Antiossidanti nelle malattie legate all'età e strategie antietà
Jul 20, 2023
L'invecchiamento è un processo complesso e un importante fattore di rischio nello sviluppo e nel progresso di molti disturbi. Con l'invecchiamento della popolazione mondiale, le malattie croniche associate all'età diventeranno sempre più comuni con un forte impatto sulla qualità della vita. La patogenesi di varie malattie, inclusi i disturbi cardiometabolici, le malattie neurodegenerative e il cancro, consiste nell'accumulo di specie reattive dell'ossigeno che portano allo stress ossidativo e all'infiammazione, che contribuiscono in modo determinante alla senescenza cellulare.
Il glicoside di cistanche può anche aumentare l'attività della SOD nei tessuti del cuore e del fegato e ridurre significativamente il contenuto di lipofuscina e MDA in ciascun tessuto, eliminando efficacemente vari radicali reattivi dell'ossigeno (OH-, H₂O₂, ecc.) e proteggendo dai danni al DNA causati da radicali OH. I glicosidi feniletanoidi di Cistanche hanno una forte capacità di scavenging dei radicali liberi, una maggiore capacità riducente rispetto alla vitamina C, migliorano l'attività della SOD nella sospensione dello sperma, riducono il contenuto di MDA e hanno un certo effetto protettivo sulla funzione della membrana dello sperma. I polisaccaridi Cistanche possono migliorare l'attività di SOD e GSH-Px negli eritrociti e nei tessuti polmonari di topi sperimentalmente senescenti causati dal D-galattosio, nonché ridurre il contenuto di MDA e collagene nei polmoni e nel plasma e aumentare il contenuto di elastina, hanno un buon effetto scavenging su DPPH, prolunga il tempo di ipossia nei topi senescenti, migliora l'attività della SOD nel siero e ritarda la degenerazione fisiologica del polmone nei topi senescenti sperimentalmente Con la degenerazione morfologica cellulare, gli esperimenti hanno dimostrato che Cistanche ha la buona capacità antiossidante e ha il potenziale per essere un farmaco per prevenire e curare le malattie dell'invecchiamento cutaneo. Allo stesso tempo, l'echinacoside in Cistanche ha una significativa capacità di eliminare i radicali liberi DPPH e ha la capacità di eliminare le specie reattive dell'ossigeno e prevenire la degradazione del collagene indotta dai radicali liberi, e ha anche un buon effetto di riparazione sul danno dell'anione dei radicali liberi della timina.
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Sono state suggerite diverse strategie per un invecchiamento sano e per ritardare o rallentare l'invecchiamento. Matrici vegetali ricche di molecole antiossidanti, come polifenoli, fitosteroli, vitamine e minerali, hanno dimostrato di diminuire il rischio di sindromi associate all'età in numerosi studi in vitro [1,2]. Sulla base del fatto che gli esiti benefici in vitro di qualsiasi composto o estratto dovrebbero essere confermati attraverso studi tossicologici in vivo [3], gli effetti antiossidanti e antinfiammatori sono stati replicati in interventi su modelli animali rivelando livelli più bassi di specie reattive dell'ossigeno (ROS), prodotti finali della glicazione avanzata o biomarcatori infiammatori [4,5]. Inoltre, le prove cliniche hanno supportato il potenziale dei composti bioattivi nella diminuzione di molti fattori di rischio legati all'invecchiamento e nella probabile prevenzione delle malattie legate all'età [6].
Questo numero speciale "Antiossidanti nelle malattie legate all'età e strategie anti-invecchiamento", che include cinque articoli di ricerca, quattro rapporti di revisione e una revisione sistematica e meta-analisi, aggiunge nuovi contributi che descrivono i meccanismi attraverso i quali lo stress ossidativo e i fattori infiammatori causare l'insorgenza o la progressione di malattie croniche legate all'età, nonché nuove strategie per trattare o prevenire queste condizioni patologiche.
Lo studio di Ghzaiel et al. [7] hanno analizzato la composizione chimica dell'olio di semi di Pistacia lentiscus L. (PLSO) in termini di polifenoli, flavonoidi, fitosteroli, -tocoferolo, -carotene e acidi grassi e la sua attività antiossidante. Questa è stata seguita da una valutazione in vitro del potenziale di questa pianta per neutralizzare gli effetti citotossici indotti dall'7 -idrossicolesterolo (7 -OHC) nei mioblasti murini C2C12. 7 -OHC è un ossisterolo che può attivare lo stress ossidativo e l'infiammazione e contribuire a malattie legate all'età, come la sarcopenia. I risultati hanno mostrato che il PLSO contiene una combinazione di molecole in grado di diminuire gli effetti citotossici indotti da 7 -OHC e di attivare le proprietà citoprotettive, tra cui la prevenzione della morte cellulare e della disfunzione degli organelli, l'attenuazione dello stress ossidativo e la normalizzazione dell'attività della glutatione perossidasi ( GPx) e superossido dismutasi (SOD), che sono enzimi antiossidanti chiave. Pertanto, il PLSO può prevenire le malattie legate all'età, come la sarcopenia, un graduale deterioramento correlato all'età della massa muscolare scheletrica, della forza e della funzione.
