FENOLI TERPENOIDI METABOLITI SECONDARI CONTENENTI N

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1 FENOLI TERPENOIDI METABOLITI SECONDARI CONTENENTI N
VIA DELL’ACIDO SCICHIMICO TERPENOIDI VIA DELL’ACIDO MEVALONICO METABOLITI SECONDARI CONTENENTI N ALCALOIDI GLUCOSIDI CIANOGENETICI GLUCOSINOLATI AMMINOACIDI NON PROTEICI

2 Alimento Fitochimici Possibile Azione
Aglio, cipolla, erba cipollina, porro Solfuri diallilici Funzioni antitumorali Crucifere: Broccoli, cavolfiore, cavolo, kale, cavoletti di Bruxel, rapa, bok choy, kohlrabi Indoli, glucosinolati, Isotiocianati/tiocianati, tioli, indoli, glucosinolati, Isotiocianati/tiocianati, tioli Stimolazione della produzione di enzimi che degradano gli a- genti cancerogeni Solanacee: pomodori,peperone Carotenoidi (Licopene) Classe di carotenoidi protettivi nei confronti del cancro alla prostata ed altri tipi di cancro Umbrellifere: carote, sedano,prezzemolo,pastinaca, Carotenoidi, Ftalidi, Poliacetileni Funzioni antitumorali Piante composite (carciofo) Silimarina (flavolignani) Epatoprotettore Arance, limoni, pompelmo Carotenoidi, monoterpeni (limonene) Può detossificare molecole promotrici del cancro Altri frutti (uva, ciliegie, fragole, mele, anguria, melagrana) Acido ellagico, fenoli ,flavonoidi (quercetina) Funzioni antitumorali Grani, semi: Grano, fagioli, soia, orzo, avena, lino, brown rice inibitori delle proteasi Flavonoidi (isoflavoni) acido fitico Saponine Bloccano i recettori per gli ormoni che promuovono il cancro Erbe, spezie (ginger, menta rosmarino, timo, origano, salvia, basilico, tumeric, cumino finocchio) Gingerols Flavonoidi Monoterpeni (limonene) Aiutano l’attività di enzimi protettivi Radici di Licorizia tea verde Saponine triterpenoidiche Catechine Antiossidanti correlati alla bassa incidenza di tumori all’apparato gastrointestinale

3 AC CLOROGENICO AC. BENZOICI Ac. corismico AUXINE ALCALOIDI LIGNINA ISOFLAVONOIDI PROANTOCIANIDINE (tannini condensati) FLAVONOIDI

4 COMPOSTI FENOLICI Biosintesi dei composti fenolici attraverso la via dell’acido scichimico SCICHIMICO= il termine deriva dal giapponese shikimi-no-ki, il nome dell’albero dell’anice (illicum anisatum) dal quale per la prima volta è stato isolato l’acido La via dell’ acido scichimico è presente nei batteri, nei funghi e nelle piante ma è assente negli animali monogastrici per i quali è necessario introdurre attraverso la dieta gli amminoacidi aromatici essenziali fenilalanina (Phe) e triptofano (Trp). La tirosina (Tyr) viene invece sintetizzata direttamente dalla Phe. La biosintesi degli amminoacidi aromatici si può suddividere in 2 parti: la via dell’acido scichimico, che partendo dall’E4P e dal PEP porta all’acido corismico la trasformazione dell’acido corismico nei tre amminoacidi Phe, Trp e Tyr

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6 Acido corismico 1 6 FMNH2 5 2 3 4 3

7 Amminoacidi aromatici: fenilalanina e tirosina
1 2 3 4

8 Triptofano 1 3 CdRP 2 4 5

9 FENOLI SEMPLICI

10 Amminoacidi aromatici
2 1 NH3 O2 +NADPH NADP+ + H2O

11 Acool 4-idrossicinnamilico
Acido sinapico 1 Acido cinnammico S-adenosil metionina 2 Acool 4-idrossicinnamilico polimeri Alcool coniferilico x2 xn lignani lignina

12 Lignina 1 Alcool cumarilico Alcool coniferilico Alcool sinapilico
Ossidazione fenossiradicali

13 Lignina La lignina insieme alla cellulosa e alla chitina è il polimero naturale più abbondante sul nostro pianeta 1)Cinnamil-CoA:NADPH ossidoreduttasi 2) Cinnamil alcool deidrogenasi NADP+ dipendente La polimerizzazione degli alcooli cinnammici inizia dall’ossidazione del gruppo fenolico OH che da origine a dei fenossi radicali mesomerici. L’unione di questi radicali forma dei dilignoli che vengono convertiti in intermedi oligomerici i quali si uniscono per formare la macromolecola della lignina La polimerizzazione è a opera della laccasi (una ossidasi che contiene 4 atomi di Cu++) e delle perossidasi (enzimi contenenti nel sito attivo atomi di Fe). La polimerizzazione non è un processo casuale ma organizzato. Infatti gli anelli fenilici della lignina risultano allineati preferenzialmente al piano delle pareti cellulari.

14 Acido benzoico Numerosi composti derivano dall’ acido cinnammico: alcooli, esteri cumarine, flavonoidi e xantoni, acidi benzoici e fenoli semplici. L’acido salicilico ha un ruolo come regolatore endogeno della resistenza alle malattie, nella trasmissione del segnale, e in seguito a stress abiotici.

15 PATOGENO OZONO Burst ossidativo PARETE CELLULARE elicitore SOD
flusso di ioni O2 O2-. H2O2 etilene NADPH ossidasi PLASMALEMMA recettore CITOSOL fosforilazione delle proteine recettore alterazione dello stato redox H2O2 Segnali secondari: etilene, acido jasmonico, Attivazione di fattori di trascrizione fosforilazione delle proteine HR SAR acido salicilico Espressione di geni di difesa Ridisegnato da Yang et al., 1997

16 Acidi fenolici • Precursore di aspirina • Antinfiammatorio
• ACIDI IDROSSIBENZOICI Acido ellagico, gallico e salicilico • Precursore di aspirina • Antinfiammatorio • Antitumorale •

17 Cumarine R=OH, umbelliferone 5 4 6 3 R-- 7 2 8 1

18 Furanocumarine preniltransferasi monoossigenasi Psoralene sintasi

19 PSORALENI Il sedano normalmente non contiene furanocumarine lineari come gli psoraleni ma ne conterrà se va incontro a infezione da Sclerotinia sclerotiorum suo parassita naturale che induce come reazione la sintesi di queste sostanze. Gli agricoltori che toccano queste piante infette diventano sensibili alla luce UV e soffrono di una forma di scottatura solare chiamata fotofitodermatite. Anche il prezzemolo contiene quantità significative di psoralene bergaptene ecc.

