Diapositiva 1 - Dipartimenti

PRESENTAZIONE DEGLI ELABORATI RISULTANTI DALL’ATTIVITA’ DI RICERCA CONDOTTA
DAL DIPARTIMENTO DI SCIENZE MEDICHE “MARIO ARESU” DELL’UNIVERSITA’ DI
CAGLIARI NELL’AMBITO DELL’ATTUAZIONE DEL PROGETTO
NUTRACEUTICA
Valorizzazione dei prodotti della filiera agro-alimentare della Sardegna ai fini di una
loro più elevata penetrazione nel mercato dei prodotti nutraceutici.
Finanziato dall’Assessorato all’Agricoltura e Riforma Agro-Pastorale della Regione
Sardegna, sulla base della legge 17 Novembre 2010 n. 15, art. 16, commi 1 e 2, con
deliberazione della Giunta Regionale n. 52/101 del 23.12.2011,
“Contributo alle Università della Sardegna per attività di supporto nell’elaborazione
di strategie di politica agricola funzionali alla diversificazione”
RESPONSABILI SCIENTIFICI:
PROF. ALBERTO CONCU (fino alla messa in quiescenza)
DOTT. ANTONIO CRISAFULLI (subentrato)
LA NUTRACEUTICA
Per prodotti nutraceutici si intendono quei
prodotti per uso orale contenenti alte
concentrazioni di principi attivi derivati da
alimenti funzionali, e che forniscono benefici
fisiologici sulla salute anche in senso preventivo
e terapeutico di alcune patologie.
Richiami di scienza dell’alimentazione
L’alimentazione è quella funzione che si esplica assumendo, appunto,
degli alimenti indispensabili all’espletamento delle varie funzioni vitali quotidiane. Gli
alimenti sono quindi gli strumenti, acquisiti dall’ambiente esterno all’organismo, che
consentono di soddisfare il nostro fabbisogno di energia, e di disporre di cofattori
essenziali per le trasformazioni energetiche (tra i quali i sali minerali sono
particolarmente importanti), attraverso il loro inserimento nel meccanismo della
nutrizione: l’insieme dei processi biologici che si sviluppano all’interno dell’organismo e
ne consentono, o condizionano, la sopravvivenza, la crescita, lo sviluppo e l’integrità.
L’alimentazione può essere intesa quindi come la materiale assunzione di alimenti, che
è un’attività fisiologica vitale in risposta a stimoli fisici e psichici, la fame e l’appetito, i
quali inducono i comportamenti di ricerca e assunzione di alimento o, più
semplicemente, di cibo. L’insieme di alimenti, o cibarie, che assumiamo in un
determinato periodo, ad esempio in una giornata, viene comunemente definito con il
termine “dieta”.
Elementi di fisiologia della nutrizione
La fisiologia della nutrizione: una ben definita branca delle discipline biomediche,
analizza le interazioni tra l’apporto di alimenti all’organismo, e quindi la dieta, e le
modalità con cui quest’ultimo li utilizza/trasforma ai fini di assorbire ed utilizzare le
sostanze ingerite, condizionandone quindi lo stato di salute o di malattia e, nel caso di
persone che si sottopongano a protocolli di allenamento fisico, condizionandone lo
stato di fitness e quindi l’eventuale performance di gara.
Risulta quindi che l’energia contenuta negli alimenti che ingeriamo è fondamentale
per sostenere l’attività fisica. Infatti, sul piano strettamente biochimico l’organismo
brucia i nutrienti contenuti negli alimenti ingeriti (zuccheri, grassi e proteine)
trasformando una parte dell’energia (al massimo un quarto del totale) contenuta nei
legami chimici che tengono uniti tra loro gli atomi di carbonio, di idrogeno, azoto o
altro in energia per il movimento dei muscoli.
In realtà la dieta si compone sia di alimenti che fungono da substrati energetici, quali
appunto zuccheri, grassi e proteine, sia di alimenti che invece svolgono attività che,
genericamente, possiamo definire di supporto essenziale alle trasformazioni
biochimiche che subiscono i substrati energetici. Tra gli alimenti non calorigeni: le
vitamine e i minerali, risultano essenziali.
Gli alimenti funzionali
Vi è una terza categoria di alimenti che, indipendentemente dal loro valore
nutrizionale, hanno anche effetti specifici nel migliorare il benessere psico-fisico della
persona o nel ridurre il rischio di contrarre alcune malattie, come ad esempio il
cancro, l’osteoporosi, le malattie cardiovascolari, ecc.: questi sono i così detti alimenti
funzionali o anche alicamenti.
Consensus Document
Un alimento può essere considerato 'funzionale', se è sufficientemente dimostrata la
sua influenza benefica su una o più funzioni del corpo, oltre ad effetti nutrizionali
adeguati, tanto da risultare rilevante per uno stato di benessere e di salute o per la
riduzione del rischio di una malattia. Gli effetti benefici potrebbero consistere sia nel
mantenimento che nella promozione di uno stato di benessere o salute e/o in una
riduzione del rischio di un processo patologico o di una malattia.
[Scientific concepts of functional foods in Europe: Consensus Document. Diplock A.T.
et al. British Journal of Nutrition. 1999; 81 (Suppl. 1): S1-S27]
Si individuano due grandi categorie di alimenti funzionali:
alimenti che migliorano una specifica funzione fisiologica al di là del loro
specifico ruolo nella crescita corporea e nello sviluppo, e quindi non hanno
funzioni in relazione a malattie o stati patologici;
alimenti che riducono il rischio di una malattia intervenendo sui processi
degenerativi grazie alle loro proprietà biochimiche che possono andare da
quella di potenti antiossidanti a quella di efficaci agenti apoptotici delle cellule
malate.
Solo alcune nazioni estere possiedono una precisa legislazione riguardo
definizione, etichettatura e commercializzazione degli alimenti funzionali, come
ad esempio il Giappone, dove gli alicamenti sono riconosciuti e commercializzati
con la sigla FOSHU (Food for Specific Health Use), e le proprietà funzionali
comprovate da indagini scientifiche su popolazione (in vivo).
La Nutraceutica
Il termine “Nutraceutica” è un neologismo sincretico che fonde le parole
“Nutrizione” e “Farmaceutica” e ormai occupa un ben definito comparto
nell’ambito delle scienze naturali e mediche.
