e polifenoli del Tè

Il tè è una bevanda consumata in tutto il mondo. Secondo la tecnologia di produzione, può essere classificato in tre tipi principali: tè verde, tè nero, tè Oolong. I diversi metodi di produzione determinano una diversa composizione chimica delle foglie secche. I polifenoli del tè, noti anche come catechine, possono comprendere 30 tipi di composti fenolici, tra i quali i principali sono l’epigallocatechina-3-gallato (EGCG), l’epigallocatechina (EGC), l’epicatechina-3-gallato (ECG) e l’epicatechina (EC). Tra questi l’EGCG è la catechina più abbondante, e può rappresentare il 50-70% delle catechine. In molti studi, fatti sia in vitro che in vivo, è stata dimostrata l’efficacia antiossidante dei polifenoli del tè, ed in particolare l’EGCG, è stato dimostrato avere attività anti-cancerogene, anti-obesità, anti-infiammatorie, anti-invecchiamento, anti-virulenza, anti-diabetiche, anti-batteriche e neuro-protettive.

Molte malattie si verificano in seguito a danno ossidativo e l’utilizzo di antiossidanti potrebbe essere un mezzo per cercare di evitarne lo sviluppo, come un utilizzo regolare di polifenoli del tè.  Alcuni studi hanno però mostrato anche una attività contraria di questi polifenoli, in quanto, in cellule tumorali sono in grado di indurre la produzione di specie ossido-reattive (ROS) e apoptosi, e di influenzare delle vie di segnalazione cellulare. In generale, per comprendere le virtù dei polifenoli, è necessario capirne le proprietà chimiche e le funzioni biologiche, candidandoli a potenziali rimedi per una prevenzione di malattia.

 

Radicali liberi e stress ossidativo

Lo stress ossidativo deriva da un massiccio accumulo di specie ossido-reattive (ROS), ed è indotto da una vasta gamma di fattori tra cui radiazioni, invasione di patogeni che portano a reazioni di ipersensibilità, età, malattie. La produzione di una percentuale di ROS è data da processi fisiologici che si svolgono in tutti gli organismi aerobici, come il rilascio di superossido e perossido di idrogeno dai mitocondri delle cellule, durante il processo di formazione di ATP. Tuttavia, lo sviluppo e gli effetti dello stress ossidativo, dipendono principalmente dalla capacità dell’organismo, da solo o con l’intervento dall’esterno, di mantenere un equilibrio dinamico dello stato redox. Pertanto, lo stress ossidativo è stato definito come un disturbo nell’equilibrio dinamico tra la formazione di ROS e la capacità antiossidante, che porta alla produzione di una serie di radicali liberi. Questo stato può portare a dei danni alle cellule, come la diminuzione del livello di produzione di ATP (l’energia cellulare), l’aumento del Ca2 + citosolico, dei danni al DNA, delle disfunzioni biologiche del doppio strato lipidico delle membrane cellulari, una diminuzione del livello di glutatione, la compromissione della catena di trasporto degli elettroni, delle alterazioni nelle risposte infiammatorie e a dei cambiamenti dei percorsi cruciali di segnalazione cellulare. Tutte queste alterazioni potrebbero portare allo sviluppo di malattia.

 

Stress ossidativo e malattia

Numerosi studi hanno dimostrato che i ROS sono in grado di regolare numerosi processi biologici, in base al loro livello di espressione. Normalmente sono dei mediatori nei segnali di differenziamento cellulare, proliferazione, apoptosi, immunità, difesa contro microorganismi, invecchiamento e melanogenesi. Quando il loro livello di espressione risulta però aumentato, questi diventano pericolosi, in quanto, in grado di danneggiare le principali componenti cellulari, precedentemente elencate.

 

Stress ossidativo e malattia neurodegenerativa

Il cervello umano è molto sensibile al danno ossidativo. Esso consuma una frazione insolitamente elevata di ossigeno (20% del consumo di tutto l’organismo) rispetto al suo peso (2% del peso di tutto l’organismo), e questo lo espone ad un elevato rischio di ossidazione, senza avere particolari difese. Anzi, l’attività antiossidante nel cervello è inferiore rispetto a quella negli altri tessuti, e la sua composizione biochimica, caratterizzata dalla presenza di abbondanti lipidi insaturi, lo rende particolarmente vulnerabile a tali processi ossidativi. Quando si osserva un accumulo di ROS si verificano perdita o disfunzione nella percezione nervosa a livello delle cellule nervose, disfunzioni nei mitocondri, eccitotossicità e apoptosi. Il risultato può essere lo sviluppo di malattie neurodegenerative, come il Morbo di Parkinson, il Morbo di Alzheimer, la Sclerosi Multipla e la Sclerosi Laterale Amiotrofica.

