Effetto di una bevanda polifenolica in volontari sani (PB)

L'aumento del consumo di cibi ad alto contenuto di carboidrati, trasformati e senza fibre aumenta il rischio di obesità e di conseguenza lo sviluppo del diabete mellito di tipo 2 (DM2); pertanto, uno degli approcci nella prevenzione e nel trattamento di queste malattie è stato focalizzato sulla gestione e riduzione del tasso di assorbimento e del metabolismo dei carboidrati. Il DM2 è il risultato della resistenza cronica all'insulina e della perdita di massa e funzione delle cellule beta pancreatiche, che possono essere causate da glucotossicità e lipotossicità che portano all'apoptosi e alla disfunzione di queste cellule; la ricerca di terapie alternative ha concentrato la ricerca sui composti secondari del metabolismo vegetale, in particolare i polifenoli (flavonoidi), che hanno mostrato effetti positivi sulla riduzione della glicemia postprandiale (2). I polifenoli, definiti come metaboliti secondari prodotti dalle piante, si trovano in fiori, ortaggi e frutti; sono generati come meccanismo di difesa contro lo stress, il freddo e le radiazioni UV, tra gli altri fattori. I polifenoli sono classificati in due grandi gruppi: 1) flavonoidi e 2) non flavonoidi. Un anello aromatico con un gruppo idrossile caratterizza la struttura dei polifenoli.

Il consumo di polifenoli nel mondo è molto variabile; è stato riportato che in Francia il consumo medio è compreso tra 283 e 1000 mg/giorno; in Spagna, tra 500 e 1000 mg/die; in Italia si avvicina ai 700 mg/giorno, e in Corea del Sud una media di 320 mg/giorno, tra gli altri. La varietà dei modelli dietetici in tutto il mondo dipenderà dalla quantità totale di polifenoli consumati quotidianamente. Il consumo di antociani è stato associato alla prevenzione e alla gestione del DM2 proteggendo dall'ossidazione delle cellule beta pancreatiche, diminuendo gli enzimi di digestione dei carboidrati e inibendo i prodotti di glicazione avanzata. Nel tempo, i polifenoli sono stati studiati in diversi modelli sperimentali e studi clinici, contribuendo alla conoscenza della loro applicazione come potenziali agenti preventivi e nel trattamento delle malattie croniche non trasmissibili.

Uno dei composti essenziali in questa evidenza è l'acido gallico; questo polifenolo si trova nella verdura, nella frutta, nel tè e nel vino rosso; importanti attività biologiche sono state riportate in modelli murini in malattie metaboliche come il DM2, oltre alla regolazione del recettore per la proliferazione del perossisoma (PPAR) nel fegato, nei muscoli e nel tessuto adiposo; influendo sulla riduzione della glicemia. Inoltre, studi in vitro hanno documentato una cruciale attività inibitoria degli enzimi glicogenofosforilasi, che partecipa alla regolazione del metabolismo del glicogeno; una strategia che potrebbe essere utilizzata come agente antiiperglicemico, e un altro metodo potrebbe concentrarsi sulla riduzione dell'enzima alfa-glucosidasi, che partecipa riducendo l'assorbimento dei carboidrati a livello intestinale.

Lo studio di un altro flavonoide presente in pomodori, tuberi, arance, mele, tè verde e nero, patate, e in piante come la Vachellia farnesiana è stato la quercetina; questo componente viene assorbito principalmente a livello intestinale con bassa intensità nella vena porta. Nei soggetti con DM2, questo composto ha mostrato una diminuzione dei picchi glicemici sierici dopo la somministrazione di una singola dose di 200 mg di quercetina, fenomeno che si è protratto durante le tre ore di follow-up della concentrazione glicemica rispetto al gruppo placebo. Una meta-analisi ha riportato che la somministrazione orale di quercetina >500 mg/die per otto settimane ha ridotto la concentrazione di glucosio plasmatico a digiuno nei pazienti con sindrome metabolica. In un altro studio, la quercetina è stata somministrata per otto settimane a 250 mg/die in pazienti con DM2, riducendo significativamente i livelli di LDL e aumentando la capacità antiossidante totale. Tuttavia, non ha mostrato alcun cambiamento nel glucosio plasmatico rispetto a un gruppo placebo, suggerendo che la dose era insufficiente. Altri composti identificati con effetti antiiperglicemici sono gli acidi caffeico, gallico, ferulico e vanillico, i flavoni (rutina) e i flavanoni (naringenina).

L'assorbimento del glucosio nei tessuti periferici può essere influenzato dalla presenza di composti polifenolici attraverso diversi effetti come: 1) inibizione degli enzimi digestivi monogliceridi (alfa-amilasi e alfa-glucosidasi), questi enzimi digestivi diminuiranno l'assorbimento del glucosio e 2) riduzione del glucosio captazione attraverso l'inibizione dei trasportatori sodio-dipendenti del glucosio 1 (SGLT1) e 2 (SGLT2) localizzati nei tubuli prossimali del rene, 3) oltre alla stimolazione della secrezione di insulina e alla protezione delle cellule beta-pancreatiche 4) e infine attraverso l'inibizione di Trasportatori SGLT2 situati non solo nei tubuli renali; ma anche in altri tessuti.