In questo ambito scientifico gli estratti delle piante, i prodotti di origine animale, i
minerali e alcuni microrganismi, vengono analizzati, studiati e trattati come dei
farmaci e vengono impiegati come nutrienti isolati o supplementi nelle diete
specifiche.
La nutraceutica ha un compito complesso e fondamentale: sgombrare il campo
dalle approssimazioni e approcciare l’argomento con rigore scientifico, ovvero:
• raccogliere ed esaminare i test e le indagini sperimentali che vengono condotte in
tutto il mondo,
• individuare quali componenti presenti nei cibi siano responsabili degli effetti
benefici eventualmente riscontrati,
•fornire aggiornamenti costanti sulle più recenti ricerche.
Il ruolo della nutraceutica diventa quindi decisivo per chi vuole conoscere nel
dettaglio cosa succede veramente quando ci alimentiamo, quali principi si attivano e
con quali conseguenze reali sulla nostra salute. Nutraceutica significa riconoscere,
attraverso una rinnovata relazione tra biologia, chimica e medicina, lo stretto
rapporto che esiste tra le nostre abitudini alimentari e la nostra salute.
ALIMENTI FUNZIONALI E PERFORMANCE SPORTIVA
Al fine di ottenere performance soddisfacenti, è fondamentale che
l'alimentazione non solo sia corretta dal punto vista nutrizionale, ma sia anche
funzionale e specifica a seconda del tipo di attività praticata e del tipo di sforzo
che si dovrà sostenere.
A questo riguardo è dalla massima importanza fornire all’organismo
un’adeguata quota di micronutrienti che, genericamente, possiamo definire di
supporto essenziale alle trasformazioni biochimiche che subiscono i substrati
energetici. Tra i micronutrienti, o oligoelementi, i minerali risultano essenziali
e massimamente presenti negli alimenti di origine vegetale. E’ importante
considerare che gli oligoelementi possono essere a loro volta suddivisi in
essenziali e in probabilmente essenziali.
Tra i primi si annoverano: ferro, rame, zinco, iodio, magnesio, selenio, cromo;
questi elementi sono infatti indispensabili per l'organismo poiché fanno parte
di molecole organiche preposte a ruoli vitali accertati ed una loro carenza
comprometterebbe funzioni fisiologiche importanti. Tra i secondi sono di
particolare interesse, soprattutto per chi pratica attività sportive, il silicio e il
manganese.
Il ferro, le cui funzioni son ben note soprattutto per ciò che concerne la sua presenza
nella molecola dell’emoglobina: la proteina indispensabile per il trasporto dell’ossigeno
nel sangue, è presente in quantità consistenti nel radicchio, negli spinaci, nell’indivia e
nei broccoletti. Non trascuriamo quindi la presenza di questi ortaggi nella dieta degli
sportivi, specialmente di quelli che praticano attività di tipo aerobico considerando che il
suo fabbisogno giornaliero si aggira intorno ai 10-15 milligrammi.
Il rame è un metallo abbondante nei legumi quali ceci e lenticchie, e il suo fabbisogno
giornaliero è di poco più di un milligrammo. Questo metallo è un componente essenziale
della ceruloplasmina, una proteina che trasforma il ferro stesso da uno stato chimico
difficilmente utilizzabile dall’organismo: il ferro ferroso, a ferro ferrico e ne promuove
l’incorporazione nella transferrina e quindi la sua utilizzazione da parte dell’organismo.
Va da sé che una dieta carente di rame può compromettere l’efficienza di tutta la catena
di trasporto dell’ossigeno dai polmoni ai muscoli che lavorano, per via della conseguente
ridotta disponibilità di ferro ferrico (malgrado questo possa essere abbondantemente
presente, in forma ferrosa, nella dieta) e quindi, tra l’altro, ridurre la capacità di lavoro
muscolare aerobico con conseguente scadimento della performance sportiva. Avanti
quindi con l’introduzione di legumi nella dieta!
Lo zinco è un oligonutriente metallico che funge da acceleratore in molte reazioni
enzimatiche essenziali per lo sviluppo armonico dell’organismo e per l’espletamento di
moltissime sue funzioni. Per ciò che riguarda la nutrizione dello sportivo, è di particolare
interesse la sua funzione ai fini dell’attività di una classe di enzimi denominati anidrasi
carboniche.
Infatti, questa categoria di enzimi consente di neutralizzare l’aumento di acidità nel
sangue che si può verificare a causa dell’incremento della concentrazione di acido
lattico. E’ ben noto che quando l’intensità dello sforzo fisico richiesto da una
particolare performance sportiva sale al di sopra di un determinato valore: quello che
corrisponde alla soglia anaerobica, allora l’acido lattico si accumula velocemente nel
sangue e questo aumento di acidità potrebbe pregiudicare seriamente la funzionalità
dei meccanismi metabolici che stanno alla base della produzione della forza
muscolare. Tuttavia questo normalmente non accade perche l’acidità viene
istantaneamente neutralizzata dalla presenza nel sangue del bicarbonato di sodio che,
grazie all’azione dell’anidrasi carbonica zinco-dipendente, cattura gli ioni idrogeno
liberati dall’acido lattico, e che acidificano il sangue, trasformandoli in acqua e
producendo anche anidride carbonica che viene buttata fuori con la respirazione. Non
bisogna quindi trascurale l’apporto di questo metallo nella dieta dell’atleta, una sua
carenza potrebbe ridurne la resistenza lattacida. Lo zinco, il cui fabbisogno è
comunque modesto: circa una decina di milligrammi al giorno, è presente nel sedano
e nel prezzemolo. L’aggiunta di fettine di sedano nelle insalate o di prezzemolo per
aromatizzare molte pietanze è quindi consigliata.
Lo iodio è essenziale per il funzionamento della ghiandola tiroide la quale, grazie alla
produzione degli ormoni tiroxina e tri-iodotironina che contengono iodio, determina
termogenesi ovvero un aumento delle combustioni interne con un conseguente
aumento della produzione di calore.