20 Sono composti fenolici che contengono due anelli benzenici separati da un ponte di etano o di etene derivano dalle vie dello scichimato e malonato. Funzionano come fitoalessine e da regolatori di crescita. Stilbeni Acido cinnammico Acido cumarico (resveratrolo) Nelle epatiche è presente l’acido lunularico che era ritenuto il sostituente dell’acido abscissico. Gli stilbeni vengono prodotti a partire dagli stessi substrati dei calconi cioè dal cinnamil CoA e dal malonil CoA, per opera della stilbene sintasi.

21 UVA (vitis vinifera) 0,02-0,1 0,005-0,02 0,2-0,5 1-5 4-7 (semi)
CLASSI Sostanze più comuni Localizzazione nella bacca Concentrazione (mg/Kg peso fresco bacca) Acido cinnammico Cumarico, caffeico, esteri dell’acido tartarico Mesocarpo, pericarpo 0,02-0,1 stilbeni resveratrolo pericarpo 0,005-0,02 flavonoli Quercitina, mirecitina 0,2-0,5 antocianine Cianidina, peonidina, delfinidina, petunidina, malvidina, (glucosidi) Pericarpo (uva rossa) 1-5 proantocianidine Catechina, gallocatechina, epicatechina, epigallocatechina (presenti come monomeri o polimeri) Pericarpo e tegumenti del seme (solo catechina e epicatechina) 4-7 (semi) 2-6(pericarpo, più elevato nell’uva rossa)

22 Ubichinoni I chinoni sono molecole molto diffuse nel regno vegetale, fra i funghi e i licheni. Si dividono in p-chinoni e o-chinoni, più rari. Cinque strutture di base , o- e p-benzochinoni, o- e p-naftochinoni e p-antrachinoni sono quelle più frequenti. Si possono formare da svariati precursori. L’acido 1,4-diidrossinaftoico è il precursore della vitamina K.

23 Antrachinoni

24 FENOLI COMPLESSI I FLAVONOIDI

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26 Flavonoidi prodotti dal fagiolo dall’occhio in risposta a infezione da patogeni

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28 I FLAVONOIDI Sono composti ampiamente distribuiti nelle piante e formati da due anelli aromatici uniti da un ponte a tre atomi di carbonio. Derivano dalla fenilalanina e dal malonil-CoA (attraverso la via degli acidi grassi). Presentano molti gruppi -OH su strutture ad anello che conferiscono loro proprietà antiossidanti come donatori di H o di elettroni (basso P.redox), possono fungere da chelanti di metalli e da quencers. Sono particolarmente utili all’uomo sia per i loro impieghi in medicina sia per i loro effetti sull’ecosistema agricolo perchè permettono associazioni simbiontiche sia con le micorrize che con i batteri azoto fissatori, entrambe importanti in quanto influenzano direttamente sia la nutrizione azotata che quella fosforica delle piante. I flavonoidi assorbono fortemente la radiazione UV e il loro accumulo nell’epidermide delle foglie ne suggerisce una funzione specifica di protezione dal danno che queste radiazioni causano al DNA delle cellule. I flavonoidi giocano un ruolo essenziale anche nello sviluppo del polline e si ritiene che possano formare un gradiente di concentrazione all’interno del pistillo per guidare il tubetto pollinico verso il suo bersaglio: l’ovulo. Polimeri di flavonoidi: i tannini condensati possono contribuire alla struttura della pianta ma soprattutto alla difesa da attacchi di patogeni. Esistono sei classi principali di flavonoidi: i calconi, i flavanoni, i flavoni, i flavonoli, le antocianidine e gli isoflavoni. I flavonoli sono tra i più importanti flavonoidi relativamente all’attività biologica e la presenza di più geni della FLS in Arabidopsis può significare un meccanismo di controllo del tipo e delle quantità di flavonoli nei differenti tessuti e in risposta a differenti pressioni ambientali.

29 Classi dei FLAVONOIDI 3’ 4’ 2’ B 8 7 5’ A C 2 6’ 6 3 5 4 3
antocianidine isoflavoni

30 Metabolismo dei fenilpropanoidi

31 CHS= Calcone sintasi C4H= Cinnammato-4-idrossilasi CHI= Calcone isomerasi CHR= Calcone reduttasi 4CL= 4-cumaroil:CoA-ligasi DFR= diidroflavonol 4-reduttasi DMID= 7,29-diidrossi,4,9-metossiisoflavanol deidratasi F3H= flavanone 3-idrossilasi FSI e FSII= flavone sintasi F3,9H= flavanoid 3,9-idrossilasi F3,9,5,9H= flavonoid 3,9,5,9 idrossilasi IOMT= isoflavone O-metiltransferasi IFR= isoflavone reduttasi I2,9H= isoflavone 2,9-idrossilasi IFS= isoflavone sintasi LDOX= leucoantocianidina diossigenasi LCR= leucoantocianidina reduttasi OMT= O-metiltransferasi PAL= Fenilalanina ammonio liasi RT ramnosiltransferasi STS= stilbene sintasi UFGT= UDPG flavonoid glucosil transferasi VR= vestitone reduttasi

32 CHI (DHK) F3H FLS F3’5’H DIIDROFLAVONOLI F3’H F3’5’H Flavonoidi

33 La biosintesi degli acidi grassi

34 L’acetil-CoA è la molecola di base sia per la sintesi di malonil-CoA, catalizzata dall’ACCasi, che per le reazioni di condensazione che danno inizio all’allungamento della catena. AcetilCoA carbossilasi

