Flavonoli Flavanoli Es. Quercitina Es. epicatechina Flavanoni (cipolle, mirtilli, mele rosse, molti tipi di frutta e verdura) Flavanoli Es. epicatechina (vino rosso, te verde, cioccolato) Flavanoni Es. esperidina (agrumi) Antocianidine Es. cianidina (maggior componente delle bacche rosse scure tipo mirtillo) Idrossicinnamati Es. acido caffeico (pomodoro, mela, melanzana)

ASSORBIMENTO, METABOLISMO E BIODISPONIBILITA’ orto para meta Le proprietà idrofiliche farebbero ipotizzare l’assorbimento della quercitina solo sotto forma di aglicone e non in forma glicosilata Studi condotti con pazienti ileostomizzati hanno dimostrato che: anche le forme glicosilate sono assorbite nell’intestino tenue l’assorbimento delle forme glicosilate è superiore all’assorbimento dell’aglicone viene assorbito il 52% delle forme glicosilate e il 24% dell’aglicone L’assorbimento della quercitina aumenta considerevolmente in seguito alla coniugazione con lo zucchero

TRASPORTO CARRIER-MEDIATO MECCANISMI E POSSIBILE SPIEGAZIONE DEL MAGGIORE ASSORBIMENTO DELLE FORME GLICOSILATE: DEGLICOSILAZIONE Coinvolge le β-glucosidasi, capaci di liberare l’aglicone. Tra queste soprattutto la lattasi florizin idrolasi (LPH) intestinale, che mostra attività specifica nei confronti dei flavonoidi glicosilati (flavonoidi-O-b-D-glucosidi). TRASPORTO CARRIER-MEDIATO Può coinvolgere il trasportatore 1 del glucosio Na-dipendente, ma è stato suggerito un ruolo anche per altre proteine di traporto (es. la proteina 2 multi-drug resistance). Dopo il trasporto facilitato i glicosidi della quercitina sono spesso idrolizzati dalle β-glucosidasi intracellulari.

METABOLIZZAZIONE POST-ASSORBIMENTO Avviene nell’intestino tenue, nel colon, nel fegato e nei reni. I metaboliti originati nel tenue e nel fegato sono principalmente il risultato della fase II del metabolismo operata da enzimi bio-trasformatori: sulfotransferasi, UDP-glucuronosiltransferasi e catecol-O-metiltransferasi (comprendono quindi forme solfatate, glucuronidate e metilate). Fissione batterica dell’anello dell’aglicone nell’intestino tenue e nel colon con formazione di fenoli più piccoli La concentrazione plasmatica di quercitina è dell’ordine di bassa concentrazione nanomolare. Dopo somministrazione di quercitina, la conc. sale ad elevata concentrazione nanomolare o bassa concentrazione micromolare. Dopo la somministrazione, la quercitina (e i suoi metaboliti) si accumula soprattutto nei polmoni (ratto) e nel fegato e nei reni (maiale). L’emivita dei metaboliti della quercitina è piuttosto alta, da 11 a 28 ore. Quindi, somministrazioni ripetute possono determinare considerevoli livelli plasmatici.

Biodisponibilità – è definita come la proporzione di un fitochimico che è digerito, assorbito e utilizzato in un normale metabolismo, comunque la misurazione della biodisponibilità si basa soprattutto sulla stima del metabolita assorbito. La biodisponibilità può variare in dipendenza della specie vegetale così come dalla specie chimica e dalla sua forma isomerica. La disponibilità del b-carotene va dal 47% se il frutto è il kiwi, al 30% per lo spinacio e al 2% per l’uva mentre la disponibilità della luteina è del 100%, del 19% e del 100% rispettivamente Bioaccessibilità – è definita come la quantità di nutriente ingerito che è disponibile per l’assorbimento nell’intestino dopo la digestione. Quindi la biodisponibilità dipende strettamente dalla bioaccessibilità

Principali enzimi metabolizzanti (intestino tenue-fegato-colon) Glutatione-S-transferasi Glucosidasi Citocromo P450s idrossilasi Catecolo-O-metiltransferasi Esterasi

Potenziali siti molecolari di modificazioni metaboliche Glucoronidazione solfatazione Metilazione & ossidazione Rottura

Grande diversità a livello di attività biologica Piccole differenze a livello di struttura chimica Grande diversità a livello di attività biologica Non solo il numero ma anche la posizione specifica dei gruppi OH in aggiunta alla natura della sostituzione determina il ruolo dei flavonoidi come antiossidanti-antiinfiammatori-agenti citotossici o antimutagenici in vitro o in vivo. Attività da proossidante/antiossidante Induzione di enzimi/inibizione Proliferazione cellulare/inibizione della crescita Lipofilicità/polarità