Questo meccanismo diventa strategico ai fini di evitare l’ipotermia in quelle specialità
sportive intense e prolungate che si svolgono in ambienti freddi: vedansi gli sport
invernali di endurance, ma anche gli sport acquatici/velici che prevedono lunghe
permanenze nel mezzo liquido o comunque esposti agli elementi a bordo delle
barche. Lo iodio è contenuto nei pomodori e nelle carote che, almeno nel bacino
mediterraneo, sono normalmente presenti nella dieta; evitare quindi tendenze
dietetiche che tendono ad escludere questi ortaggi.
Il magnesio che tra l’altro è fondamentale per la sintesi di adenosin-trifosfato (il
meglio noto ATP): la molecola che funge da benzina per la contrazione muscolare,
esplica anche funzioni estremamente importanti a livello del vero e proprio
meccanismo della contrazione muscolare. Infatti, una riduzione della concentrazione
di magnesio nel sangue, dovuta a carenza di apporto dietetico, si ripercuote a livello
del sarcomero: l’unità contrattile del muscolo, e può causare un’ipereccitazione dei
muscoli caratterizzata da tremori e spasmo che, come è facile intuire, non sono certo
auspicabili in quegli sport dove fermezza e precisione dei movimenti fanno il risultato
di gara come, ad esempio, gli sport di tiro con l’arco e con armi da fuoco. Il magnesio si
trova in concentrazioni importanti nelle bietole ma anche nei carciofi e nelle carote,
ma attenzione a non esagerare poiché un’ipermagnesiemia producendo
ipoeccitabilità muscolare può portare anche a paralisi: un condizione estremamente
pericolosa.
Il selenio svolge importanti funzioni nel sistema immunitario ed è stato anche
dimostrato che ha una funzione fluidificatrice sul sangue. L’aumento di fluidità del
sangue fa diminuire il lavoro che il cuore deve fare per spingerlo all’interno delle
arterie e dei capillari. Durante l’esercizio fisico questo si traduce in un netto vantaggio
energetico in quanto la riduzione di resistenza viscosa del sangue, selenio-dipendente,
riduce la pressione arteriosa media che il cuore deve generare per soddisfare la
domanda di sangue ossigenato per i muscoli in attività, e ciò porta ad minor consumo
di ossigeno da parte di quest’organo (il cuore è l’organo che a parità di peso consuma
più ossigeno di tutti). In una performance sportiva intensa e prolungata l’ossigeno
risparmiato dal cuore può essere disponibile per i muscoli e questo può rappresentare
un vantaggio energetico che, in gara, può fare la differenza. Il fabbisogno giornaliero di
selenio è di soli 50 microgrammi e, anche se in quantità limitate, il selenio si trova un
po’ in tutti gli ortaggi dove la disponibilità di questo minerale è strettamente
dipendente dalla sua concentrazione nel terreno.
Il cromo migliora la capacità dell’ormone insulina a veicolare il glucosio dentro le
cellule muscolari in soggetti con diabete del tipo 2 nei quali, appunto, l’insulina ha
ridotte capacità di trasporto di questo zucchero essenziale per il funzionamento dei
muscoli. Il fabbisogno giornaliero è di circa 40 microgrammi e, consentendo un più
rapida sintesi del glicogeno muscolare, può ridurre i tempi di recupero/ripristino delle
normali concentrazioni di glicogeno muscolare dopo uno sforzo prolungato. Il cromo si
trova soprattutto nei pomodori e broccoli dove circa 200 grammi degli uni o degli altri
posso soddisfare il suo fabbisogno giornaliero.
Il Silicio. Diverse sperimentazioni sembrano comprovare che questo minerale è essenziale
per una corretto metabolismo delle cartilagini il quanto esso sembra essere
fondamentale nella formazione dei mucopolisacaridi costituenti il collagene, una proteina
strutturale diffusissima nella cartilagine articolare. Va da sé che una carenza di silicio nella
dieta (la dose consigliato è di 20-50 milligrammi al giorno) potrebbe alterare la struttura
delle cartilagini articolari rendendole più soggette a traumi dovuti a sforzi fisici intensi
quali sono quelli che si producono in non poche discipline sportive. La biodisponibilità del
silicio nel comparto orticolo riguarda soprattutto le patate dove, mediamente, se ne
possono trovare circa 200 milligrammi per ogni 100 grammi di questo tubero.
Il Manganese è il componente inorganico di una importante famiglia di molecole
enzimatiche: le manganese-super-ossido-dismutasi (M-SOD), che riducono l’attività delle
specie reattive dell’ossigeno (i così detti radicali liberi) le quali si accumulano nel nostro
organismo quando questo aumenta il consumo di ossigeno, cosa che accade
puntualmente quando ci si impegna in una performance sportiva. Le M-SOD sembrano
avere particolare efficacia protettiva dai radicali liberi nelle cellule cardiache, e questo non
va sottovalutato quando il cuore è sottoposto ad attività intensa e prolungata come nel
caso di attività sportive di endurance. I livelli di Assunzione Raccomandata
dei Nutrienti per la popolazione italiana (LARN) propongono un intervallo di assunzione
tra 1 e 10 milligrammi di manganese al giorno. Il manganese si trova in diverse essenze
vegetali aromatiche tipiche della flora mediterranea quali: zafferano, menta, prezzemolo,
basilico.
Un esperimento interessante……………
In un recente esperimento del gruppo proponente, è stato messo in evidenza l’effetto
migliorativo del succo di rapa rossa sulla performance di nuotatori agonisti.
Nell’esperimento sono stati testati 14 atleti di sesso maschile nei quali veniva misurato
il consumo di ossigeno e il costo energetico aerobico mentre compivano un test da
sforzo in piscina con carico incrementale fino ad esaurimento.
Il nuotatore incrementava la forza impressa alle bracciate di un chilogrammo al
minuto fino a quando non riusciva più a mantenere l’intensità di bracciata
corrispondente ad un determinato incremento di carico, che veniva considerato
quello massimale. Nella settimana precedente il test ciascun atleta supplementava la
propria dieta con mezzo litro di succo di rapa rossa al giorno. I risultati del test sono
rappresentati nel grafico in basso a sinistra del box.