 

Stress ossidativo e cancerogenesi

Lo stress ossidativo, derivato dall’eccesso di ROS, può portare alla carcinogenesi in cellule normali. I ROS inducono la produzione di perossidi che, in maniera diretta o indiretta, causano dei danni a delle biomolecole, nucleotide e lipidi, incluso il DNA (come mtDNA e DNA genomico) in una reazione a catena. Oltre a compromettere i geni che sono legati al controllo del ciclo cellulare o al controllo dei danni al DNA, si possono verificare una serie di mutazioni che coinvolgono dei geni oncosoppressori o oncogeni, portando così allo sviluppo di tumori. Nel controllo della crescita tumorale, un ruolo fondamentale è dato all’apoptosi, ed è stato dimostrato che una vasta gamma di tumori, quali linfomi, carcinomi causati della p53-mutazione o ormone-dipendente (come il tumore al seno, il carcinoma prostatico, ovarico, pancreatico e del colon), è strettamente controllata dai processi apoptotici, in particolare è associata all’inibizione di questi. Diversi geni sono stati identificati come modulatori nella progressione tumorale, in quanto mediatori di morte cellulare, ed in particolare sono p53, Bcl-2 e Fas; sono però coinvolte anche delle proteine di segnalazione, quali Notch, NF-kB, e Akt. Tutto è regolato tramite l’accensione e lo spegnimento di una o più di una di queste, con una conseguente alterazione di equilibri fisiologici in gradi di regolare la normale crescita, o morte cellulare.

 

Stress ossidativo ed infiammazione

Lo stress ossidativo persistente può portare ad una infiammazione cronica con dei meccanismi che portano all’attivazione di molti fattori di trascrizione come NF-KB, l’attivatore proteico-1 (AP-1), p53 e Nrf2. La conseguenza è l’espressione di oltre 500 geni (comprese le citochine infiammatorie) che portano all’innesco dell’infiammazione. I ROS possono promuovere il rilascio di molecole associate a danni cellulari o ad apoptosi, con l’attivazione dei recettori toll-like (TLR) nelle cellule immunitarie ed il reclutamento di mastociti e linfociti nei siti di danno. Si può quindi avere lo “scoppio respiratorio”, derivato dall’aumentata richiesta di ossigeno, ed un conseguente ulteriore aumento dei ROS nei siti danneggiati. Si instaura così un circolo vizioso tra stress ossidativo ed infiammazione, a dimostrazione che i due processi hanno una base fisiopatologica simile. L’infiammazione può derivare dallo stress ossidativo in diversi tessuti del corpo, portando allo sviluppo di diverse malattie, quali infiammazione polmonare, asma, bronco-pneumopatia cronica ostruttiva, malattie renali, nefrite tubulo-intestinale.

 

Stress ossidativo e altre malattie

L’obesità può indurre lo stress ossidativo sistemico, e lo stress ossidativo è associato ad una produzione incontrollata di adipochine in grado di promuovere lo sviluppo della sindrome metabolica. Lo stress ossidativo gioca anche un ruolo chiave nella patogenesi del diabete e delle sue complicanze, e quindi nell’insulino resistenza e nelle disfunzioni delle cellule beta. Inoltre, il livello di stress ossidativo è associato all’invecchiamento, allo sviluppo della degenerazione maculare e della cataratta.

 

Polifenoli del tè e malattie causate dallo stress ossidativo

All’interno di una dieta bilanciata, il consumo di tè verde è in grado di migliorare lo stato di ossidoriduzione dell’organismo, proteggendo le cellule dal danno ossidativo e limitando il rischio di sviluppare malattie degenerative. Diversi studi, fatti in vitro ed in vivo, hanno dimostrato che i polifenoli presenti nel tè verde hanno la capacità influenzare la patogenesi di diverse malattie croniche; è stato dimostrato che sono dotati di proprietà antiossidanti, ed in particolare tale proprietà è attribuita all’epigallocatechina-3-gallato (EGCG). Il consumo di tè verde può limitare la carcinogenesi, le malattie neurodegenerative, l’infiammazione, l’invecchiamento e le malattie renali. La maggior parte di queste malattie sono associate a danni al DNA, a proteine ​​e lipidi causati dallo stress ossidativo. I polifenoli del tè possono aiutare a limitare questi danni tramite due vie, agendo direttamente sui ROS o stimolando il sistema di difesa endogeno dell’organismo.