35 AcetilCoAcarbossilasi
Calconi AcetilCoAcarbossilasi CHS Il meccanismo di allungamento della catena (ad opera della CHS) è simile a quello che avviene durante la sintesi degli acidi grassi. Il meccanismo di ciclizzazione non si sa se avviene spontaneamente o se è catalizzata da una ciclasi specifica. Avviene una serie di riduzioni dei gruppi chetonici ad alcoolici secondari

36 Flavanoni giallo Flavanone incolore

37 Nell’uomo l’ingestione media quotidiana si aggira intorno a 1g a persona. In media il 5% dei flavonoidi viene assunto come quercitina. : (flavanone) mg/kg aglio cavolo broccoli F3H Antocianidine FS 4-16 mg/l vino rosso thè fermentato  thè verde Canferolo (flavonolo) F3’H La quercitina e la miricetina hanno effetti antiossidanti più pronunciati Rutina FS (flavonolo) F3’5’H FS (flavonolo)

38 DFR Antocianidina 3GToUFGT Metaboliti colorati
Occorrono almeno altri tre enzimi per trasformare i driidroflavonoli incolori in antocianidine e antocianine colorate I colori rosso porpora e blu di molti fiori e il colore rosso della maggior parte delle foglie autunnali e dei frutti dipendono dalle antocianidine 5 3 DFR Antocianidina Antocianidin sintasi 3GToUFGT Metaboliti colorati

39 I FLAVONOIDI Tutti gli enzimi coinvolti nel pathway di sintesi dei flavonoidi eccetto la flavonol- sintasi FLS, che è codificata da 6 geni, sono codificati da una singola coppia di geni. Gli enzimi della via dei fenilpropanoidi funzionano probabilmente come complessi multienzimatici che facilitano il diretto trasferimento e la canalizzazione di intermedi tra i diversi siti attivi. Si verifica quindi una competizione fra i vari branch points all’interno di queste vie, gli intermedi sono altamente reattivi e potenzialmente tossici e le massime concentrazioni di questi intermedi sono molto basse. Questa organizzazione è legata alla necessità per queste vie metaboliche di rispondere velocemente ai segnali esterni ed interni per cambiare le quantità e/o i tipi di prodotti finali che devono essere sintetizzati. Gli enzimi PAL, CHI e UFGT sono localizzati nel citosol e sono debolmente associati con il lato citoplasmatico del reticolo endoplasmico. Recenti esperimenti sembrano indicare che ci sia una diretta associazione tra gli enzimi CHS, CHI, F3H e DFR, alcuni degli enzimi funzionerebbero da ancoraggio sulle membrane per gli altri enzimi. La destinazione finale dei flavonoidi è il vacuolo o la parete cellulare. Il trasporto di questi metaboliti richiede la presenza o della glutatione-S-transferasi (GST) e di una pompa ATPasica appartenente alla famiglia dei trasportatori.

40 PROPRIETA’ DEI FLAVONOIDI
La glicosilazione dei flavonoidi rende le molecole meno reattive verso i radicali liberi e più solubili in acqua, permettendone così l’immagazzinamento nel vacuolo. Lo zucchero di solito coinvolto nella formazione del glicoside è il glucosio, sebbene anche il galattosio, ramnosio e xilosio talvolta siano presenti nella molecola. L’attività antiossidante dei flavonoidi deriva dalle seguenti proprietà: reattività come donatori di H o elettroni (basso potenziale di ossido-riduzione) capacità della forma radicalica di risultare stabilizzata grazie alla presenza della delocalizzazione elettronica dell’anello aromatico capacità di chelare metalli impedendo ad essi di agire come catalizzatori I polifenoli mostrano avere una struttura chimica ideale per neutralizzare i radicali e risultano avere una efficacia antiossidante maggiore in vitro rispetto alla vitamina C ed E.

41 Le strutture chimiche che conferiscono ai flavonoidi maggiori proprietà antiossidanti sono:
1 il gruppo orto 3’-4’ diidrossilico nell’anello B 2 il gruppo 5,7 diidrossilico nell’anello A 3 il doppio legame 2,3 in combinazione con il gruppo chetonico in 4 e il gruppo idrossilico in 3 nell’anello C Modificazioni di questi gruppi e glicosidazioni diminuiscono l’attività antiossidante delle molecole. Per quanto riguarda la chelazione dei metalli i due punti di attacco dei metalli di transizione sono i gruppi O-difenolici in posizione 3’,4’ nell’anello B, il gruppo 4-chetonico e 3-idrossilico o, 4-chetonico e 5-idrossilico nell’anello rispettivamente C e A dei flavonoli. 3’ 4’ B 2 A C 5 3

42 Potenziale di riduzione 0.72
QUERCITINA EPICATECHINA Potere antiossidante 4.7 2.4 0.57 Potenziale di riduzione * CANFEROLO ESPERITINA Potere antiossidante Potenziale di riduzione Potere antiossidante Potenziale di riduzione *Potenziale di riduzione= capacità di strappare elettroni (riducendosi) dalle altre molecole ossidandole

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44 I cumaronocromi rappresentano solo una piccola subclasse di flavonoidi naturali. Presentano un secondo anello eterociclico ma il legame etere si forma tra il C2 e il C2’. Fungono da fitoalessine. I rotenoidi sono una classe di isoflavonoidi caratterizzata dall’inserzione di un altro atomo di C a formare un anello eterociclico. Fungono da insetticidi. I neoflavonoidi sono composti O-eterocicli, isomeri degli isoflavonoidi. Sono sostanze ittiotossiche con azione biologica marcata CUMAROCROMI NEOFLAVONOIDI ROTENOIDI

45 I FLAVONOIDI negli alimenti

46 Flavonoidi presenti negli alimenti
Composto Alimenti enina uva nera , vino rosso rutina cipolla, mela, uva, broccoli, tè miricetina uva, resveratrolo uva nera, vino cianidina uva, lamponi, fragole delfinidina melanzane quercetina kemferolo indivia, broccoli, tè Composto Alimenti epicatechina uva nera, vino rosso naringenina buccia degli agrumi taxifolina agrumi tangeretina tirosolo olivo epigallocatechina tè luteolina limone, olive, sedano crisina buccia della frutta apigenina sedano, prezzemolo