La valutazione della sicurezza del consumo di polifenoli è essenziale, quindi vengono presi in considerazione i risultati o gli antecedenti disponibili sia in vitro che in vivo. I polifenoli hanno diverse funzioni fisiologiche; è necessario valutare la sicurezza della somministrazione; la prova di tossicità acuta e tossicità clinica è presentata prendendo in considerazione test biochimici come i test di funzionalità epatica e renale. Alcuni integratori per la perdita di peso somministrati come estratti vegetali sono stati correlati a danno epatico acuto. Il suo componente principale è l'acido idrossicitrico; alcuni casi riportano un aumento delle transaminasi e della bilirubina totale.

I risultati che sono stati generati negli studi pre-clinici dal gruppo di ricerca dell'INCMNSZ hanno facilitato il calcolo per determinare una dose iniziale da valutare nella successiva fase clinica nell'uomo; è necessario eseguire l'analisi trasferita dal topo all'uomo calcolata con la formula della "dose trasferita in base alla superficie corporea (BSA)", considerando sia il peso che l'altezza di un individuo medio con 60 kg di peso. Per il test è stata calcolata una dose iniziale di 1,2 mg/kg di estratto VF; Reagan-Shaw e colleghi hanno ampiamente descritto la metodologia di calcolo. Tuttavia, la dose media stimata deve essere regolata utilizzando i valori individuali di peso e altezza di ciascun partecipante per determinare la superficie del corpo BSA.

Questo studio clinico di fase I si basa sui test preclinici eseguiti dal team dell'INCMNSZ per determinare i livelli senza effetti avversi osservati (NOAEL), in cui la dose viene trasferita dal topo all'uomo; si basava sulle raccomandazioni della Food and Drug Administration (FDA) nel 2005, dove vengono utilizzate le equazioni di conversione topo-uomo; si raccomanda inoltre di utilizzare il valore della superficie corporea per calcolare la dose umana equivalente (HED, Human Equivalent Dose) proposta da Nair e Jacob nel 2016. In questo senso, nell'ambito dello sviluppo della ricerca di alternative dietetiche per mitigare le alterazioni metaboliche dell'obesità dai frutti della VF nei topi maschi C57BL6, abbiamo stabilito che una dose di 10 mg/kg di peso del topo può essere trasferita, per studi preclinici , come questa proposta.

Il mantenimento dell'omeostasi del glucosio è della massima importanza fisiologica ed è regolato da un rigoroso controllo ormonale. Il malfunzionamento di questi ormoni può innescare diverse alterazioni, come i disturbi dell'omeostasi energetica che includono obesità, iperglicemia e intolleranza al glucosio che scatenano malattie come il DM2. L'influenza dei polifenoli sulla biodisponibilità dei macronutrienti gioca un ruolo importante. È stato riportato che possono formare complessi con polisaccaridi che influenzano la risposta insulinemica e glicemica e aumentano l'escrezione di azoto e grasso nel materiale fecale; possono anche sopprimere il rilascio di glucosio dal fegato e migliorare l'assorbimento del glucosio nei tessuti periferici. I flavonoidi presenti nelle verdure o nelle piante si trovano sotto forma di glicosidi. Questi glicosidi vengono idrolizzati da un enzima del gruppo ß-glucosidasi (lattasi florizin idrolasi) situato all'orletto a spazzola dell'intestino tenue, lasciando libero il glicoside flavonoide; questi possono successivamente passare attraverso la membrana cellulare per diffusione passiva oppure possono essere assorbiti intatti attraverso i trasportatori sodio-dipendenti del glucosio SGLT1. Il metabolismo dei polifenoli inizia nel lume intestinale; sono deconiugati dalla lattasi floridzin idrolasi, quindi il flavonoide viene coniugato da uridina difosfato glucuronil transferasi e i coniugati vengono esportati nuovamente nel lume o nel sangue da vari trasportatori. Inoltre, i metaboliti possono essere trasportati negli epatociti tramite vari trasportatori di assorbimento e quindi restituiti al sistema circolatorio. In alternativa, possono essere deconiugati a livello intracellulare da enzimi come la β-glucuronidasi ed escreti dal rene. Ciò comporta l'assorbimento dei trasportatori nelle cellule tubulari prossimali e l'escrezione nelle urine. Tuttavia, queste trasformazioni dipendono dalle condizioni di ciascun individuo; alcuni sono aumentati nei processi infiammatori. È essenziale menzionare che sebbene gli studi preclinici di FV non mostrino alcun effetto avverso, la valutazione della sua sicurezza negli studi clinici per la successiva applicazione clinica è fondamentale. La maggior parte degli studi clinici inizia senza esplorare i possibili effetti tossici del consumo di polifenoli. È stato dimostrato che i composti dell'epigallocatechina hanno una potenziale azione proossidante che può avere implicazioni sulla tossicità e suggerisce che dovrebbero essere condotte ulteriori ricerche sulla tossicità epatica e renale. Ci sono diversi casi recenti di epatotossicità legati al consumo di alte dosi di integratori alimentari a base di tè. In quasi tutti i casi (otto su nove), i pazienti avevano elevati livelli sierici di alanina aminotransferasi e bilirubina. In due dei nove punti è stata osservata infiammazione periportale e portale. Tutti i casi sono stati risolti dopo la cessazione della supplementazione. È stato proposto che la tossicità epatica e renale sia associata alla biodisponibilità del composto. Recenti studi sull'uomo hanno dimostrato che il digiuno aumenta la biodisponibilità di alcuni polifenoli, come l'epigallocatechina. Sebbene non vi siano segnalazioni di tossicità nei volontari negli studi di intervento, è necessario un attento monitoraggio della funzionalità epatica e renale fino a quando non viene stabilito il rischio di eventi tossici associati alle catechine del tè negli esseri umani.

