Tesi: Proprietà biologico-funzionali dei glucosinolati

NADP(H);

• legame dell'ossigeno molecolare al citocromo;

• trasferimento di un secondo elettrone;

• formazione di una molecola d'acqua;

• catalisi della specifica reazione.

Il sulforafano agisce da inibitore del complesso enzimatico CYP450. Durante un

esperimento su epatociti di ratto si è visto l’effetto del sulforafano tramite l’inibizione delle

isoforme CYP1A1 e CYP2B1 / 2.[14]

3.2 Glucosinolati ad anello aromatico: “Gluconasturtiina”

Fig. 10 Struttura gluconasturtiina

La gluconasturtiina è uno dei glucosinolati che troviamo nelle crucifere, soprattutto nelle

radici; in seguito a degradazione da parte dell’enzima mirosinasi abbiamo la formazione

del fenil-etil-isotiocianato (PEITC). Questa molecola ha effetti notevoli contro il cancro. Si

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trova in quantità elevate nel crescione ovvero il Nasturtium officinale che fa parte della

famiglia delle Crucifere ed è una pianta acquatica perenne, originaria dell’Europa e

comune in tutta Italia; la varietà che si trova maggiormente è il crescione d’acqua ed è

chiamato così perché vive lungo lenti corsi d’acqua. La molecola che si va a formare è nota

non solo per impedire la fase di avvio del processo di carcinogenesi, ma anche perché è in

grado di inibire la progressione della patologia. Il PEITC sopprime vari meccanismi

promotori del cancro come la proliferazione cellulare, progressione e metastasi.

Vari esperimenti dimostrano come la combinazione di PEITC con agenti antitumorali

convenzionali possano migliorare la situazione complessiva. Sulla base di determinate

prove accumulate, il PEITC sembra essere una molecola promettente per la terapia contro

il cancro tanto che è già utilizzata in test clinici per la leucemia e il cancro ai polmoni.

Di tutti gli isotiocianati (ITC), il fenil-etil-isotiocianato (PEITC) è l'unico ad aver

raggiunto la fase clinica.

L'attività anti-cancro del PEITC può essere divisa in chemiopreventiva e in effetti

chemioterapici che induce la molecola. Anche se gli effetti chemiopreventivi sono stati

identificati attraverso prove epidemiologiche, sono stati fatti studi meccanicistici più ampi

per valutare il suo potenziale terapeutico nella fase preclinica.

Gli effetti preventivi degli ITC sono stati valutati in diversi modelli di cancro indotti

chimicamente durante degli esperimenti sui ratti, ed è stato dimostrato che la

somministrazione di ITC, tra cui PEITC ha impedito gli effetti cancerogeni di sostanze

chimiche cancerogene nei roditori. Il fenomeno della carcinogenesi si verifica a causa della

bio-attivazione di agenti cancerogeni per ossidazione, riduzione o idrolisi di enzimi di fase

I, quindi, la modulazione degli enzimi di fase 1 può influenzare il processo di attivazione

dell' agente cancerogeno. Il PEITC mostra una duplice attività sugli enzimi di fase I. Ad

esempio, da un lato provoca l'induzione di CYP1A1 e CYP1A2, dall'altro inibisce l'attività

di alcuni enzimi CytP450, come CYP2E1, CYP3A4 e CYP2A3. Il PEITC induce anche

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l'azione degli enzimi di fase II che hanno un effetto molto importante nella

disintossicazione da xenobiotici e sostanze cancerogene. Sulla base dei dati attuali, si può

affermare che gli effetti della molecola PEITC sugli enzimi che metabolizzano farmaci

sono individuali e riguardano un tessuto specifico, per esempio gli enzimi epatici sono più

sensibili al PEITC, mentre gli enzimi polmonari sono per lo più resistenti. Come detto

prima, è risaputo che alti livelli di ROS promuovono anche la cancerogenesi causando

danno ossidativo al DNA che porta a mutazioni, ed è interessante notare come il

trattamento con PEITC ha causato un aumento dell’azione di enzimi disintossicanti come il

tripeptide glutatione e la superossido dismutasi 1 e 2. Sono stati eseguiti studi su soggetti a

cui è stato somministrato del crescione d’acqua, con conseguente effetto chemioterapico.

Recenti studi ci suggeriscono come PEITC si rivolge ad un ampio spettro di proteine per

sopprimere la crescita del cancro e la sua progressione provocando l'apoptosi di cellule

tumorali in coltura indotta da PEITC, e le quantità utilizzate sono del tutto simili ad altri

farmaci che solitamente vengono adoperati per esempio per il cancro al seno: così è

possibile paragonare il PEITC con altri farmaci convenzionali.

Tale molecola ha diverse proprietà: ad esempio ha azione antiproliferativa del tumore,

inibisce la protein-chinasi B (Akt) che è una proteina molta attiva in molti tipi di cancro;

inoltre il PEITC è noto anche per inibire EGFR e HER2, che sono importanti fattori di

crescita e regolatori di Akt.

Un altro effetto che il PEITC può contrastare è il fenomeno dell'angiogenesi, cioè la

necessità che ha la cellula malata di generare nuovi vasi sanguigni; la molecola agisce

sopprimendo HIF1α

direttamente o indirettamente cioè quel fattore che induce ipossia,

stimolando la secrezione del fattore di crescita vascolare endoteliale (VEGF) che di fatto

porta ad angiogenesi.

