Alimentazione e patologia infiammatoria Olio di pesce ricco in acidi grassi della serie n-3 Effetti benefici documentati da numerosi studi Correlazione negativa con cancro, patologie cardiache, disordini immunitari, patologie neurologiche Sears, B. The Anti-Inflammation Zone, 2005 Fosfolipidi - fosfatidilcolina 5 Mediatori infiammatori di nuova sintesi Omega 3 Omega 6 acido alpha-linolenico (C18:3 n-3) Acido linoleico (C18:2 n-6) D6 desaturasi D6 desaturasi C18:4 n-3 elongasi Acido gamma linolenico (C18:3 n-6) elongasi Acido diomogamma linolenico (C20:3 n-6) D5 desaturasi Acido Arachidonico (C20:4 n-6) C20:4 n-3 D5 desaturasi acido eicosapentanoico C20:5 n-3 (EPA) elongasi acido docosapentaenoico 22:5 n-3 (DHA) D4 desaturasi acido docosaesaenoico 22:6 n-3 (DHA) Competizione metabolica w-3 ed w-6 dieta w-6 w-3 Ac. linoleico Ac. linolenico D6-desaturase Elongase D-5 desaturase membrane AA EPA Ciclossigenasi 1 - 2 + perossidasi circolo Eicosanoidi pro-infiammatori pro-aggreganti Lipossigenasi Eicosanoidi anti-infiammatori anti-aggreganti DHA Gli Eicosanoidi derivanti dagli acidi grassi della serie n-3 Prevengono la coagulazione del sangue, vasodilatazione Diminuiscono il dolore Diminuiscono la proliferazione cellulare Migliorano l’azione del sistema immunitario: infiammazione allergie Migliorano la funzione cerebrale Gli Eicosanoidi derivanti dagli acidi grassi della serie n-6 Stimolano la formazione di coaguli causano la vasocostrizione Aumentano il dolore stimolano la proliferazione cellulare Deprimono il sistema immunitario Indeboliscono la funzionalità cerebrale. L’apporto alimentare diretto di EPA e di DHA è fondamentale in: • ANZIANI • DIABETICI • OBESI Questi soggetti a causa di un deficit dell’attività D5 desaturasica, non riescono a sintetizzare, alla velocità e nei quantitativi ottimali, le suddette molecole a partire dall’acido a-linolenico. 13 Assunzione un eccesso di carboidrati Alti livelli di INSULINA nel sangue (attivazione D5 desaturasi) Aumentata produzione di AA Aumento della INFIAMMAZIONE SILENTE SIP: il Test che stima il grado dell’ infiammazione silente SIP Silent inflammation profile acido arachidonico AA = acido eicosapentaenoico EPA Il valore ideale di questo rapporto e 1,5, ma valori fino a 3 vengono considerati accettabili. Più ci si allontana da questo limite più aumenta il rischio di malattia. AA/EPA AA/EPA IN DIVERSE CONDIZIONI 45,000 * * 40,000 35,000 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 5,000 0,000 normali patologie infiammatorie patologie tumorali Atri meccanismi con cui gli w-3 riducono adiposità: modulazione metabolismo lipidico e carboidratico Capacità di legare i recettori PPARa (PEROXISOME PROLIFERATOR–ACTIVATED RECEPTORa) promuovendo l’ossidazione nel fegato e nel tessuto adiposo degli acidi grassi PPARa aumenta la trascrizione di geni coinvolti nell’uptake e nell’ossidazione di acidi grassi nel fegato e muscolo e sono il target dei fibrati (farmaci ipolipidemici). I fibrati (farmaci ad azione ipolipidemizzante) up-regolano PPARa Mechanisms of action for polyunsaturated fatty acids Platelets 1) Eicosanoids W blood cell Chemotactic agent n-3 n-3 COOH COOH CH3 CH3 2) Substrate for enzymes 3) Peroxidation Red blood cells 4) Membrane- flexibility more flexible 5) Acylation of proteins Protein FA membrane FA 6) Transcription factors Nucleus DNA mRNA Promoter Protein Classic view of the anti-inflammatory action of long chain w-3 PUFA DHA Arachidonic acid