Articolo a cura di Maria Russo, Prima Ricercatrice dell’Istituto di Scienze dell’Alimentazione-CNR
La salute delle nostre cellule dipende da un delicato equilibrio tra sostanze ossidanti, che potenzialmente possono danneggiare componenti fondamentali come DNA, proteine e membrane cellulari, e i sistemi di difesa antiossidante dell’organismo. Queste difese si fondano sia sull’attività di specifici enzimi prodotti naturalmente dalle cellule sia di sostanze introdotte con la dieta, come le vitamine C ed E.
Lo stress ossidativo indotto dagli inquinanti ambientali è un fattore ben noto che collega l’esposizione agli inquinanti alle malattie croniche degenerative, tra cui il cancro [1].
Infatti, i danni al DNA causati da agenti pro-ossidanti esterni possono indurre mutazioni; inoltre, a livello delle proteine e delle membrane lipidiche, essi attivano meccanismi biologici che conducono allo sviluppo di stati precancerosi. Questi danni si accumulano nel tempo, con il progredire dell’invecchiamento cellulare, contribuendo allo sviluppo di condizioni patologiche croniche quali tumori e malattie cardiovascolari.
I fitochimici alimentari: contraddizioni e potenzialità
Le recenti ricerche condotte nell’arco dell’ultimo anno, tra cui una revisione critica della letteratura scientifica, indicano che determinati fitochimici alimentari, sostanze naturali bioattive presenti nei tessuti vegetali, possono contribuire a mitigare gli effetti nocivi delle specie pro-ossidanti, offrendo potenziali benefici per la salute [2-3]. Queste molecole bioattive si sono evolute in natura con lo scopo di proteggere i tessuti vegetali dagli stress ambientali, quali i raggi ultravioletti o gli sbalzi termici, nonché dagli stress indotti da virus o batteri. Da qui deriva l’ipotesi che tali molecole possano agire come uno scudo protettivo contro i danni ossidativi, anche nelle cellule animali, dopo averle assunte con la dieta.
Esistono diverse migliaia di fitochimici presenti nei tessuti delle piante commestibili, tra i quali si distinguono i polifenoli come la curcumina, presente in alimenti come il curry; la quercetina, rinvenibile in mele e cipolle; la catechina, contenuta nel tè; e il sulforafano, un metabolita presente nelle piante della famiglia delle Brassicaceae, come i broccoli.
Tuttavia, permane una lacuna significativa nei risultati degli studi clinici randomizzati, che non dimostrano in modo definitivo gli effetti protettivi di questi composti contro i danni cellulari che possono favorire lo sviluppo di patologie cronico-degenerative.
Questa contraddizione potrebbe risiedere nell’osservazione che le alte dosi impiegate in molti studi, in vitro e in vivo, non riflettono accuratamente la loro bioattività, in parte a causa della limitata biodisponibilità. In altre parole, i fitochimici sono chimicamente instabili e assorbiti dal nostro organismo a livelli molto bassi, poiché vengono percepiti come sostanze potenzialmente tossiche.
Lo studio sulla curcumina
Uno studio scientifico, pubblicato lo scorso anno dal gruppo di Biochimica cellulare della Nutrizione dell’Istituto di Scienze dell’Alimentazione di Avellino, e portato avanti nell’ambito del progetto NUTRAGE, ha cercato di fare luce su questi aspetti ancora poco chiari relativi all’effettivo ruolo protettivo dei fitochimici alimentari. Gli autori hanno evidenziato che la curcumina, un polifenolo naturale, esercita un’azione protettiva contro i danni causati dallo stress ossidativo anche a dosi molto basse, compatibili con i livelli che questa molecola può raggiungere nel sangue dopo averla assunta con la dieta.
In questo studio è stato dimostrato per la prima volta che il trattamento di cellule umane del sangue HL-60 e K-562 con una bassa dose di curcumina (1 μM) riduce significativamente i danni cellulari causati dal cadmio, un metallo pesante presente nell’ambiente, e dallo stress ossidativo indotto dal perossido di idrogeno (H₂O₂) [2].