Si pensa che la molecola PEITC abbia anche degli effetti antinfiammatori. Sappiamo che

l'infiammazione porta le cellule tumorali a crescere in maniera bimodale, l'infiammazione

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promuove la carcinogenesi stimolando le cellule attraverso citochine e fattori di crescita, in

secondo luogo questi stessi fattori possono essere secreti dalle cellule tumorali causando

una propagazione della patologia. Quindi la crescita del cancro può essere inibita

controllando il processo infiammatorio. Le risposte infiammatorie indotte chimicamente

nei topi sono state soppresse dal PEITC tramite l'azione di mediatori infiammatori come

La molecola dunque protegge il fegato e il polmone del topo.

l'ossido nitrico e il TNF-α.

Il PEITC ha anche attività immunomodulante, caratteristica importante perché i

meccanismi di difesa immunomodulatorie del corpo umano rappresentano una delle vie

principali seguite per le future opportunità terapeutiche che possono contribuire alla lotta

contro il cancro.

Il sistema immunitario è dotato di diversi punti di controllo per eseguire la scansione ed

eliminare selettivamente le cellule maligne anche se le cellule tumorali sviluppano

meccanismi sofisticati per eludere il sistema immunitario. Vi è comunque la necessità di

studi approfonditi e rigorosi per scoprire gli agenti che possono impedire alle cellule

tumorali di eludere il sistema immunitario.

Studi recenti hanno messo in luce che il trattamento con PEITC provoca l'attivazione di

macrofagi e cellule NK (natural killer), cellule del sistema immunitario in un modello

murino con leucemia. Il trattamento con PEITC promuove la differenziazione delle cellule

B, ma la proliferazione rimane inalterata. Al contrario, viene osservato che PEITC aumenta

la proliferazione delle cellule T mentre inibisce la differenziazione delle cellule precursori

delle cellule T e dei macrofagi. Il trattamento con PEITC causa anche la riduzione del peso

della milza e del fegato di topi leucemici e la riduzione delle dimensioni di milza e fegato è

probabilmente il risultato dell’eliminazione delle cellule malate in tali organi.

La molecola ha inoltre un effetto inibitorio del processo di glicolisi e dunque della

produzione di ATP, energia di cui si serve la cellula tumorale per vivere. 26

Il PEITC è una molecola elettrofila e dunque è in grado di legarsi covalentemente a diverse

proteine, in particolare agli amminoacidi nucleofili. La modulazione delle proteine

influisce indubbiamente su diversi processi cellulari che portano alla soppressione della

crescita cellulare.

Un altro utile effetto del PEITC riguarda la capacità di aumentare l’espressione di BRCA2

la cui mutazione porta ad un aumento del rischio di cancro al seno, insieme ad

un’induzione di oncosoppressori, quali il p53 e il p57.

L’utilizzo di PEITC con farmaci convenzionali porta ad una maggiore efficacia di

quest’ultimi, ed essendo un composto naturale, non prevede alcuna tossicità [15].

Fig. 11 Azioni del fenil etil isotiocianato [15]

Un altro tipo di tumore che viene contrastato dal PEITC come accennato prima è la

leucemia, un tumore del sangue. Alcuni scienziati hanno scoperto che il PEITC è in grado

di fermare un processo che è essenziale per la crescita del tumore maligno, processo

chiamato angiogenesi: i tumori, per crescere, hanno bisogno di maggiore quantità di

ossigeno e sostanze nutritive; per far questo essi inviano segnali per far crescere nuovi vasi

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sanguigni fuori dal tessuto sano circostante. Il PEITC blocca questi segnali, impedendo

così la formazione del vaso sanguigno e di conseguenza va ad affamare il tumore. Il

PEITC, secondo diversi studi, risulta essere tossico per le cellule leucemiche, precisamente

la sua modalità d’azione consiste nel danneggiare i mitocondri che sono responsabili di

produrre energia necessaria per alimentare e mantenere vive le cellule.

L’esperimento condotto, consisteva nel mettere 5 milioni/ml di cellule HL-60 (cellule

leucemiche) sospese in un terreno di coltura ossigenato in una camera sigillata così da

poter misurare il tasso del consumo di ossigeno. Alcune di queste cellule erano trattate con

PEITC, altre no. Dopo 5-8 minuti è stato aggiunto del rotenone, insetticida naturale estratto

dalle radici delle piante della famiglia delle leguminose che inibisce il complesso I- NADH

deidrogenasi. Dopo altri 5 minuti si è permeabilizzata la membrana grazie all’aggiunta di

digitonina (glicoside digitalico); è stato poi aggiunto il substrato succinato per misurare

l’attività dei complessi II, III, IV della catena respiratoria.

Si è evinto che il rotenone inibiva significativamente il tasso di respirazione in cellule HL-

60 sopprimendo l’attività del complesso nelle cellule di controllo, mentre nelle cellule

trattate con PEITC il consumo dell’ossigeno è stato notevolmente ridotto e solo il rotenone

ha causato una lieve ulteriore inibizione, quindi probabilmente il complesso era il

principale sito di inibizione del PEITC e quando è stato aggiunto il succinato, le cellule di

controllo e quelle PEITC sono state recuperate in misura analoga confermando che

l’attività dei complessi II, III, IV non era significativamente inibita da PEITC.

Risultati simili sono stati osservati in cellule Raji, di origine ematopoietica. Anche in

questo caso il trattamento con PEITC ha causato una diminuzione della componente

proteica del complesso I e quindi ha impedito ancora una volta la degradazione.

Quando gli estratti proteici dei mitocondri sono stati isolati dalle cellule HL-60 e sono stati

analizzati mediante elettroforesi