in membrane phospholipids Phospholipase A2 Free arachidonic acid 5-LOX COX-2 2-series PG and TX Inflammatory effects 4-series LT Inflammatory effects EPA Resolvins & related compounds EPA DHA COX-2 (& presence of aspirin) E-series resolvins D-series resolvins, neuroprotectins etc. Anti-inflammatory; inflammation resolving Possible sites of action of n-3 & n-6 PUFAs From J.A. Ross et al, Curr Opin Clin Nutr Metab Care, 1999 n-3 PUFA: un approccio nutrizionale per prevenire l’insulino resistenza associata al diabete di tipo 2 e all’obesità? Studi su ratti n-3 PUFA migliora l’effetto dell’insulina sul muscolo IRS-1 fosforilazione GLUT-4 mRNA TAG del muscolo n-3 PUFA migliorano l’insulino resistenza nel fegato espressione e attività della of G-6-Patasi; normalizza l’uscita di glucosio n-3 PUFA migliora l’obesità viscerale e lo stoccaggio ectopico di grasso (muscolo e fegato) ossidazione acidi grassi (PPARa) lipogenesi e formazione TG Quanto olio di pesce? Dr. Barry Sears: 2.5-10+ g/d di EPA/DHA In assenza di patologie: 2.5 g/d Obesità, CVD, Diabete di tipo 2: 5 g/d Patologie croniche: 7.5 g/d Disturbi neurologici: > 10 g day Sears, B. The Anti-Inflammation Zone, 2005 I cannabinoidi I cannabinoidi naturali (circa 70 fitocannabinoidi) sono stati isolati dalla Cannabis sativa e presentano attività farmacologiche e/o terapeutiche più o meno documentate I cannabinoidi sintetici rappresentano una famiglia di composti in continua espansione, realizzati in laboratorio a scopo terapeutico e/o di ricerca scientifica Pertwee RG, Cannabinoid Pharmacology: the first 66 years, Br J Pharmacol, 2006 Δ9 -THC (tetraidrocannabinolo) CH3 OH O -Composti attivi della marijuana -Agonisti della proteina-G legata al recettore (CB1) I cannabinoidi endogeni (endocannabinoidi) sono una nuova classe di neuromediatori capaci di interagire con i recettori per i cannabinoidi. Il “Sistema Endocannabinoide” è costituito dagli endocannabinoidi, dai loro recettori e dagli enzimi coinvolti nel loro metabolismo. gli endocannabinoidi vengono prodotti per proteggere l'organismo da danni causati da varie situazioni patologiche, esercitando azione anti-ossidante, ipotensiva, immunosoppressiva, antiinfiammatoria e, in particolare, antidolorifica Cannabinoid Signaling in the CNS Phospholipids Arachidonic Acid Biosynthesis (Ca++) Catabolism (FAAH) Behavioral Effects of CB1 Activation Anandamide Marijuana - hypomotility THC - analgesia - catalepsy CB1 Go - hypothermia cAMP Cravatt B. The Scripps Research Institute 2007 Endogeni La scoperta dei recettori CB iniziò la ricerca di agonisti endogeni: • 1992: Devane e coll. isolano e caratterizzano dal cervello di maiale l’ N-arachidonoyl etanolammina (N-ArE), a cui viene dato il nome di anandamide (dal sanscrito “ananda” cioè “portatore di illuminazione e tranquillità) O OH N H N-Arachidonoil etanolammina (Anandamide, AEA) • 1994: Mechoulam identifica un estere,il 2-Arachidonoil glicerolo,capace di legare entrambi i recettori e avente anch’esso proprietà cannabimetiche O OH O OH 2-Arachidonoyl glicerolo (2-AG) I Cannabinoidi La scoperta dei recettori per i cannabinoidi e dei loro ligandi lipidici endogeni (endocannabinoidi) ha fatto ipotizzare un enorme ed eccitante numero di applicazioni terapeutiche che potrebbero derivare dalla modulazione dell’attività del “Sistema Endocannabinoide”: • malattie del metabolismo • dolore e infiammazione • malattie del sistema nervoso centrale (schizofrenia, sclerosi