47 Flavonoidi come fitochimici alimentari
Scavengers di specie ossidanti quali l’anione superossido (O2-. ), radicale idrossilico (OH.) o i radicali perossilici e quencers dell’ossigeno singoletto (1O2). Stabilizzano le membrane diminuendone la fluidità posizionandosi nel loro core idrofobico riducendo la fluidità delle membrane in questa regione. Attività antiossidante dei flavonoidi La quercitina, il kaemferolo, la catechina e la taxifolina sopprimono la citotossicità dell’ O2-. e dell’ H2O2 nelle cellule V79 di criceto; le concentrazioni a cui i due flavonoli risultano attivi sono al di sotto di 5 µM, mentre concentrazioni più elevate di catechina e di taxifolina sono necessarie per prevenire la tossicità dell’ H2O2 In USA la composta di ciliegie viene incorporata nei prodotti a base di carne per evitare fenomeni di rancidità per la presenza di antocianidine: cianidina e il suo 3-glucoside, 3-rutinoside e 3-(2-rutinoside) principali costituenti antiossidanti con attività comparabile a quella del tert-butilidrochinone e dell’idrossitoluene butilato (composti di sintesi) e superiore alla vitamina E alla concentrazione di 2 µM.

48 Flavonoidi e malattie cardio-vascolari
Flavonoidi antiossidanti sono presenti nella frutta, nei vegetali nel thè e nel vino ed hanno la capacità di inibire l’ ossidazione delle proteine a bassa densità (LDL). In studi in vitro con costituenti fenolici del vino rosso è stato trovato che essi inibivano l’ossidazione catalizzata dal rame delle LDL. In molti paesi una alta assunzione di grassi saturi è fortemente correlata ad un’alta mortalità per disturbi cardiaco-coronarici, ma fanno eccezione alcune regioni della Francia: il cossiddetto “PARADOSSO FRANCESE”. Tale anomalia è stata messa in relazione con un consumo regolare di vino rosso all’interno della dieta, il quale contiene molti più fenoli del vino bianco in quanto tali composti vengono prevalentemente a trovarsi nella buccia degli acini, normalmente rimossa per la produzione di vino bianco.

49 Composti fitochimici • Antiossidante • Antitumorale • Antitrombotica
Difesa da virus, batteri, funghi Scala ORAC misura il potere antiossidante 1° Cacao 2° Thè 3° Prugne secche • Antiossidante • Antitumorale • Antitrombotica • Immunostimolante • Vasodilatatrice • Ipocolesterolemizzante

50 Inibiscono l’aggregazione piastrinica (effetto antitrombotico)
Flavonoidi e patologie umane Flavonoidi antiossidanti sono presenti nella frutta, nei vegetali, nel thè e nel vino ed hanno la capacità di inibire l’ ossidazione delle lipoproteine a bassa densità (LDL*). Comunque l’assimilazione dei flavonoidi dal tratto gastrointestinale, in particolare delle forme glicosidiche è solitamente piuttosto basso. In studi in vitro con costituenti fenolici del vino rosso è stato trovato che essi inibivano l’ossidazione catalizzata dal rame delle LDL (riducendo le piastre arterioscleriche). Inibiscono l’aggregazione piastrinica (effetto antitrombotico) Promuovono la vasodilatazione (effetto ipotensivo e antiritmico) Modificano la sintesi degli eicosanoidi (effetti anti-ipertensivi e anti-infiammatori) Attività antivirale soprattutto nei confronti del virus responsabile dell’immunodeficienza umana (HIV) responsabile dell’AIDS. I flavonoidi sono capaci di rigenerare l’acido ascorbico (vitamina C) il quale a sua volta rigenera la vitamina E. *LDL portano il colesterolo dal fegato ai tessuti periferici dove sono presenti gli LDL-receptors HDL portano il colesterolo dalla periferia al sangue

51 % inibizione ossidazione LDL
PRINCIPALI FUNZIONI Flavonoidi antiossidanti sono presenti nella frutta, nei vegetali nel thè e nel vino ed hanno la capacità di inibire l’ossidazione delle proteine a bassa densità (LDL). In studi in vitro con costituenti fenolici del vino rosso è stato trovato che essi inibivano l’ossidazione catalizzata dal rame delle LDL. % inibizione ossidazione LDL

52 Inibiscono l’aggregazione piastrinica (effetto antitrombotico)
PRINCIPALI FUNZIONI Inibiscono l’aggregazione piastrinica (effetto antitrombotico) Promuovono la vasodilatazione (effetto ipotensivo e antiritmico) Modificano la sintesi degli eicosanoidi (effetti anti-ipertensivi e anti-infiammatori) Attività antivirale soprattutto nei confronti del virus responsabile dell’immunodeficienza umana (HIV) responsabile dell’AIDS. I flavonoidi sono capaci di rigenerare l’acido ascorbico (vitamina C) il quale a sua volta rigenera il tocoferolo (vitamina E). ac. ascorbico tocoferolo

53 NARINGINA Tipica della buccia di pompelmo (Citrus paradisi), come la neoesperidina dall’arancia amara (Citrus aurantium) sono glicosidi flavanonici estremamente amari. La loro conversione in diidrocalconi per idrogenazione in soluzione alcalina produce un notevole cambiamento nel loro sapore poiché diventano estremamente dolci volte più dolci dello zucchero. Questi ed altri diidrocalconi sono stati studiati come agenti dolcificanti non zuccherini.

54 QUERCITINA (2-(3,4-diidroxifenil)-3,5,7-triidroxi-4H-1-benzopiran-4-one )
Appartiene al gruppo dei polifenoli conosciuti come flavonoidi e alla sottoclasse dei FLAVONOLI La QUERCITINA Si trova soprattutto nelle CIPOLLE, VINO ROSSO, THE’ VERDE. Si trova nelle piante come aglicone o come glucoside (coniugata a un carboidrato). La quercitina di per sé è insolubile in acqua. I carboidrati coniugati hanno molta più solubilità. I coniugati della quercetina sono: RUTINA conosciuta come quercetina-3-rutinoside THUJIN conosciuta come quercetina-3-L-ramnoside o 3-ramnosilquercetina Le cipolle contengono coniugati di quercetina e la isoramnetina carboidrato