La pelle è una barriera tra il corpo e l'ambiente, proteggendo il corpo da inquinanti ambientali e agenti patogeni. È stato condotto uno studio [8] per scoprire un prodotto naturale che mitiga efficacemente la citotossicità e lo stress ossidativo indotti dal particolato aereo con una dimensione di 10 µm o inferiore (PM10) nella pelle. I dati hanno mostrato che l'estratto di Siegesbeckiae Herba (SHE), un estratto di acqua calda preparato da foglie essiccate di Siegesbeckia pubescent Makino, aveva il potenziale per alleviare la citotossicità indotta da PM10- e aumentare la capacità antiossidante cellulare nelle cellule HaCaT, un cheratinocita umano immortalato linea cellulare. SHE ha mitigato la morte cellulare indotta da PM10-, il rilascio di lattato deidrogenasi (LDH), la perossidazione lipidica e ha ridotto la produzione di ROS. Inoltre, SHE ha attivato il sistema NRF2 nelle cellule diminuendo l'espressione di KEAP1, un regolatore negativo di NRF2, e aumentando l'espressione di HMOX1 e NQO1, due principali geni bersaglio di NRF2. L'acido clorogenico può essere un fitochimico attivo nell'attivazione della via NRF2. Inoltre, SHE ha indotto selettivamente gli enzimi coinvolti nella sintesi e rigenerazione del glutatione ridotto (GSH) e ha aumentato il contenuto cellulare di GSH, prevenendo l'ossidazione del GSH a GSSG innescata dall'esposizione al PM10. I risultati di questo esperimento dovrebbero essere verificati utilizzando normali cheratinociti epidermici umani e modelli animali.
Un altro studio [9] ha analizzato i composti vegetali che potrebbero mitigare la formazione di rughe della pelle, l'infiammazione, la pigmentazione e la disidratazione causate dall'irradiazione cronica con luce ultravioletta B (UVB). Gli UVB possono attivare percorsi di segnalazione, portando alla sovraregolazione di geni, tra cui le metalloproteinasi della matrice (MMP), in particolare MMP-1, coinvolta nella degradazione del collagene e nella formazione delle rughe, e la cicloossigenasi 2 (COX-2), coinvolta nella infiammazione della pelle e fotoinvecchiamento. In questo studio in vivo è stata utilizzata Rosa gallica, una delle specie di Rosa più comunemente utilizzate per scopi culinari, medicinali e cosmetici, che ha mostrato un potenziale in vitro per prevenire i biomarcatori dell'invecchiamento cutaneo. La somministrazione tramite sonda gastrica dell'estratto di Rosa gallica ha impedito lo sviluppo di rughe cutanee mediate da UVB e la degradazione del collagene nella pelle dorsale di topi femmina mediante la down-regolazione dell'espressione di COX-2 e MMP-1 indotta da UVB. L'acido gallico è stata la molecola principale che ha contribuito all'effetto anti-invecchiamento cutaneo inibendo selettivamente l'asse di segnalazione c-Raf/MEK/ERK/c-Fos. Poiché le molecole che prendono di mira la via c-Raf esercitano effetti chemiopreventivi e chemioterapici contro diversi tipi di cancro, l'acido gallico potrebbe potenzialmente sopprimere la carcinogenesi. Lo studio ha concluso che la rosa gallica e l'acido gallico potrebbero proteggere le cellule della pelle dai radicali liberi e dalle reazioni infiammatorie, portando a una riduzione dell'invecchiamento cutaneo.