Si può vedere che, rispetto al test incrementale eseguito prima della
supplementazione dietetica (input), il carico lavorativo massimo raggiunto dopo
l’assunzione del succo di rapa rossa era più elevato (output) nonostante un minor
consumo di ossigeno corrispondente (ossig L/min), e questo dava luogo ad un minor
costo energetico della prestazione massimale (cost. ener. = LO2*min-1/kg).
Sempre nel box, in alto a sinistra, viene riportato che il succo di rapa rossa potrebbe
aumentare la produzione endoteliale che stimolano la sintesi di ossido nitrico
all’interno dei vasi sanguigni dei muscoli scheletrici, determinando una
vasodilatazione degli stessi e quindi un incremento del flusso ematico da cui
un’aumentata disponibilità di ossigeno per gli stessi muscoli in attività.
(Effect of Beetroot Juice Supplementation on Aerobic Response during Swimming.
Pinna M, Roberto S, Milia R, Marongiu E, Olla S, Loi A, Migliaccio GM, Padulo J,
Orlandi C, Tocco F,Concu A, Crisafulli, A. Nutrients. 2014; 29: 605-615)
Nozioni di fisiologia degli endoteli vascolari
L'endotelio è il tessuto che riveste la superficie interna dei vasi sanguigni e del cuore (si
veda lo schema di repertorio rappresentato nel box sottostante). È costituito da un
monostrato di cellule piatte e poligonali, dette cellule endoteliali o endoteliociti, che
entrano a diretto contatto con il sangue nella loro parte apicale; alla base, invece, sono
ancorate alla lamina basale e tramite essa ai tessuti sottostanti (tonaca media o muscolare
e tonaca avventizia ricca di tessuto fibroso).
Le cellule endoteliali sono molto sottili e strettamente legate le une alle altre, in modo che
la superficie endoteliale non presenti alcuna discontinuità (ad eccezione dei sinusoidi);
tipicamente, assumono una forma allungata verso la direzione del flusso sanguigno,
soprattutto nei vasi arteriosi di maggior calibro.
L’endotelio può essere considerato un
organo autocrino e paracrino in quanto
capace di secernere, in risposta ad una
grande varietà di segnali, numerosi
mediatori chimici che modificano il
comportamento sia delle stesse cellule
che li hanno prodotti che di quelle vicine.
Il risultato è una modulazione del tono
vasale e del flusso ematico in risposta a
stimoli nervosi, umorali e meccanici.
Endotelio vascolare e monossido di azoto
Il più importante mediatore della normale funzione endoteliale è il monossido di azoto
(NO). Esso esplica una potente azione vasodilatatrice per cui la ridotta produzione di NO si
associa a patologie vascolari come l’aterosclerosi, il diabete o le iperlipidemie.
Nel nostro organismo l’ossido nitrico viene prodotto durante il processo di conversione
dell’arginina in citrullina grazie all’azione delle ossido nitrico sintasi (NOS), una famiglia di
enzimi.
Uno dei fattori che inducono la sintesi di ossido nitrico è rappresentato dal
cosiddetto shear stress, espressione inglese che viene talvolta tradotta come stress di
parete; lo shear stress stimola l’endotelio a rilasciare sostanze come la EDRF (fattore di
rilasciamento endoteliale); tali sostanze hanno spiccate proprietà anti-aterogene e
svolgono anche funzioni di regolazione del tono vascolare. Nel momento in cui, per
esempio, si ha un aumento eccessivo della pressione arteriosa, l’organismo reagisce
attraverso la sintesi di ossido nitrico il quale, contribuendo alla vasodilatazione, svolge un
ruolo anti-ipertensivo. Nel caso in cui si verifichi un’inibizione della sintesi di ossido nitrico,
si ha un incremento delle resistenze periferiche e, conseguentemente, si ha un
innalzamento della pressione arteriosa.
La tensione di attrito (shear stress) imposta all’endotelio da parte del sangue circolante è
un potente stimolo per l’attivazione del rilascio dell’ossido nitrico, che potrebbe essere
indotto sia dalla formazione di correnti di potassio nelle cellule endoteliali5, sia
dall’apertura dei canali del calcio attivati dallo stiramento. L’aumento cronico della
tensione di attrito provocato dall’esercizio fisico o dall’esposizione delle vene a elevati
flussi sanguigni fa sì che il gene codificante per l’ossido nitrico-sintasi endoteliale venga
espresso a livelli più elevati, determinando così un incremento dei rilassamenti endoteliodipendenti. Queste scoperte forniscono oggi le basi molecolari per la comprensione dei
meccanismi responsabili degli effetti benefici dell’esercizio fisico.
Definition of ESS
Endothelial shear stress (ESS) is
proportional to the product of
the blood viscosity (μ) and the
spatial gradient of blood
velocity at the wall (dv/dy).
(Chatzizisis et al., J Am Coll
Cardiol., 2007.) .
Alimenti funzionali della filiera agroalimentare della Sardegna con potenzialità
ergogeniche
Alcune specie vegetali sembrano avere proprietà tali da poter interferire, in modo
migliorativo, con la performance fisica. Tra queste, cosi come qui dimostrato
precedentemente, certamente si piazza la rapa rossa che però, riportando il discorso
alla tematica principale del presente progetto, non possiamo considerarle come un
prodotto cardine della filiera agro-alimentare della Sardegna.
Se però si scorre la lista delle molecole con caratteristiche nutraceutiche si può rilevare
che alcune di esse sono componenti di prodotti agroalimentari le cui specifiche filiere
sono particolarmente sviluppate in Sardegna. Ci si riferisce alla vite da vino,
particolarmente ricca di resveratrolo; all’ulivo, particolarmente ricco di idrossitirosolo;
ai prodotti lattiero-caseari, particolarmente ricchi di acido linoleico coniugato.
Dalla letteratura scientifica risulta che sia il resveratrolo sia l’idrossitirosolo hanno in
comune un’azione sugli endoteli vasali che si può in una vasodilatazione periferica con
evidente vantaggio per la disponibilità di ossigeno per i muscolo in attività.
Per ciò che riguarda l’acido linoleico coniugato, è stata messa in evidenza una
importante azione di questa molecola nutraceutica nel prevenire la riduzione
dell’efficienza muscolare che normalmente si verifica con l’avanzare dell’età.