 

Il meccanismo dei polifenoli del tè nella cura di malattie provocate dallo stress ossidativo

La capacità dei polifenoli di contrastare gli effetti dello stress ossidativo deriva dalla loro struttura. Questi hanno la capacità di regolare e contrastare l’attività di numerosi enzimi, quali il glutatione perossidasi e reduttasi, il glutatione S-transferrasi, la catalasi, il chinone reduttasi, il superossido dismutasi in numerosi tessuti di diversi organi, e sono in grado di abbassare i livelli di 8-oxoguanine, marker di danno al DNA indotto da stress ossidativo, e del citocromo P450. In particolare, hanno dimostrato avere la capacità di inibire la cancerogenesi nell’esofago, stomaco, intestino, colon, pelle, fegato, vescica, prostata e mammella. Sono in grado di indurre apoptosi e arresto del ciclo cellulare nelle cellule tumorali attraverso la regolazione dell’attività della caspase-3, di Bax, Bcl-2, p21 e p27; in particolare EGCG è in grado di modulare l’espressione di NF-KB, MAPK, del recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR) –mediato. Infine, i polifenoli sono in grado di inibire l’espressione di alcune proteine, tra cui AP-1, cicloossigenasi-2 (COX-2), fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF), metalloproteinasi (MMP).

 

Attività pro-ossidante dei polifenoli del tè

Sebbene i polifenoli del tè siano generalmente stati considerati antiossidanti, vi sono anche alcune prove di attività pro-ossidante. I polifenoli del tè sono instabili, e subiscono reazioni di auto-ossidazione con conseguente produzione di ROS (come H2O2). Diversi studi, fatti sia in vivo che in vitro, hanno dimostrato che i polifenoli del tè possono indurre apoptosi, in quanto sono in grado di aumentare la fosforilazione dell’istone 2A.X, marker di danno al DNA indotto da ossidazione, e sono in grado di indurre l’espressione di geni associati allo stress ossidativo, quali katB, sodM, ohr, lexA e recN. Questo potrebbe essere un importante meccanismo per inibire la cancerogenesi attraverso l’induzione di morte cellulare. Le cellule tumorali risultano essere più sensibili alle attività pro-ossidanti, e il processo è legato ai valori di pH e alle quantità di EGCG e EGC impiegate. I polifenoli del tè sono considerati dei promotori della salute, anche se a dosi elevate possono risultare tossici nei normali epatociti.

 

Diversi effetti dei polifenoli, derivati da diversi tipi di tè, sullo stress ossidativo

I polifenoli del tè derivati ​​da diversi tipi di tè hanno effetti diversi sulle malattie indotte da stress ossidativo. Al giorno d’oggi, tre sono i principali tipi di tè consumati dall’uomo; tè verde, tè Oolong e tè nero. Té Oolong deriva da una ossidazione parziale della foglia, processo intermedio tra quello che dà il tè verde ed il tè nero. Il tè verde ed il tè nero hanno un potere antiossidante molto elevato, maggiore rispetto ai tè fermentati, e questo potrebbe dipendere dal fatto che nei processi fermentativi si ha una diminuzione della concentrazione di polifenoli. E’ inoltre noto che l’estratto di tè nero potrebbe proteggere maggiormente i tessuti dal danno ossidativo derivato dalla perossidazione dei lipidi, rispetto agli altri tipi di tè, mentre l’estratto di tè Oolong ha una maggiore capacità inibitoria sull’attività della lipossigenasi, anche se il suo effetto biologico rimane ancora da chiarire.

 

Fonti scientifiche:

Mao X, Gu C, Chen D, Yu B, He J.

Oxidative stress-induced diseases and tea polyphenols.

Oncotarget. 2017 Sep 14;8(46):81649-81661. doi: 10.18632/oncotarget.20887.

 

 

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