Il terzo studio [10] sulla salute della pelle ha esaminato le attività benefiche di cianidina e malvidina-3-O-glucosidi, molecole appartenenti alla famiglia delle antocianine e alcuni dei loro pigmenti strutturalmente correlati. È stato scoperto che la maggior parte dei composti esaminati riduce la produzione di biofilm da parte di Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, mostra capacità di filtro UV e riduce anche la produzione di ROS nei cheratinociti epidermici della pelle umana e nei fibroblasti dermici. Inoltre, le molecole hanno rivelato attività inibitoria degli enzimi che degradano la pelle, ialuronidasi, collagenasi ed elastasi, i tre principali enzimi responsabili della regolazione dell'integrità strutturale degli strati cutanei, senza mostrare citotossicità significativa. Il problema della stabilità dei composti della famiglia delle antocianine può essere superato mediante l'utilizzo di derivati strutturali delle antocianine, come la carbossipiranocianina-3-oglucoside, una molecola con grande stabilità strutturale che potrebbe essere inclusa in formulazioni topiche a scopo cosmeceutico.
In their study, Muraleva et al. [11] investigated the effects of mitochondria-targeted antioxidant plastoquinone-decyl triphenylphosphonium (SkQ1) in MEK1/2-ERK pathway alterations as a therapeutic target in Alzheimer's disease (AD). MEK1 and MEK2 are tyrosine/threonine protein kinases found in the Ras/Raf/MEK/ERK mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway. The study included senescence-accelerated OXYS rats that develop neurodegenerative changes almost similar (>90% dei casi) ai segni di AD sporadico nell'uomo. I risultati hanno mostrato che, rispetto ai ratti di controllo non trattati (Wistar), SkQ1 ha eliminato le differenze nell'espressione di otto geni su nove coinvolti nelle vie di segnalazione delle chinasi regolate extracellulari dell'ippocampo (ERK1 e -2). Inoltre, SkQ1 ha ridotto l'iperfosforilazione della proteina tau che è presente negli aggregati patologici nell'AD. Pertanto, SkQ1 allevia la patologia AD nell'ippocampo di ratto OXYS riducendo la fosforilazione di MEK1/2-ERK1/2 e può essere un farmaco promettente per l'AD umano.
Collins et al. [12] hanno presentato una completa revisione della terapia antiossidante nell'AD. Forti evidenze supportano il ruolo dello stress ossidativo nella patogenesi e nella progressione dell'AD e dell'invecchiamento. Lo stress ossidativo compare quando c'è uno squilibrio tra gli antiossidanti e la produzione e l'accumulo di ROS, correlato a un sistema di difesa antiossidante insufficiente o disfunzionale con effetti dannosi su importanti strutture cellulari tra cui proteine, lipidi e acidi nucleici. Un'adeguata omeostasi cellulare, un equilibrio tra la produzione e l'esaurimento dei ROS, avviene attraverso i meccanismi protettivi degli antiossidanti naturali e sintetici. Gli antiossidanti naturali possono essere ulteriormente suddivisi in antiossidanti enzimatici, enzimi prodotti nel corpo con capacità di scavenging dei radicali liberi, come SOD, catalasi (CAT), GPx, glutatione reduttasi (GR) e glucosio-6-fosfato deidrogenasi ( G6PDH) e antiossidanti non enzimatici, inclusi polifenoli, carotenoidi, vitamine e minerali.
Sebbene i farmaci disponibili aiutino nella gestione dei sintomi dell'AD, non esistono trattamenti per prevenire o curare la malattia e nessuno dei trattamenti attualmente esistenti affronta lo stress ossidativo. Pertanto, studi recenti si sono concentrati sull'uso di antiossidanti per diminuire gli effetti dello stress ossidativo sul sistema nervoso centrale. Negli esperimenti preclinici in vitro e in vivo, una combinazione di composti antiossidanti ha migliorato la capacità antiossidante complessiva della terapia farmacologica, ha migliorato la biodisponibilità in varie posizioni cellulari e ha aumentato la funzionalità delle molecole antiossidanti. Il potenziale terapeutico degli antiossidanti naturali nella prevenzione e/o nel trattamento delle condizioni neurodegenerative è attualmente valutato in studi clinici sull'uomo.
Le attività biologiche e le proprietà cosmeceutiche della nicotinamide sono state discusse in un'interessante rassegna [13]. La nicotinamide (niacinamide) è utilizzata principalmente come integratore alimentare per la vitamina B3 (acido nicotinico, niacina) e la vitamina B3 è ulteriormente utilizzata nella sintesi della famiglia di coenzimi NAD plus, correlata al metabolismo energetico cellulare e ai sistemi di difesa. L'integrazione di nicotinamide ripristina l'energetica mitocondriale e il NAD cellulare più il pool, previene il processo di pigmentazione della pelle e diminuisce lo stress ossidativo e la risposta infiammatoria. Questa molecola ha il potenziale per supportare l'omeostasi della pelle regolando lo stato redox cellulare. Negli studi clinici, la nicotinamide applicata localmente è stata ben tollerata dalla pelle e ha ridotto l'iperpigmentazione e la progressione dell'invecchiamento cutaneo. Pertanto, può essere utile come ingrediente cosmeceutico per attenuare l'invecchiamento cutaneo, soprattutto negli anziani o nei pazienti con ridotto NAD plus pool nella pelle.