Caratteristiche farmaceutiche e medicinali del resveratrolo correlabili al miglioramento
della performance fisica
A - Sono state utilizzate cellule endoteliali di vena ombelicale umana, le quali venivano
trattate con concentrazioni crescenti (da 100 μg/mL a 600 μg/mL) di un estratto
polifenolico di vino rosso e tenute in incubazione per 20 ore. Questi esperimenti hanno
dimostrato un aumento della produzione cellulare di NO correlato a una conversione di
arginina in citrullina e ad un raddoppio dei livelli di eNOS (l’enzima ossido nitrico-sintasi).
Da questi risultati, anche se in vitro, si può ipotizzare che il vino rosso possa indurre, nelle
cellule endoteliali dei vasi coronarici, un aumento di attività di eNOS e quindi di
produzione di NO che antagonizi l’instaurarsi di processi degenerativi in tali vasi.
(Leikert et al., Circulation, 2002).
B – L’incubazione di cellule endoteliali di vena ombelicale umana con resveratrolo
(concentrazioni crescenti da 1 a 100 μMol/L), con tempi di incubazione che andavano da
12 a 72 ore, ha messo in evidenza che il resveratrolo induceva in queste cellule un
aumento dell’espressione genica di mRNA (RNA messaggero) per la sintesi di eNOS (che
era dose e tempo dipendente) fino a 2,8 volte la quantità prodotta normalmente.
Conseguentemente, si osservava anche un corrispondente incremento della produzione
di NO che iniziava a manifestarsi dopo soli 2 minuti dall’incubazione.
(Wallerath et al., Circulation, 2002).
C – La somministrazione di 2 grammi al giorno di estratto di vinacce a 36 persone per 4
settimane. Alla fine dell’esperimento, dopo 5 minuti di ischemizzazione totale dell’arteria
brachiale (questa tecnica induce una iper-reattività endoteliale a valle del vaso
ischemizzato a causa della riperfusione, da cui un rilasciamento della muscolatura liscia e
vasodilatazione) si è osservato, rispetto al controllo senza l’integrazione con estratto di
vinacce, un aumento medio del diametro dell’arteria radiale di 1,1% che però ha
comportato un aumento del flusso ematico del 5,1%.
(Clifton, J Biomed Biotechnol. , 2004).
D - A 19 soggetti sono somministrate capsule con contenuto crescente di resveratrolo
(30, 90 e 270 mg). La potenziale risposta vascolare al resveratrolo veniva valutata tramite il
test della “flow-mediated dilatation (FMD)”, ovvero del grado di dilatazione dell’arteria
brachiale successivamente alla sua occlusione totale per 5 minuti. Il test di FMD veniva
attuato tenendo conto della farmacocinetica del resveratrolo nel sangue che, a seconda
delle dosi ingerite, raggiunge il suo picco ematico dopo un tempo dall’ingestione compreso
tra 0,8 e 1,5 ore. I risultati dell’esperimento mettevano in evidenza una pronta dilatazione
post-ischemica dell’arteria brachiale che era dose di resveratrolo dipendente, e che in
corrispondenza della dose massima (270 mg) produceva un aumento di diametro che era il
doppio di quello ottenuto dopo ischemia con placebo. Dati questi risultati sperimentali, a
questo punto non si può che prendere atto che il resveratrolo ha un sicuro effetto sulla
funzione endoteliale dei vasi, grazie alla sua attività di induzione degli eNOS e quindi alla
conseguente produzione di NO, che è dose dipendente.
(Wong et al., Nutr Metab Cardiovasc Dis. , 2011).
Caratteristiche farmaceutiche e medicinali dell’Idrossitirosolo correlabili al
miglioramento della performance fisica
A - In uno studio in vitro sui miotubuli (strutture intermedie nella miogenesi
scheletrica orientata alla sintesi delle catene pesanti di miosina), in culture cellulari
di mioblasti di topo è stato dimostrato che l’effetto inibitore sulla
miogenesi/mioriparazione, attuato dal butil-idroperosido: un potente agente
ossidante che induce un rapido incremento delle specie reattive dell’ossigeno (ROS),
veniva efficacemente contrastato dal preventivo pretrattamento del preparato in
vitro con idrossitirosolo. Questo nutraceutico inibiva anche le alterazioni strutturali
delle membrane mitocondriali generate dalla presenza di butil-idroperosido ed
evitava la rottura dell’anisotropia funzionale dei filamenti di miosina nell’ambito del
sarcomero, generata da questo agente ossidante. Si dimostrava quindi un’evidente
azione antiossidante dell’idrositirosolo a livello degli organelli intracellulari dei
miociti, ovvero un importante effetto protettivo dai danni da eccessivo carico
lavorativo delle cellule muscolari che, come è noto, si manifesta sotto forma di
alterazioni microstruturali generate da elevati livelli di ROS.
(Wang et al., Cell Death Dis. , 2014).
B - In un gruppo di 22 soggetti border-line per l’ipertensione è stato somministrato per via
orale olio extravergine di oliva arricchito con oleoeropeina e idrossitirosolo e quindi sono
stati valutati in acuto i possibili effetti di questa somministrazione sulla funzione endoteliale
tramite il metodo dell’iperemia reattiva da ischemizzazione di un braccio. L’occlusione
arteriosa veniva applicata a livello brachiale, al di sopra del gomito, applicando per 4 minuti
una pressione di 220 mmHg dopo di che questa veniva riportata ai valori normali e, con
metodo laser-Doppler, veniva misurato il flusso ematico capillare nella superficie palmare
del dito medio. Dopo un periodo congruo di washout, il test veniva ripetuto
somministrando il solo olio di oliva extravergine non arricchito con polifenoli. I risultati
mostravano un incremento del flusso ematico capillare che, già alla 4° ora successiva alla
somministrazione, nel test con l’olio arricchito era tre volte superiore a quello rilevato nel
test con il solo olio extravergine e alla 5° ora era addirittura quadruplicato.