55 QUERCITINA. Proprietà e farmacologia
PROPRIETA’: antiossidante, antiinfiammatorio, antivirale, immunomodulatorio, anticanceroso e gastroprotettivo. Può avere attività antiallergica e nella prevenzione delle complicazioni secondarie del diabete. MECCANISMO DI AZIONE: inibisce la perossidazione dei lipidi (effetto come antiulceroso e gastroprotettivo) In vitro inibisce la degranulazione dei mastociti, dei basofili e neutrofili (effetto antiinfiammatorio, anti-allergico e immunomodulante). Inibisce la tirosina kinasi, la sintasi dell’ossido nitrico Il meccanismo anti-virale e anticanceroso non è ancora conosciuto FARMACOKINESI: Circa il 25% di una dose ingerita è assorbita dall’intestino tenue ed è trasportata al fegato via circolazione portale. E’ strettamente legata all’albumina nel plasma. Picchi di quercitina nel plasma si trovano da 10 min a 7 h dopo l’ingestione e l’eliminazione di circa la metà è approssimativamente a 25 ore. Per i coniugati glicosidici ciò che rappresenta il principale determinante per il suo assorbimento è la natura dello zucchero. Per es la quercitina glucoside è assorbita dall’intestino tenue mentre la quercitina rutinoside è assorbita dal colon dopo rimozione del carboidrato tramite enzimi batterici.

56 RUTINA E’un flavonoide glicosidico della classe dei FLAVONOLI composto dalla quercitina e dal disaccaride rutinosio. Si trova in diverse piante come nel GRANO SARACENO (Fagopyrum esculentum), la cui farina viene usata per diversi scopi, nel THE’ NERO e nelle MELE (buccia). E’ il flavonoide maggiormente rappresentato nel pomodoro. E’ una sostanza solida, di giallo pallido in apparenza e debolmente solubile in acqua. E’ comunque più solubile in acqua che il suo aglicone quercitina. Glucosio+Ramnosio

57 RUTINA PROPRIETA’: antinfiammatoria, antiossidante, anticancerogena, antitrombotica, citoprotettiva e vasoprotettiva. MECCANISMO DI AZIONE: spazza via i radicali superossido può chelare gli ioni metallici (come i cationi ferrosi che sono coinvolti nella reazione di Fenton che genera specie attive dell’ossigeno) modula il burst ossidativo dei neutrofili la sua azione in vivo è legata al suo aglicone quercitina nella quale è metabolizzata in seguito a ingestione. FARMACOKINESI: solo i17% di una dose ingerita è assorbita. L’assorbimento appare avvenire soprattutto a livello del colon senza la metà glucosidica staccata da parte degli enzimi della flora batterica intestinale a formare la quercitina che viene trasportata al fegato via circolazione portale

58 Acidi fenolici Fitoestrogeni • Precursore di aspirina
• ACIDI IDROSSIBENZOICI Acido ellagico, gallico e salicilico • Precursore di aspirina • Antinfiammatorio • Antitumorale Fitoestrogeni • Isoflavoni (soia) • Comestani (cavolini di Bruxelles) • Lignani (cereali) (enterodiolo, enterolattone) • I principali sono dei polifenoli Controllo di vampate e tono umore

59 polifenoli glucosilonati carotenoidi
isoflavoni flavonoidi flavoni flavonoli acidi fenolici polifenoli antocianine stilbeni flavanoli flavanoni lignani glucosilonati fitoestrogeni carotenoidi

60 Fitoestrogeni Il Working Group on Phytoestrogens and Health della Food Standard Agency ha definito con il termine fitoestrogeni “Ogni sostanza vegetale o metabolita che induce risposte biologiche nei vertebrati e può mimare o modulare le azioni degli estrogeni endogeni mediante legame ai recettori degli estrogeni”

61 Sono state identificate oltre 300 piante ad attività estrogenica, di queste solo poche sono commestibili. Ubiquitari nel mondo vegetale, si trovano in concentrazioni elevate nella soia e in quantità inferiori in molti tipi di frutta, verdure e cereali integrali.

62 Chimicamente possono essere classificati:
Pterocarpani Medicarpina

63 lignani cumestani prenilflavonoidi isoflavoni
Costituiscono la principale fonte di fitoestrogeni per la popolazione occidentale. Sono presenti in quasi tutti i cereali integrali (riso,mais), in svariati tipi di frutta e nei semi di sesamo e di lino con le più alte concentrazioni. lignani cumestani Si formano prevalentemente durante i processi di germinazione. Il cumestrolo è il principale composto presente nei germogli di fagioli, nei cavoli di Bruxelles e nei semi di girasole. prenilflavonoidi Sono i composti ad attività estrogenica più elevata. Si trovano nel luppolo. isoflavoni

64 Isoflavoni I principali composti presenti nelle piante sono:
genisteina; daidzeina; gliciteina; biocanina A; formononetina. Si trovano principalmente nei legumi come glucosidi. I semi di soia (Glicine max) e i suoi prodotti costituiscono un’ottima fonte dietetica di isoflavoni, sono soprattutto ricchi di genisteina e daidzeina e in minor misura di gliciteina; invece la biocanina A e la formononetina sono state trovate specialmente nel trifoglio e nei germogli di erba medica. Si trovano anche in altre leguminose quali lenticchie, fagioli, piselli, fave, ceci e nei cereali integrali come grano, riso, orzo, segale e avena ( mg/100g).

65 Isoflavoni, isoflavanoni, isoflavani
C B Gli isoflavanoni sono più rari degli isoflavoni. Alcuni di questi composti sono antibiotici. La riduzione degli isoflavanoni porta alla formazione degli isoflavani che agiscono nelle leguminose come fitoalessine.