La Vachellia farnesiana (VF) è un arbusto della famiglia delle Fabaceae; è distribuito nelle regioni aride, semiaride e tropicali del Messico e del mondo; la sua massima riproduzione è nella stagione invernale. I suoi frutti sono adesivi e strani, e i suoi oli essenziali sono usati come coloranti. Tra gli usi più importanti vi sono la risorsa foraggera e l'effetto antinfiammatorio medicinale, l'inibizione con un estratto etanolico di Vibrio cholera e l'antiulceroso, tra gli altri effetti. Inoltre, i suoi frutti sono stati utilizzati come strategie di alimentazione non convenzionali per le capre per trasferire composti fenolici con attività antiossidante per migliorare la qualità dei prodotti animali (latte e formaggio). Nel 2020, l'integrazione in un modello murino ha indotto l'obesità, in cui l'incorporazione di latte di capra ha evidenziato un aumento del dispendio energetico e del volume di ossigeno modificando la composizione corporea del topo, rispetto a una dieta ricca di grassi, ha dimostrato un biotrasferimento di composti bioattivi da VF presente nel latte al modello murino. In precedenza, questo gruppo di ricerca aveva valutato il potere antiossidante e antinfiammatorio di vari estratti polifenolici di questa risorsa vegetale. Inoltre, sono stati descritti diversi composti fenolici presenti nelle foglie, steli, corteccia, fiori, radici e frutti di VF, come acido gallico, quercetina, metil gallato, miricetina, naringenina, acido ferulico, kaempferol, tra gli altri.

Tra i polifenoli unici nei frutti VF ci sono l'acido gallico, la quercetina e l'epicatechina. Precedenti studi hanno descritto l'effetto di questi composti nell'inibire l'attività enzimatica, che potrebbe essere utilizzata come alternativa per controllare i livelli di glucosio nel sangue postprandiale e quindi ridurre il rischio e l'incidenza di DM2. Nel 1989 Wadood e collaboratori hanno testato l'effetto dell'integrazione di polvere di semi di Acacia utilizzando un modello animale (conigli), dimostrando che una dose di 2,3 e 4 g/kg riduceva significativamente i livelli di glucosio nel sangue; in questo studio è stato utilizzato come controllo positivo uno stimolante della secrezione di insulina da parte delle cellule beta del pancreas (sulfanilurea).

Ogawa e collaboratori avevano recentemente condotto studi clinici, riportando in diversi rapporti scientifici, dove l'effetto del consumo di un estratto polifenolico di A. significava durante un periodo iniziale di 4-8 settimane di somministrazione; e successivamente in un successivo processo per estendere il tempo di somministrazione fino a 12 settimane; riportare una risposta essenziale sulla glicemia in pazienti con intolleranza al glucosio, migliorando la curva del glucosio orale in 90 e 120 minuti, essendo molto più rilevanti i risultati quando il periodo di consumo dell'estratto è stato esteso fino a 12 settimane; dove i livelli di glucosio a digiuno sono diminuiti, per quanto riguarda il gruppo di controllo, essendo questo effetto significativo con la riduzione delle storie di emoglobina glicosilata; senza la presenza di alcun effetto negativo. È essenziale sottolineare che il primo studio (con 4-8 settimane di intervento) utilizzava una concentrazione di 250 mg di estratto polifenolico per capsula e somministrava quattro capsule/giorno/persona (1.000 mg/giorno). Per il secondo intervento, il processo (12 settimane); essendo la concentrazione di polifenoli per capsula molto simile al test precedente (245 mg/capsula), questa volta sono state somministrate sei capsule (1470 mg/giorno) a ciascun partecipante.

Domande di ricerca:

1. La dose di 1,2 mg/kg dell'estratto polifenolico di Vachellia farnesiana ridurrà il valore medio dell'area sotto la curva di risposta glicemica di soggetti volontari sani rispetto a un gruppo di controllo?
2. La dose di 1,2 mg/kg dell'estratto polifenolico di Vachellia farnesiana influenzerà i valori medi degli enzimi epatici sierici e del biomarcatore urinario KIM-1 in soggetti volontari sani rispetto a un gruppo di controllo?