La quercitina è un eccellente antiossidante e possiede attività anti-infiammatoria, anti-proliferativa e capacità di modificare l’espressione dei geni in vitro. Solo l’attività antiossidante e anti-infiammatoria è stata dimostrata anche in vivo Questi due effetti sono più pronunciati quando i livelli basali di stress ossidativo e di infiammazione sono alti. Quindi l’assunzione di quercitina è soprattutto utile per le persone che manifestano patologie associate a questi processi (es. ipertensione e sarcoidosi). Gli effetti tossici della quercitina sono stati osservati solo in vitro. Sarebbero associati alla formazione di prodotti di ossidazione della quercitina, tra cui l’orto-chinone (QQ). In assenza di GSH il QQ reagisce con i gruppi SH degli enzimi, inattivandoli.

Metabolismo intra/extracellulare e modificazioni strutturali FATTORI STRUTTURALI CHE INFLUENZANO LE PROPRIETA’ ANTIOSSIDANTI INTRACELLULARI Metabolismo intra/extracellulare e modificazioni strutturali Riduzione dei potenziali redox delle forme coniugate risultanti Accesso cellulare e coefficienti di partizione

Biotrasformazione a livello del colon Cosa accade a livello di colon? La maggior parte dei flavonoidi assunti è soggetta a metabolismo a livello di colon Intestino tenue: Presenza batterica pari a 104-106/ml. Es. lattobacilli, cocchi gram + Colon: Presenza batterica pari a 1012/g. es. clostridi, lattobacilli, enterobatteri, enterococchi, eubatteri, metanogeni etc.. Stomaco: Presenza batterica pari a 103/ml. Es. Helicobacter pylori

Gli effetti ottimali si ottengono assumendo i flavonoidi nella maniera più appropriata Gli integratori alimentari contengono soprattutto la forma agliconica, quindi meno disponibile, però la dose giornaliera assunta può arrivare a svariati grammi. L’alimento vegetale contiene diversi derivati della quercitina che possono essere più biodisponibili dell’aglicone stesso, però l’assunzione giornaliera è relativamente bassa, intorno ai 100 mg. L’assunzione di un alimento vegetale favorisce comunque l’assunzione contemporanea di diverse classi di metaboliti nutraceutici con possibili effetti bioprotettivi sinergici

Studi clinici con vegetali ricchi in carotenoidi e flavonoidi come le brassicacee ricche in glucosinolati hanno rivelato effetti bioattivi significativi solo quando le porzioni, ingerite al giorno erano relativamente elevate: quantità che potrebbe essere difficile per un consumatore medio ingerire. Così l’interesse crescente verso l’ aumento del contenuto dei nutraceutici negli alimenti di origine vegetale può essere una strategia per aumentare il consumo di questi bioattivi con la dieta. La radiazione UV-B non solo altera le concentrazioni dei singoli metaboliti secondari ma anche cambia il profilo di tali metaboliti. Inoltre all’interno di un gruppo di metaboliti secondari come i glucosinolati o flavonoidi certi sottogruppi di glucosinolati individuali o flavonoidi glucosidici rispondono differentemente al trattamento con la radiazione UV-B. Cambiamenti sia della concentrazione dei metaboliti secondari e/o della loro composizione può sinergisticamente o antagonisticamente interferire con i livelli di altri metaboliti primari o secondari

XXXI Convegno Nazionale SICA, Napoli 16-17 Settembre 2013 DiSAAA-a Università di Pisa Frutti maturati in planta in presenza di spettro luminoso completo o con schermatura UV-B Ranieri et al. Progr. Nutrition ( 2004) Giuntini et al. JAFC (2005) Giuntini et al. JAFC (2008) Becatti et al. JAFC (2009) Calvenzani et al. Planta (2010) Lazzzeri et al. JAFC (2012) XXXI Convegno Nazionale SICA, Napoli 16-17 Settembre 2013

XXXI Convegno Nazionale SICA, Napoli 16-17 Settembre 2013 DiSAAA-a Università di Pisa CONTROLLO (PE) (PE + benzofenone) - UVB UV-B Money maker 35-40 DPA 52 DPA 56-60 DPA buccia e polpa XXXI Convegno Nazionale SICA, Napoli 16-17 Settembre 2013

XXXI Convegno Nazionale SICA, Napoli 16-17 Settembre 2013 DiSAAA-a Università di Pisa Frutti raccolti a MG o TU e maturati in post-harvest in presenza di UV-B Licopene MG TU b-carotene MG TU Luteina Carotenoidi MG TU Money maker (buccia) 42% 37% 76% 68% 58% = 55% 47% Money maker (polpa) 81% 125% = = 43% 77% L’irraggiamento UV-B incrementa la concentrazione di carotenoidi e composti fenolici anche nella polpa L’effetto della radiazione sembra indipendente dalla dose (aumenti simili o persino maggiori allo stadio TU) Fenoli MG TU Flavonoidi MG TU Flavonoli Money maker (buccia) 32% = 26% 18% 28% 16% Money maker (polpa) = = 48 = 48% = XXXI Convegno Nazionale SICA, Napoli 16-17 Settembre 2013