Dati questi risultati, considerando che, a parità di pressione arteriosa, un aumento di flusso
ematico in un determinato distretto vascolare non può che dipendere da una
vasodilatazione nello stesso, e considerando anche che è stato osservato che
l’idrossitirosolo induce un aumento della produzione di ossido nitrico da parte delle
piastrine, si può ragionevolmente dedurre che l’assunzione per via orale di idrossitirosolo,
inducendo una marcata vasodilatazione arterioso-capillare NO-dipendente, da cui un
notevole aumento della disponibilità di ossigeno distrettuale dopo solo poche ore da tale
ingestione, può essere ragionevolmente considerato come un efficace alimento funzionale
ai fine del miglioramento della performance fisica/sportiva.
(Valls et al., Food Chem., 2015).
Caratteristiche farmaceutiche e medicinali dell’Acido linoleico coniugato correlabili al
miglioramento della performance fisica
A - Su un preparato di cellule endoteliali di aorta bovina sono stati valutati gli effetti di 24 ore
di incubazione con acido linoleico coniugato (CLA). L’esperimento ha messo in evidenza un
aumento di produzione di ossido nitrico (NO) di circa 3 volte superiore alla condizione di
controllo senza CLA. Poiché il NO è un potente vasodilatatore, si può ipotizzare un potenziale
incremento del diametro vasale da cui un aumento di flusso dal centro verso la periferia
vascolare causato dalla supplementazione con CLA.
B - Nei topini è stato osservato che 6 settimane di supplementazione dietetica con CLA trans10, cis-12 induceva un aumento, rispetto ai controlli, della durata della corsa sul tappeto
rotante. Questo dato si collegava con una maggior riduzione dei lipidi ematici e un più elevato
contenuto di glicogeno epatico. Si trattava quindi di un aggiustamento metabolico tendente ad
ottimizzare la capacità di endurance sul piano dell’utilizzo dei substrati energetici.
C - Nei ratti ipertesi è stato osservato che dopo 8 settimane di somministrazione di CLA trans10, cis-12 la pressione arteriosa si riduceva significativamente (-13%), e questo veniva messo
in relazione con un aumento di adiponectina nel plasma che, a sua volta, produceva un
aumento di NO-sintetasi (eNOS) Anche questo esperimento collega la supplementazione con
CLA ad un aumento della sintesi di NO con conseguente vasodilatazione, da cui una migliore
performance aerobica.
(DeClercq et al., J Nutr Biochem. , 2012).
D - Uno studio effettuato sull’uomo ha messo in evidenza che, dopo 6 settimane di
allenamento aerobico associato a supplementazione con CLA (5,63 grammi al giorno), il
massimo consumo di ossigeno rilevato tramite test incrementale ad esaurimento al
cicloergometro non differiva rispetto ai soggetti di controllo ugualmente allenati ma
non con supplementazione di CLA. Ovviamente va considerato che l’allenamento
aerobico di per sé poteva aver ridotto gli spazi di miglioramento potenzialmente
attribuibili al CLA.
(Jenkins et al., Lipids, 2014).
E - A delle femmine pregne di ratto veniva somministrata una dieta normolipidica con
integrazione di CLA. In conseguenza di ciò è stato osservato che la risposta
vasodilatativa del microcircolo mesenterico dei neonati, studiata ex-vivo, risultava
migliorata rispetto quella dei neonati le cui madri venivano alimentate con una dieta
iperlipidica. Questi ultimi, così come previsto, sviluppano una condizione di
ipertensione congenita che invece non si verificava nei neonati supplementari con CLA.
(Gray et al., PLoS One. 2015).
OBIETTIVO DELLA RICERCA
Nell’economia di una gara sportiva ciò che viene ingerito sotto forma di alimenti
nutrienti riveste un’importanza critica per la performance della gara stessa, sia per ciò
che concerne la loro qualità e quantità, sia per ciò che riguarda l’intervallo di tempo
intercorrente tra la fine del pasto e l’inizio della gara. Quest’ultima variabile è tanto più
importante quanto più l’alimento ingerito ha caratteristiche funzionali, ovvero
nutraceutiche, in quanto il suo effetto sarà strettamente legato al tempo che intercorre
tra l’assunzione di detto alimento e il raggiungimento del suo picco di concentrazione
ematica. Risulta quindi di grande interesse indagare sulle ricadute in acuto
dell’ingestione dei tre nutraceutici qui in esame, in quanto sul piano dell’economia della
gara, date le presunte proprietà di questi di produrre vasodilatazione periferica, tale
evenienza si collega con una migliore disponibilità di energia per la contrazione
muscolare che sarà massima in dipendenza della rispettiva concentrazione ematica
coincidente con l’evento motorio della gara.
Al fine di verificare la sopraddetta ipotesi, in questa ricerca, ad un gruppo di volontari,
sono state somministrate determinate dosi di ciascuno dei nutraceutici attinenti al
progetto, seguite da un esercizio fisico che si protraeva fino a “failure” o a esaurimento
della forza di contrazione, per poi ripeterlo, dopo un congruo intervallo di tempo di
ristoro, subito dopo l’assunzione del nutraceutico. L’aspettata iperemia da esercizio nei
vasi dei muscoli interessati veniva rilevata, in entrambe le condizioni sperimentali,
tramite specifica strumentazione non invasiva.
SPERIMENTAZIONE
Metodologia sperimentale
Gli esperimenti sono stati condotti su un gruppo di 6 soggetti volontari, sani, di cui 3
di sesso maschile e 3 di sesso femminile, i quali hanno dato il proprio consenso
informato. Nella tabella sottostante sono riportati i dati antropometrici di ciascuno
di essi.
SOGGETTO
ETA’ (anni)
1
2
3
4
5
6
Medie
26
44
31
42
39
30
35,3±7,3
PESO (Kg)
55
51
53
77
82
80
66,3±14,8
ALTEZZA (cm)
175
159
158
173
173
183
170,1±9,8
Tutti i soggetti prescelti dovevano evitare attività fisiche intense dal giorno
precedente l’esperimento, e dovevano inoltre astenersi dall’ingerire: olio
extravergine d’oliva, frutta fresca o succhi di frutta, verdure e legumi, cioccolato,
caffè, te, vino e birra.
Modalità di somministrazione dei nutraceutici
Il resveratrolo da somministrare ai soggetti prescelti veniva acquisito sotto forma di
prodotto farmaceuitici: il Resveratrox prodotto dalla Solgar (Italia) in capsule con 200
mg di resveratrolo.