multipla, ansietà, depressione) • malattie cardiovascolari e respiratorie • malattie oculari (glaucoma, degenerazioni retiniche, neuriti….) • cancro • malattie gastrointestinali ed epatiche • malattie muscoloscheletriche e del sistema riproduttivo Biosintesi AEA O O O R2 O R1 O + O O R3 O O O P O O O P O X NH2 O O Fosfatidilcolina (PC) Fosfatidiletanolammina (PE) 2+ Ca transacilasi N-Arachidonilfosfatidiletanolammina O O R2 O O OH R1 O + O O P O N H O R3 O O O O P O X O O O O R2 Fosfodiesterasi O R1 O O P OH O HO H N O AEA Acido fosfatidico Sintesi e catabolismo di 2-AG Recettori per i Cannabinoidi (CB1, CB2) Recettori CB1 Sono primariamente espressi nel SNC e nei neuroni periferici a livello sinaptico Localizzazione Sistema Nervoso Centrale Sistema Nervoso Periferico Effetti Biologici Ridotta locomozione e temperatura corporea, catalessi, alterazione della memoria, sedazione, euforia Analgesia, riduzione della tosse, inibizione del transito intestinale Recettori CB2 Sono completamente assenti nel SNC e sono predominantemente espressi dalle cellule del sistema immune e da quelle ematiche Localizzazione Sistema Immunitario Sistema Nervoso Periferico Recettori CB1 Effetti Biologici Azione Immunomodulatrice Analgesia periferica e azione antiinfiammatoria Berdyshev EV, Chem Phys Lip, 2000; LoVerme J, Life Sci, 2005; Massi P, Curr Pharm Des, 2006; Gli Endocannabinoidi 2-Arachidonilglicerolo (2-AG) È il più specifico ed abbondante agonista endogeno dei recettori CB1, CB2 e PPAR γ N-Arachidoniletanolammina o Anandamide (AEA) È più selettiva verso i recettori CB1 rispetto ai CB2 E’ attiva anche sui recettori PPARs α,γ Gli Endocannabinoidi Palmitoiletanolammide (PEA) È un analogo dell’Anandamide PEA AEA La PEA, amide tra acido palmitico ed etanolamina, è un composto endogeno presente largamente negli organismi viventi animali e vegetali. Sintetizzata a partire dal precursore fosfolipidico, viene rilasciata in seguito a stimoli lesivi al fine di prevenire l’eccessiva propagazione della risposta infiammatoria. La PEA (10 mg/ kg/die os), induce un abbassamento significativo dei livelli di ossido nitrico sintasi (iNOS) e ciclossigenasi (COX-2), suggerendo un meccanismo genomico simile a quello dei farmaci anti-infiammatori steroidei Palmitoiletanolammide (PEA) EFFETTO ANTINFIAMMATORIO La PEA “down” regola la degranulazione mastocitaria, attraverso l’interazione con i recettori “CB2-like” espressi dai mastociti attivati Mastocita Fibra nervosa Vaso del microcircolo Lambert DM, The Palmitoylethanolamide Family: A New Class of Anti-inflammatory Agents, Curr Med Chem, 2002; ATTIVATORI NATURALI DELLE PPARs (α,β,γ,δ) PPARs α Anandamide Virodamina Olineiletanolamide Noladina PEA Metabolismo lipidico Proprietà antinfiammatorie PPARs γ Anandamide 2AG Acido ajulenico (analogo THC) Proprietà antinfiammatorie . Il RIMONABANT è il primo farmaco che antagonizza in modo selettivo i recettori CB1 del sistema endocannabinoide. Attraverso il blocco dei recettori CB1, il Rimonabant causa perdita di peso e miglioramento delle complicanze metaboliche associate all’accumulo di grasso addominale. Ne conseguono un miglioramento della sensibilità all’insulina, migliore controllo glicemico e lipidico e ridotta incidenza di sindrome metabolica. Il RIMONABANT, in aggiunta alla dieta e all’esercizio fisico potrebbe essere indicato per: Terapia dell’obesità addominale Migliore controllo del diabete di tipo 2 Trattamento della dislipidemia metabolica