Formazione di composti salutari Cottura e trattamenti tecnologici? Migliore bioaccessibilità e assorbimento Formazione di composti pericolosi Degradazione di componenti salutari Sicurezza Qualità sensoriale POSITIVI NEGATIVI

CRUDI O COTTI? 3 esempi e la morale della storia Antociani del succo d’arancia rossa Carotenoidi del pomodoro Antiossidanti di zucchine, carote broccoli e carciofi

1) Antociani: in quali alimenti? Frutti rossi: derivati di cianidina e peonidina (fragole, more, mirtilli, ciliegie) Vino Rosso: Malvidina 3 glucoside Arance Rosse: Cianidina 3 glucoside e Cianidina 3 malonil-glucoside

Arance rosse: effetto del processo di trasformazione

I succhi da banco frigo contengono più o meno gli antociani di una spremuta Nei succhi di arancia a lunga conservazione il processo di sterilizzazione causa la degradazione quasi totale degli antociani Fogliano et al., 2005

2) I carotenoidi del pomodoro L’assorbimento dei carotenoidi è fortemente influenzato da fattori legati alla preparazione dell’alimento Però una volta assorbiti vengono efficientemente incorporati nei vari tessuti e rimangono a lungo nell’organismo

ASSORBIMENTO E BIODISPONIBILITA’ SANGUE alimento CAR TESSUTI linfa intestinale CAR CAR CAR CAR chilomicroni metaboliti CAR car DUODENO VLDL FEGATO micelle car VLDL Cellule mucosa intestinale LDL car car TESSUTI

Assorbimento Effetto cottura La cottura aumenta la bioaccessibilità Rottura delle cellule Dissociazione / indebolimento dei complessi proteine - carotenoidi DUODENO La cottura aumenta la bioaccessibilità I carotenoidi sono stabili al calore, quindi più cuociamo meglio è

Effetto della presenza dei grassi nell’intestino Assorbimento Effetto della presenza dei grassi nell’intestino I grassi stimolano la secrezione dei sali biliari indispensabili per la formazione delle micelle che vengono assorbite a livello dell’orletto a spazzola DUODENO micelle

Quindi…. L’assorbimento dei carotenoidi aumenta con la cottura e la presenza di grassi La formulazione e la cottura possono facilitarne l’assorbimento Vitaglione et al., 2006

BIODISPONIBILITA’ e BIOACCESSIBILITA’ La bioaccessibilità è il prerequisito per la biodisponibilità In molti casi la cottura determina un aumento della bioaccessibilità dei composti fenolici Molto dipende dal metodo di cottura In alcuni casi la degradazione termica prevale sull’aumento di bioaccessibilità

Allora per fare alimenti funzionali dalle piante dell’orto la morale della storia è… Fare in modo che gli antiossidanti siano più biodisponibili In molti alimenti vegetali (non tutti) la cottura (dipende come) può rendere bioaccessibili e (forse) biodisponibili questi composti (alcuni)

Anche questo non è del tutto vero….

The relevance of ferulic acid baseline increase Antioxidant or pro-oxidant action? Permanent increase Rondini et al., 2004

Polifenoli liberi e legati: il caso delle verdure Chu et al, JAFC 2002, 50: 6910-6916.

In che forma sono presenti i polifenoli nella frutta e nella verdura? Una frazione tra il 20 e il 50% dei fenoli delle verdure si estrae solo dopo idrolisi con NaOH 4 N. Si tratta di composti fenolici legati a pectine, arabinoxilani e polisaccaridi della parete cellulare

I polifenoli più utili potrebbero essere proprio quelli che non vengono assorbiti…. …infatti….

I fenoli legati arrivano nel colon insieme alla fibra e vengono liberati dall’azione della microflora intestinale Il lento e continuo rilascio dei composti antiossidanti nell’intestino ne può aumentare la concentrazione basale nel plasma Fogliano et al, 2008

ALIMENTI FUNZIONALI

3) Effetto della cottura sulla componente antiossidante di carote, carciofi, zucchine, broccoli Bollitura: 100 g di alimento in 500 mL di acqua non salata; Cottura al vapore: 100 g di alimento in forno combinato saturo di vapore; Frittura ad immersione: 400 g di alimento in una friggitrice con 2.2 L di olio di arachide a 170°C. Pellegrini e Fogliano, 2008

Effetto di cotture domestiche sui broccoli

Effetto di cotture domestiche sui carciofi

Effetto di cotture domestiche sui carciofi

Effetto di cotture domestiche sui broccoli