66 Metabolismo dei fenilpropanoidi

67 Isoflavonoidi Pterocarpani CHS CHI C4 C2’

68 Sono un gruppo di O-eterocicli di isoflavonoidi e rappresentano il secondo grande gruppo di isoflavonoidi Derivano dallo scheletro di base degli isoflavonoidi tramite un legame etere tra il C4 e il C2’. Si tratta di fitoalessine delle Leguminose che vengono sintetizzate a seguito di infezione fungina o di stimolazione antibiotica. L’isoflavone DAIDZEINA ha attività estrogenica sufficiente ad influenzare la riproduzione degli animali da pascolo (FITOESTROGENI)

69 Contenuto di isoflavoni totali in alcuni alimenti
e apporto con la dieta per porzione  Alimento Isoflavoni (totale) (mg/100 g) mg per porzione media (g) __________________________________________________________________________________________________________________________________ Soia semi (60) Tofu (130) Soia farina (20) Soia proteine testurizzate (40) Soia latte (100) Miso (18) Soia formaggio (40) Tofu yogurt (120) Soia salsa (5) Piselli sgranati (40) Reinli K. And Block G. Nutr Cancer 26: (1996)

70 con elevate assunzioni di fitoestrogeni:
Gruppi di popolazione con elevate assunzioni di fitoestrogeni: vegetariani e vegani (isoflavoni e lignani); particolari gruppi etnici come Giapponesi e Cinesi (isoflavoni); consumatori di alimenti a base di soia (isoflavoni); consumatori di integratori con fitoestrogeni.

71 SOIA (Glycine max; Leguminose)
ISOFLAVONOIDI danno una certa protezione verso i tumori dipendenti dagli estrogeni come il cancro al seno diminuendo la disponibilità dell’ormone naturale. Semplici isoflavoni, come la daidzeina, e cumestani come il cumestrolo da erba medica e trifoglio (Trifolium sp.) hanno attività estrogenica sufficiente ad influenzare la riproduzione degli animali da pascolo e sono detti fitoestrogeni. Queste molecole planari imitano la forma e la polarità dell’ormone steroideo estradiolo. Per questo è necessario limitare il consumo di foraggio da leguminose da parte di questi animali o in alternativa scegliere varietà con basso contenuto in isoflavonoidi.

72 SOIA (Glycine max; Leguminose)
E’ coltivata in maniera intensiva negli Stati Uniti, in Cina, in Giappone ed in Malesia come pianta alimentare. I semi sono utilizzati: per la loro farina altamente proteica, per un olio commestibile (% nei semi: 18-20, acidi grassi: oleico 35-40%, linoleico,, %, palmitico 7-14%, stearico 1-5%,  -linolenico 4-11%) per il latte senza lattosio Recentemente l’impiego della farina come sostituto della carne si sta diffondendo. La salsa di soia è ottenuta dalla fermentazione della soia.

73 SOIA (Glycine max; Leguminose)
STEROLI : I semi contengono circa lo 0.2% di : Stigmasterolo (circa il 20%) (utilizzato insieme al sitosterolo nella sintesi parziale di composti steroidei per uso farmacologico) FIG pag 236 Sitosterolo (circa il 50%) Campesterolo (circa il 20%) Nei semi il 40% degli steroli è in forma libera, il rimanente è sotto forma di glicoside o di estere di acidi grassi. L’olio è estratto con n-esano dai semi ridotti a scaglie e seccati. Gli steroli possono essere isolati dall’olio attraverso una idrolisi basica, come sottoprodotto della manifattura del sapone costituendo la parte lipidica non saponificabile.

74 Genisteina blocca il fattore di trascrizione si lega al DNA Stress elevati livelli di testosterone nutriti con soia per 24 mesi riduzione dal 30% al 3% di cancro prostatico • Subunità proteica 7S della soia Attivano recettori per LDL • Lignani Inibiscono Colesterolo 17-idrossilasi

75 Fucofuroetolo, un florotannino estratto da Eisenia arborea
TANNINI Fucofuroetolo, un florotannino estratto da Eisenia arborea

76 Catechine e antocianidine
Tannini Catechine e antocianidine

77 I tannini presenti nelle piante superiori sono molecole fenoliche ad alto peso molecolare in grado di formare complessi sia con zuccheri che con proteine. Proprio questa capacità dei tannini di legare le proteine è stata sfruttata fin dai tempi remoti dall’uomo per la concia del pellame. Nelle piante superiori i tannini sono rappresentati da due gruppi di polimeri: i tannini idrolizzabili e i tannini condensati. Esiste una terza classe di tannini esclusiva delle alghe brune (come Eisenia, Fucus, Laminaria, ecc), rappresentata dai florotannini, costituiti da unità di floroglucinolo. I tannini contribuiscono al gusto amaro di alcuni cibi come il thè, il caffè e il vino a cui danno caratteristiche astringenti.

78 TANNINI IDROLIZZABILI

79 TANNINI IDROLIZZABILI
Gruppo esaidrossidifenolico Più frequenti in natura rispetto ai gallotannini Lattone corrispondente

80 TANNINI CONDENSATI o proantocianidine
Sono poliflavonoidi formati da catene di unità di flavan-3-oli. Le classi più frequenti sono le procianidine costituite da catene di catechine e/o epicatechine con legame 4-6 o 4-8. Man mano che aumenta il peso molecolare delle procianidine aumenta anche la loro capacità di precipitare le proteine, la loro astringenza al palato e il loro grado di insolubilità Può trimerizzare e formare un tannino condensato

81 I tannini condensati, o proantocianidine, sono dei poliflavonoidi formati da catene di unità di flavan-3-oli. Le classi più frequenti di proantocianidine sono le procianidine, costituite da catene di catechine e/o epicatechine con legame 4-6 o 4-8. Le proantocianidine derivano dalla via biosintetica che produce i flavonoidi e i passaggi cruciali sono rappresentati da una a–ossidrilazione del C3 per formare la (2R, 3S)-diidroquercetina. Questo composto viene poi ridotto da una reduttasi NADPH dipendente per formare il flavan-3,4-diolo epicatechin-4a-olo, che viene ulteriormente ridotto a formare il composto flav-3-en-3-olo. Una terza riduzione porta alla formazione di un carbocatione intermedio che a seguito di un’altra riduzione genera l’epicatechina, mentre per ossidazione dà origine alla cianidina. Anche se non ancora definitivamente dimostrato pare che la catechina derivi da riduzioni successive della (2R, 3R) diidroquercetina. I flavan-3,4-dioli sono molto reattivi e condensano (presumibilmente tramite l’azione catalitica di alcuni enzimi non ancora identificati) fra loro o con flavan- 3-oli per dare origine ad oligomeri o polimeri di procianidine. Man mano che aumenta il peso molecolare delle procianidine aumenta anche il loro grado di insolubilità e la loro capacità di precipitare le proteine e la loro astringenza al palato.