Un'altra revisione [14] ha esaminato la vitamina K e il suo ruolo come cofattore vitale nell'attivazione di diverse proteine, che agiscono contro le malattie legate all'età. È stato dimostrato che la vitamina K carbossila l'osteocalcina, una proteina responsabile del trasporto e del fissaggio del calcio nelle ossa, attiva la proteina della matrice Gla, un inibitore della calcificazione vascolare e degli incidenti cardiovascolari; carbossila la proteina Gas6, che è coinvolta nella fisiologia del cervello e può inibire il declino cognitivo e le malattie neurodegenerative; e migliora la sensibilità all'insulina, diminuendo così il rischio di diabete. Inoltre, la vitamina K presenta effetti antiproliferativi, proapoptotici e autofagici ed è associata a un ridotto rischio di cancro. Prove recenti indicano che la proteina S, un'altra proteina dipendente dalla vitamina K, potrebbe prevenire la tempesta di citochine osservata nei casi di COVID-19. Gli ultimi documenti scientifici sottolineano il ruolo della vitamina K nella prevenzione delle malattie associate all'età e nel miglioramento dell'efficacia delle cure mediche negli anziani.
In una revisione narrativa, Barbalho et al. [15] hanno analizzato il Ginkgo biloba (GB), una pianta medicinale della famiglia delle Ginkgoaceae considerata l'albero vivente più antico del mondo. Gli estratti di GB rappresentano alcuni benefici per la salute per la memoria e la cognizione, l'AD, il morbo di Parkinson (PD) e la demenza, che sono attribuiti alle loro attività antiossidanti, antinfiammatorie e antiapoptotiche. Inoltre, GB può esercitare benefici in condizioni cardiovascolari, ipertensione, insulino-resistenza, glicemia a digiuno, emoglobina glicata e dislipidemia. Inoltre, può migliorare l'afflusso di sangue cerebrale, la funzione esecutiva, l'attenzione/concentrazione e la memoria non verbale e diminuire lo stress. In molti stati europei, l'estratto di GB è l'unica terapia farmacologica per il trattamento del lieve deterioramento cognitivo. I composti bioattivi, principalmente polifenoli, flavonoidi, terpenoidi e acidi organici, sono responsabili degli effetti benefici. Questa revisione ha rivelato che GB potrebbe essere considerato nei metodi terapeutici e preventivi per le condizioni associate all'invecchiamento e il processo di invecchiamento. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per determinare le dosi, la forma farmaceutica e il tempo di trattamento necessari in condizioni di invecchiamento.
Una revisione sistematica e una meta-analisi [16] hanno studiato i biomarcatori della sindrome metabolica e dell'infiammazione come predittori fisiopatologici della senescenza e delle malattie legate all'età. Recenti evidenze hanno confermato che particolari diete ricche di composti bioattivi antiossidanti e un profilo lipidico equilibrato, come le noci, potrebbero avere effetti benefici sulla salute umana. È stata eseguita una ricerca sistematica in diversi database per trovare studi controllati randomizzati che riportassero gli esiti del consumo di noci sulla sindrome metabolica e sui marcatori infiammatori negli adulti di mezza età e anziani. L'indagine ha estratto 17 studi, inclusi 11 crossover e 6 studi paralleli. L'analisi ha rivelato che le diete arricchite con noci avevano effetti significativi di riduzione dei trigliceridi, del colesterolo totale, dei livelli di colesterolo LDL e di alcuni marcatori infiammatori, senza effetti negativi sui parametri antropometrici e glicemici. Sebbene siano necessari ulteriori e meglio progettati rapporti, i risultati sottolineano i vantaggi dell'inclusione delle noci nei piani dietetici degli adulti di mezza età e più anziani.
Vorremmo ringraziare tutti gli autori che hanno contribuito a questo numero speciale e hanno fornito una migliore comprensione dell'importanza degli antiossidanti nel ritardare l'invecchiamento e nella prevenzione delle malattie associate all'invecchiamento e la necessità di sviluppare future strategie terapeutiche mirate a queste malattie .
Finanziamento: Questa ricerca non ha ricevuto finanziamenti esterni.
Conflitto di interessi:Gli autori dichiarano assenza di conflitto di interesse.
Riferimenti
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