L’acido linoleico coniugato veniva assunto dai soggetti sotto forma di perle da 300 mg
prodotte dalla Lifeplan (Italia).
L’idrossitirosolo, invece, è stato estratto dalle foglie fresche di ulivo. L'impiego di estratti
ottenuti dai nostri cultivar di ulivo dava così un valore aggiunto al progetto.
A questo riguardo veniva preparata una bevanda composta da olio extravergine di oliva
arricchito in idrossitirosolo, tirosolo e oleuropeina, estratti dalle foglie di olivo. Il
preparato conteneva quindi elevate quantità di idrossitirosolo. Inoltre, va considerato
che sia il tirosolo che l’oleuropeina, in virtù di specifici meccanismi metabolici, possono
trasformarsi nell’organismo in idrissitirosolo. La dose di questo preparato oleoso
arricchito con polifenoli, da somministrare ai soggetti prescelti, era di 30 mL.
Protocollo di attività fisica
Dopo una accurata anamnesi e una visita medica generale, ciascun soggetto veniva
invitato ad eseguire l’esercizio fisico ad esaurimento che consisteva in un arm-cranking,
ovvero nella contrazione e rilasciamento delle dita di una mano contro una resistenza a
molla (figura in basso a sinistra, Kern - Italia) pari alla metà della forza massima, in Kg,
esprimibile con tale gesto; il ciclo di contrazione-rilasciamento delle dita durava 2
secondi e veniva ripetuto fino a che il soggetto non era più in grado di esprimere la
stessa forza.
Nel grafico in alto a destra è rappresentato, per ciascun soggetto, il carico massimo
sviluppabile (azzurro) con sovrapposto (in rosso) il carico medio applicato durante il test
di arm-cranking.
in alto a sinistra si può vedere un soggetto impegnato in un esercizio di arm-cranking con
la mano destra; il soggetto, stando seduto, poggiava il braccio su di un lettino da
ambulatorio; la sequenza di esercizio veniva eseguita mantenendo il più possibile costante
la posizione del braccio. In alto a destra si osserva il display del dinamometro che mostra
il numero di kg erogati nella contrazione in atto. Il display non segnala nessun valore fino a
che il carico pre-programmato non viene raggiunto.
Protocollo sperimentale
Dopo 60 minuti dal esercizio col dinamometro il soggetto assumeva per via orale 2
capsule di Resveratrox (pari a 400 mg del nutraceutico), con abbondante acqua, stava
a riposo per altri 60 minuti e quindi ripeteva lo stesso esercizio ad esaurimento con il
dinamometro.
Il giorno successivo, alla stessa ora, lo stesso soggetto ripeteva la sequenza
sperimentale ingerendo per os i 30 mL di preparato oleoso contenente
l’idrossitirosolo, accompagnandolo con del pane.
Il CLA veniva testato dopo 3 giorni dal test con l’idrossitirosolo, in modo da consentire
il washout dei lipidi ingeriti precedentemente. In questa prova ciascun soggetto
assumeva per os 3 perle di CLA pari a 900 mg della molecola e il protocollo di attività
fisica attuato era lo stesso delle prove precedenti.
Misura dell’iperemia reativa
Il grado di iperemia reattiva veniva valutato immediatamente dopo la cessazione
dell’esercizio ad esaurimento tramite ecografia color-Doppler dell’arteria brachiale
dell’arto attivato, posizionando la sonda ecografica nella piega del gomito e tenendola
con un angolo di 60° rispetto al piano della stessa arteria brachiale, come mostra
l’immagine in basso a sinistra, mentre l’immagine in basso a destra mostra in primo
piano la sonda utilizzata per i rilievi eco-Doppler con, sullo sfondo, il display
dell’ecocardiografo con i tracciati del flusso ematico nell’arteria.
L’ecocardiografo utilizzato in questa sperimentazione era un M5 Diagnostic Ultrasound
System, prodotto dalla Mindray Bio-Medical Electronics Co., di Shenzen (Cina), con una
sonda ecografica tipo 7L4 adatta alle misure di flusso arterioso.
La figura in basso a sinistra mostra un soggetto che esegue l’esercizio di arm-cranking
mentre l’operatore medico predispone la strumentazione ecocardiografica. Nella figura
in basso a destra si vede il display dell’ecocardiografo con al centro la traccia della
velocità del flusso brachiale, pulsante, con un picco anterogrado (verso l’alto)
corrispondente alla sistole seguito da un’onda retrograda (verso il basso) dovuta al
ritorno elastico della parete arteriosa. Al centro dello schermo, in alto, si evidenzia un
riquadro con all’interno un ellissoide che è l’immagine della sezione e della quale,
tramite la sonda ultrasonica, veniva misurato il diametro dell’arteria brachiale.
la misura del flusso ematico in un vaso sanguigno si basa sulla misura della velocità
del sangue nel vaso (Vs), ottenuta tramite metodo ultrasonico Doppler, e sulla misura
della sezione dello stesso vaso (Sv), ottenuta tramite metodo ecografico. Il flusso F
sarà dato quindi da: [F = Vs*Sv], infatti: Vs (cm/s)*Sv (cm2) = cm3/s ovvero flusso.
Risultati sperimentali
A – Flusso ematico nell’arteria bracchiale
L’assunzione di resveratrolo prima dell’esercizio ad
esaurimento (Eserc+Resveratrolo) determinava un maggior
incremento del Fa-b rispetto alla condizione senza il
nutraceutico (Eserc), ma questa differenza non raggiungeva
valori statisticamente significativi (+13%; P = 0,687).
Solo dopo l’assunzione di
idrossitirosolo il Fa-b postesercizio strenuo
(Eserc+Idrossitirosolo)
presentava valori
signifcativamente più
elevati rispetto a quelli
rilevati dopo lo stesso
(Eserc) esercizio ma senza
pre-assunzione di
nutraceutici (+113%; P =
0,035).
L’assunzione di acido
linoleico coniugato prima
del arm-cranking ad
esaurimento (Eserc+CLA)
non determina nessun
cambiamento nel Fa-b
rispetto alla condizione post
esercizio senza l’assunzione
del CLA (Eserc).