82 UVA (vitis vinifera) 0,02-0,1 0,005-0,02 0,2-0,5 1-5 4-7 (semi)
CLASSI Sostanze più comuni Localizzazione nella bacca Concentrazione (mg/Kg peso fresco bacca) Acido cinnammico Cumarico, caffeico, esteri dell’acido tartarico Mesocarpo, pericarpo 0,02-0,1 stilbeni resveratrolo pericarpo 0,005-0,02 flavonoli Quercitina, mirecitina 0,2-0,5 antocianine Cianidina, peonidina, delfinidina, petunidina, malvidina, (glucosidi) Pericarpo (uva rossa) 1-5 proantocianidine Catechina, gallocatechina, epicatechina, epigallocatechina (presenti come monomeri o polimeri) Pericarpo (DP=33) e tegumenti del seme (solo catechina e epicatechina DP media=9) 4-7 (semi) 2-6(pericarpo, più elevato nell’uva rossa) (tannini condensati)

83 Stilbeni (soprattutto resveratrolo)
fenilalanina PAL Acido cinnammico C4H Acido p-cumarico Esteri cinnammici C(Co)OMT 4CL 4-cumaroil-CoA Stilbeni (soprattutto resveratrolo) CHS StSy Geni clonati totalmente o parzialmente in vite Naringenina-calcone CHI Geni clonati in altre piante ma non in vite Naringenina flavanone ? Geni non ancora clonati F3H flavonoli Diidroflavanolo DFR FLS 2,3-trans pro-antocianidine Leucoantocianidina Tannini condensati CE ? LDOX LAR Antocianidina 2,3-cis proantocianidine UFGT BAN (UDP-glucosio:flavonoide 3-O-glucosiltransferasi) Antocianina

84 CAFFE’ THE’

85 Inibisce recettore tirosin-chinasi
Polifenoli vasodilatatrice antitrombotica • Vitamina P (permeabilità) • Proteine • Omega 3 • Ferro • Lecitina • ISOFLAVONI Genisteina Daidzeina Biocanina Emulsiona i grassi impedendo che si depositino Effetto astringente • TANNINI Proantocianidine Inibisce recettore tirosin-chinasi Regola angiogenesi Attiva aggregazione piastrine

86 Acidi idrossicinnammici (ug ml-1)
Contenuto in antiossidanti nel succo di arancia (Rapisarda et al ) Succo di arancia Fenoli totali (ug ml-1) Flavanoni (ug ml-1) Acidi idrossicinnammici (ug ml-1) Acdo ascorbico (ug ml-1) Antocianine (ug ml-1) Moro I MoroII Moro III Moro IV Tarocco I Tarocco II Tarocco III Tarocco IV Tarocco V Sanguinello I Sanguinello II Sanguinello III Valencia late Washington navel 674 866 995 1147 387 907 1090 569 470 382 561 603 488 361 97 167 222 278 1 70 99 4 20 6 41 53 - 260 355 422 444 179 167 150 180 171 186 285 300 244 202 63 60 140 135 38 70 91 87 66 46 73 92 57 33 500 470 480 510 570 781 752 691 515 535 490 577 417

87 Acido clorogenico Acido caffeico

88 Acido Clorogenico L’acido clorogenico è un prodotto fenolico naturale isolato in foglie e frutti di piante dicotiledoni. E’ un importante componente del metabolismo vegetale e anche un potente antiossidante e un inibitore dell’attività di proliferazione tumorale esercitata dagli esteri del forbolo. Chimicamente è un estere dell’acido caffeico e costituisce il principale composto fenolico nel caffè; la quota di assunzione giornaliera in un bevitore di caffè di acido clorogenico si attesta intorno a 0,5-1 g.

89 L’acido clorogenico e l’acido caffeico esercitano la loro attività antiossidante in vitro ed è probabile che possa contribuire positivamente alla prevenzione di patologie cardiovascolari ed anche in studi in vivo si è visto che la somministrazione di acido clorogenico riduce sensibilmente i livello di glucosio nel sangue. Inoltre l’acido clorogenico possiede attività antibatterica ed antivirale nonché una relativamente bassa tossicità e effetti collaterali quasi nulli.

90 Per tutte queste caratteristiche l’acido clorogenico trova applicazione non solo in ambito farmaceutico ma anche alimentare (come additivo) nonché cosmetico

91 Il quantitativo di acido clorogenico e caffeico disponibile ad esercitare attività antiossidante in vivo è in funzione dell’assorbimento da parte dell’intestino. E’ stato recentemente dimostrato che l’uomo assorbe circa il 33% dell’acido clorogenico ingerito e circa il 95% della quota di acido caffeico assunto. Uno studio sul metabolismo dell’acido clorogenico nell’uomo ha dimostrato che l’acido clorogenico non assorbito che raggiunge il colon è idrolizzato ad acido caffeico dalla microflora del colon; a seguito della deidrossilazione da parte di questa microflora, dell’assorbimento e del successivo metabolismo a livello del fegato si forma acido benzoico che viene successivamente coniugato alla glicina per formare acido ippurico. Sotto tale forma viene escreto con le urine circa la metà dell’acido clorogenico ingerito.

92 Tostatura del caffè Fa aumentare moltissimo la capacità antiossidante, anche già con una tostatura di soli 10 minuti Si può quindi concludere che il caffè possiede una attività antiossidante in vitro più alta di qualsiasi altra bevanda, sia per sua composizione naturale sia per effetto di processi artificiali quali la tostatura

93 Derivati del triptofano:
Auxine FITOALESSINE GLUCOSINOLATI

94 LIQUIRIZIA La liquirizia è il rizoma essiccato e non decorticato o anche la radice dell’erba perenne Glycyrrhiza glabra (Leguminose). La maggior parte viene importata sotto forma di estratto essiccato, ottenuto per trattamento con acqua e successiva evaporazione del solvente. Il suo gradevole sapore è dovuto alle saponine. Il composto più importante idrosolubile è la glicirrizina: una miscela di sali di K+ e di Ca++ dell’acido glicirrizico che è un diglucoronide dell’aglicone acido glicirretico. (Flavanone)

95 Il colore giallo brillante della radice è dovuta ai flavonoidi (flavanoni) (1-1.5%) tra cui la liquirizina e l’isoliquirizina e ai loro corrispondenti glicosidi. Nella radice sono presenti anche notevoli quantità di zuccheri (5-15%) glucosio e saccarosio. La glicirizzina è volte più dolce del saccarosio, è stata utilizzata per mascherare il sapore di certi farmaci. Attualmente la principale applicazione è nel trattamento della sintomatologia dolorosa dell’ulcera peptica.