I risultati hanno dimostrato inoltre che la molecola penetra rapidamente nelle cellule, come evidenziato dalla sua presenza già dopo cinque minuti di incubazione nel modello HL-60.
Dopo sole due ore sono emersi due importanti effetti protettivi: la curcumina riduce i livelli delle specie reattive dell’ossigeno (ROS), molecole che in eccesso possono danneggiare le cellule, e attiva l’autofagia, un meccanismo naturale di difesa e riparazione cellulare.
Il meccanismo d’azione che protegge le cellule
Come fa la molecola a compiere questa funzione? La sua concentrazione all’interno delle cellule risulta essere troppo bassa per contrastare direttamente i danni causati dai ROS esogeni. Laa sua difesa è di natura “indiretta”: invece di eliminare immediatamente queste molecole, la curcumina attiva specifiche risposte cellulari che portano ad aumentare la produzione di enzimi antiossidanti, rafforzando così le difese naturali della cellula. A livello molecolare, è stato quindi accertato che la curcumina provoca un lieve stress ossidativo, senza però arrecare danni alle cellule. Questo stress, definito “benefico” (eustress), prepara le cellule ad affrontare ulteriori fattori di stress.
In particolare, nelle cellule trattate con curcumina si attiva una risposta allo stress ossidativo che aumenta la produzione di enzimi antiossidanti. Questo processo è regolato da Nrf2, una proteina che controlla l’attivazione di numerosi geni coinvolti nelle difese cellulari, tra cui HO-1 e NQO1. Questa risposta, nota come risposta antiossidante dipendente da Nrf2, dimostra che anche a basse dosi i fitochimici possono contribuire a proteggere le cellule dagli stress ambientali, rafforzandone le naturali difese antiossidanti.
Anche altri fitochimici mostrano effetti protettivi
È stata inoltre condotta un’analisi dell’efficacia antiossidante di altri fitochimici, tra cui i flavonoidi fisetina, catechina e quercetina, nonché del composto sulforafano, tutti utilizzati a basse dosi (1 μM), ritenute potenzialmente utili per la prevenzione dei danni cellulari associati allo stress ossidativo. Utilizzando gli stessi modelli sperimentali preclinici, si è valutata la vitalità cellulare, i livelli intracellulari di ROS e l’espressione degli enzimi antiossidanti NQO1/HO-1, confermando che anche questi fitochimici attivano la risposta cellulare regolata da Nrf2, contribuendo a rafforzare i meccanismi di difesa contro lo stress ossidativo. Tuttavia, a differenza della curcumina, non tutte le molecole esaminate si sono dimostrate ugualmente efficaci. Alcune, come la quercetina e il sulforafano, mostrano infatti effetti diversi a seconda del tipo di cellula considerato, ad esempio cellule del sistema immunitario o dell’intestino. Questa diversa risposta potrebbe dipendere dalle caratteristiche e dal metabolismo specifico dei vari tessuti.
Tali risultati, che sono stati appena pubblicati in un nuovo articolo scientifico, suggeriscono che l’integrazione della dieta con alimenti arricchiti in curcumina, sulforafano o quercetina, qualora evidenziata anche da studi di intervento su soggetti umani, può configurarsi come una strategia efficace per la protezione delle popolazioni anziane o di quelle a rischio in ambienti inquinati, quale misura utile a mitigare i danni indotti dallo stress ossidativo e a contrastare l’insorgenza delle patologie ad esso correlate [4].
Referenze
1. Ebrahimi, M., et al. J. Environ. Health Sci. Eng. (2020) 18(1): 335-343.
2. Russo, G.L. et al. Biochem Pharmacol (2024) 228:116165.
3. Russo M. et al. Curr.Res. Biotechnol. (2024) 8: 100266.
4. Di Giacomo A. et al. Biomolecules (2026) 16:2, 191.
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