B – Velocità del sangue nell’arteria brachiale
Paradossalmente, l’assunzione pre-esercizio di
resveratrolo (Eserc+Resveratrolo) determinava una
riduzione della Va-b rispetto al valore ottenuto senza
resveratrolo (Eserc), che però non raggiungeva la
significatività statistica (-12%; P = 0,432).
Solo l’esercizio attuato
previa assunzione di
idrossitirosolo
(Eserc+Idrossotirosolo) dava
luogo ad un vistoso aumento
della Va-b rispetto al post
esercizio senza nutraceutico
(eserc), e questa differenza
raggiungeva la significatività
statistica (+83%; P = 0,026).
L’assunzione dell’acido
linoleico coniugato, assunto
prima del arm-cranking ad
esaurimento (Eserc+CLA),
non produceva differenze
apprezzabili (-1,8%; P =
0,492)nella Va-b rispetto alla
condizione senza CLA
(Eserc).
C – Diametro dell’arteria bracchiale
L’assunzione del resveratrolo (Eserc+Resveratrolo) prima
dell’esercizio strenuo induceva un incremento del Da-b
post-esercizio che era più consistente di quello indotto
dal solo esercizio (Eserc)senza previa ingestione del
nutraceutico, ma questo incremento non raggiungeva la
significatività statistica (+5,4%; P = 0,634).
L’assunzione
dell’idrossitirosolo
(Eserc+Idrossitirosolo)
prima dell’esercizio strenuo
induceva un incremento
del Da-b post-esercizio che
era significativamente più
consistente di quello
(Eserc) indotto dal solo
esercizio senza previa
ingestione del nutraceutico
(+7,2%; P = 0,0490).
L’assunzione dell’acido
linoleico coniugato, prima
dell’esercizio ad
esaurimento (Eserc+CLA),
non dava luogo a
differenze apprezzabili nel
Da-b (-1,2%; P = 0,882)
rispetto alla condizione
senza CLA (Eserc).
Considerazioni sui risultati sperimentali
IDROSSITIROSOLO - Questi risultati sperimentali mettono in evidenza una potente
amplificazione dell’incremento del flusso ematico arterioso in un gruppo muscolare
che ha sviluppato un esercizio fisico intenso e prolungato fino all’esaurimento, causato
dall’ingestione, un’ora prima dell’esercizio, di una miscela ricca di polifenoli con
elevata concentrazione di idrossitirosolo.
Infatti, l’incremento del flusso post esercizio era più che doppio rispetto alla prova
identica ma condotta senza la preliminare assunzione del preparato con
idrossitirosolo. E questo dopo solo un’ora dall’assunzione della sostanza che
comunque, in questo intervallo di tempo, poteva aver raggiunto il suo massimo picco
di concentrazione ematica.
Le due variabili eco-Doppler generatrici del flusso nell’arteria brachiale: la velocità del
flusso ematico e il diametro della stessa arteria, mostravano la prima un incremento di
quasi il 100% e il secondo del 15%.
Sulla base di questi risultati, l’assunzione di un pasto arricchito con
idrossitirosolo, fatto circa un’ora prima di una performance sportiva di
tipo aerobico intensa e prolungata, potrebbe aumentare
significativamente l’apporto di sangue arterioso ai muscoli in attività
aumentandone in questo modo la disponibilità di ossigeno e quindi
contribuendo in modo rilevante al risultato di gara.
RESVERATROLO - Ciò che in prima analisi sorprende è la vistosa riduzione della
velocità del flusso ematico dopo l’esercizio attuato con la pre-assunzione di
resveratrolo, rispetto all’esercizio senza tale trattamento. Se si comparano i valori di
velocità del flusso ematico post nutraceutico risulta che la velocità del sangue dopo
esercizio con resveratrolo era del 37% in assoluto inferiore a quella raggiunta nel
post esercizio con idrossitirosolo. Questo dato risulta tanto più intrigante se si tiene
conto del fatto che il diametro dell’arteria brachiale post arm-cranking, e con
assunzione del resveratrolo, era in assoluto minore del solo 12% rispetto a quello
misurato dopo idrossitirosolo. Tuttavia, l’assenza di significatività statistica rende
queste osservazioni solo speculative. Una possibile spiegazione di questa mancata
risposta in velocità di flusso ematico, nonostante una congrua vasodilatazione
dell’arteria brachiale, quando veniva somministrato il resveratrolo prima
dell’esercizio strenuo, è che il resveratrolo induca una sensibile diminuzione della
viscosità del sangue.
La riduzione di viscosità del sangue resveratrolo-dipendente
potrebbe aver indotto un aumento di velocità del sangue nell’arteria
brachiale, a monte della piega del gomito, determinando, nel punto
di misurazione già vasodilatato, il superamento della velocità critica
per la quale il moto del sangue passava da laminare a turbolento con
grande aumento di resistenza al flusso e quindi caduta della velocità.
ACIDO LINOLEICO CONIUGATO - Considerando infine la risposta iperemica
conseguente all’assunzione di acido linoleico coniugato, ciò che i dati
sperimentali hanno mostrato è che essa era praticamente inesistente.
Nonostante i promettenti dati riportati in letteratura sull’attività
vasodilatatrice del CLA, risulta evidente che possibili effetti
emodinamici in acuto, derivanti dalla somministrazione di questo
nutraceutico un’ora prima dell’esercizio strenuo e prolungato sono
da escludersi.
COSIDERAZIONI CONCLUSIVE GENERALI
Considerando il grado di coerenza del progetto
NUTRACEUTICA con le finalità della norma che ne ha
consentito l’attuazione, da quanto sopra esposto risulta che,
con riferimento al Programma di Sviluppo Regionale (P.S.R.), le
attività di ricerca attuate nel progetto hanno dato risultati
coerenti con le misure 123 - 124 - sviluppo di nuovi prodotti,
processi e tecnologie nei settori agricolo e alimentare. Infatti, i
risultati di questo progetto danno un contributo per un
accrescimento del valore aggiunto dei prodotti agricoli,
favorendo il miglioramento de processi produttivi,
differenziando e promuovendo prodotti di qualità e
l’introduzione di sistemi di qualificazione dei processi
produttivi lungo la filiera, diretti a migliorare il rendimento
globale dell’impresa.