96 GLUCOSINOLATI Classe di composti organici contenenti zolfo, azoto e glucosio Struttura base dei glucosinolati Glucorafanina Sono sintetizzati a partire da alcuni amminoacidi metionina fenilalanina tirosina triptofano

97 Fitoalessine indoliche
Le fitoalessine sono composti a basso peso molecolare di diversa natura chimica che vengono sintetizzati dalle piante in risposta ad infezioni. Nelle brassicacee (colza e senape) le fitoalessine sono sostituite con S e N In Arabidopsis alcuni batteri inducono risposte ipersensibili con produzione di camalexina che inibisce la crescita del patogeno.

98 Glucosinolati indolici

99 FATTORI ANTINUTRIZIONALI

100 CEREALI: FATTORI ANTINUTRIZIONALI
I più importanti fattori antinutrizionali presenti nei cereali sono: TANNINI RESORCINOLI FITATI LECTINE INIBITORI AMILASICI INIBITORI PROTEASICI A seconda della loro struttura chimica questi fattori possono sia ridurre la digeribilità delle proteine e dei polisaccaridi inibendo gli enzimi digestivi indispensabili alla degradazione di queste macromolecole quanto interferire con i processi di assorbimento delle sostanze nutritive. Alcune varietà di sorgo dai semi di colore bruno sono particolarmente ricche di tannini e per questo non vengono attaccati dagli uccelli. L’aggiunta di tannini alle diete o il consumo di cereali ricchi di tannini provoca una diminuzione della crescita corporea e dell’utilizzazione dell’N proteico. I tannini sono capaci di legarsi alle proteine con legami ad idrogeno tra i loro gruppi fenolici e i legami peptidici delle proteine formando complessi resistenti all’azione delle proteasi del tratto digerente.

101 CEREALI: FATTORI ANTINUTRIZIONALI
Composti di varia natura interferiscono con l’utilizzazione delle sostanze nutritive e possono indurre stati patologici. I cereali più coltivati nel mondo sono: Alimentazione umana Alimentazione animale Frumento, Riso, Segale Mais, Orzo, Sorgo, Avena Per determinare la datazione dell’inizio della coltivazione delle piante agricole viene determinata la radioattività dell’isotopo del carbonio 14 (14C) dei reperti vegetali. La coltivazione del frumento iniziò 6000 anni fa nell’area assiro-palestinese. Nell’Europa meridionale e centrale arrivò dall’Egitto nel 3000 a.C. In tutto il Medioevo la segale divenne più importante del frumento . La produzione di riso dell’Asia, pur rappresentando il 92 % di quella mondiale è insufficiente a soddisfare il fabbisogno di quella parte del mondo. Il più antico reperto di riso è stato trovato in Cina e risale al 2800 a.C. Il riso fu importato in Europa dai saraceni nel Medio Evo. Il mais iniziò a essere coltivato in Messico prima di 7200 anni fa, mentre il più antico reperto di orzo risale al 6750 a.C. nell’ Iraq. Il sorgo è originario dell’Africa (700 a.C.) I cereali possono provocare l’insorgenza di patologie alimentari. L’inadeguatezza nutrizionale dipende: 1) basso contenuto di proteine rispetto ai carboidrati, 2) basso valore biologico delle proteine, 3) elevati livelli di fattori antinutrizionali.

102 I cereali sono privi di LISINA
Amminoacidi essenziali: lisina, leucina, isoleucina, valina, metionina, fenilalanina, triptofano e treonina. I cereali sono privi di LISINA CEREALI CARENZE Cereali Frumento e orzo Riso e avena Mais Sorgo segale Lisina Treonina e isoleucina Metionina e treonina Triptofano Metionina, triptofano e fenilalanina Fenilalanina e isoleucina

103 I fattori antinutrizionali possono sia ridurre la digeribilità delle proteine (inibitori di proteasi e tannini) e dei polisaccaridi (inibitori delle amilasi e dei tannini) inibendo gli enzimi digestivi necessari alla idrolisi di queste macromolecole, sia interferire con i processi di assorbimento di alcune sostanze nutritive o formando complessi non assimilabili (tannini e fitati) o alterando la funzionalità delle cellule dell’epitelio intestinale (lectine) Tannini Acido fitico

104 CEREALI: FATTORI ANTINUTRIZIONALI
Fra gli enzimi inibiti dai tannini vi sono le proteasi, le lipasi e le amilasi. Pertanto i tannini non solo interferiscono con l’utilizzazione delle proteine ma anche con quella di altre sostanze nutritive. Inoltre possono interferire con l’assorbimento dei metalli. I tannini hanno anche attività cancerogena. In alcune popolazioni dell’Asia che sono solite masticare come droga la noce di betel, che contiene dall’11 al 26% di tannini, è stata osservata una chiara incidenza di cancro alla bocca. L’acido fitico e i suoi sali sono molto diffusi nei cereali di cui possono costituire dal 35 al 97 % del contenuto di fosforo che in tale forma non è assimilabile dall’uomo e dagli animali. I fitati interferiscono con l’assorbimento di alcuni ioni metallici quali Ca++, Fe++, Mn++, Zn++, formando complessi insolubili che vengono escreti con le feci.

105 CEREALI: FATTORI ANTINUTRIZIONALI
Il contenuto di acido fitico di un alimento cerealicolo dipende dal trattamento che esso ha subito. Nel caso del pane: il grado di raffinazione della farina e le modalità della panificazione. Nei cereali è presente la FITASI. Un lungo periodo di fermentazione dell’impasto e una moderata cottura forniscono all’enzima il tempo necessario per idrolizzare fino a 4/5 dell’acido fitico presente. Al contrario il riscaldamento dei cereali in liquidi bollenti causa una rapida denaturazione dell’enzima e una maggiore ritenzione di acido fitico.