Ludovica Lela, Luigi Milella, Maria Ponticelli

Quante volte, in ambito medico o nelle pubblicità di integratori alimentari, sentiamo parlare di stress ossidativo con una nota negativa, come di un pericolo per la nostra salute? Ma sappiamo davvero cosa sia lo stress ossidativo?
In questo articolo si illustrano esaustivamente le caratteristiche di tale condizione e si presentano i risultati ottenuti da uno studio, che mettono in evidenza come il luppolo possa costituire un promettente alleato nella lotta contro la sovrapproduzione di radicali liberi aprendo nuove possibilità per la loro potenziale applicazione in campo nutraceutico e farmaceutico.

Quante volte, in ambito medico o nelle pubblicità di integratori alimentari, sentiamo parlare di stress ossidativo con una nota negativa, come di un pericolo per la nostra salute? Ma sappiamo davvero cosa sia lo stress ossidativo? Di norma questi due termini sono correlati all’esposizione ad inquinanti ambientali, ad uno stile di vita poco sano e all’insorgenza di patologie fra le quali malattie cardiovascolari, neurodegenerative, autoimmuni e metaboliche. Tuttavia, ciò che viene spesso trascurato è che lo stress ossidativo, così come i radicali liberi che da esso derivano, presenta due volti: può infatti essere classificato mediante scale di intensità che vanno dallo stress ossidativo fisiologico (eustress), fino al carico ossidativo tossico che danneggia le biomolecole (distress). L’origine del principio di base dello stress e delle risposte allo stress risale a H. Selye (1936) [1], mentre il concetto di stress ossidativo e di risposte allo stress ossidativo è stato formulato nel 1985 nel libro intitolato “Oxidative Stress” di H. Sies [2]. Nel nostro organismo, molti processi naturali – come la respirazione, la digestione, il metabolismo dell’alcol e la trasformazione dei grassi in energia – generano molecole chiamate radicali liberi, o più precisamente specie reattive dell’ossigeno (ROS) e specie reattive dell’azoto (RNS). Queste molecole si formano quando l’ossigeno partecipa a reazioni chimiche in cui scambia elettroni: è proprio questo scambio che dà origine ai radicali liberi, molecole molto instabili e reattive, e agli antiossidanti, che invece esplicano un’azione riducente e contrastano la loro azione. Da ciò si deduce che le specie radicaliche in quantità moderate, sono fondamentali per il corretto funzionamento delle cellule: aiutano il sistema immunitario a combattere i batteri e regolano diverse funzioni biologiche [2]. Il problema insorge quando vengono prodotte in eccesso. In tale condizione le difese antiossidanti endogene non saranno in grado di neutralizzare i radicali liberi che di conseguenza possono danneggiare le proteine, i lipidi e persino il DNA, compromettendo la salute delle cellule e ostacolando processi vitali. In tale contesto si può quindi far riferimento al detto di Paracelso, nonché paradigma tossicologico del 21° secolo, secondo il quale “la dose fa il veleno” comprendendo come sia un fraintendimento popolare associare in maniera univoca un’accezione negativa allo stress ossidativo. È noto che il rischio di incorrere in danni indotti dalle specie radicaliche aumenta quando si perde il naturale equilibrio redox cellulare, o equilibrio ossido-riduttivo, ovvero il delicato bilanciamento tra la produzione di specie ossidanti (radicali liberi) e le difese antiossidanti all’interno delle cellule. Ciò richiama il concetto di base dello stress ossidativo, formulato nel 1985 nel libro intitolato “Oxidative Stress” come “un disturbo nell’equilibrio proossidante-antiossidante a favore del primo” [3].

Ma, come mantenere il giusto equilibrio fra le specie ossidanti e le difese antiossidanti generate dal nostro organismo? Per rispondere a questa domanda si può far riferimento a quanto affermava il filosofo tedesco Ludwig Feuerbach “Siamo ciò che mangiamo” e prima di lui a ciò che enuncia Ippocrate “Fà che il cibo sia la tua medicina e che la medicina sia il tuo cibo“. È chiaro come l’alimentazione sia strettamente correlata alla salute fisica e mentale, non a caso evidenze scientifiche mostrano come il modello dietetico ritenuto più valido, la dieta mediterranea, sia associata alla longevità. Una delle ragioni è riconducibile alla presenza di cibi, nonché prodotti tipici del bacino del mediterraneo, ricchi di composti funzionali ad attività antiossidante.
Tuttavia, la dieta mediterranea non è l’unica fonte di un buon apporto di antiossidanti: numerose specie vegetali da tutto il mondo sono ricche di metaboliti specializzati, in grado non solo di contrastare i radicali liberi, ma anche di aumentare i sistemi di difesa antiossidanti del nostro organismo. Tra queste il luppolo (Humulus lupulus L.) è tra le specie vegetali con importanti proprietà farmacologiche. Questa pianta perenne appartenente alla famiglia delle Cannabaceae è coltivata in climi temperati in tutto il mondo, soprattutto negli Stati Uniti e in Europa. Il termine latino “lupulus”, che significa “piccolo lupo”, è attribuito alla pianta del luppolo a causa della sua modalità di accrescimento: si arrampica e avvolge altre piante, soffocandole, proprio come un lupo che afferra la sua preda.

Il nome completo della pianta, “Humulus lupulus”, deriva quindi da questa caratteristica, unendo “humulus” (umido, terreno umido, in riferimento al suo habitat) e “lupulus” (piccolo lupo). Le sue infiorescenze femminili (coni di luppolo) sono ampiamente note per la loro applicazione nell’industria della birra, poiché le ghiandole di luppolina contengono vari composti secreti sotto forma di polvere gialla, che conferiscono un sapore amaro e migliorano la conservazione della birra e del mosto [4]. Ma al di là del suo utilizzo nell’industria birraia il luppolo è noto fin dall’antichità come rimedio naturale per il trattamento dell’ansia e dell’insonnia nonché per la stimolazione dell’appetito. Tali proprietà sono attribuibili alla presenza di numerosi metaboliti specializzati fra i quali derivati del floroglucinolo, acidi fenolici, prenilflavonoidi e flavonoidi. In uno studio recente del 2022 [5] condotto su un estratto idroalcolico (EtOH:H2O 95%) di infiorescenze di luppolo sono stati identificati, mediante cromatografia liquida accoppiata a spettrometria di massa (tecnica LC-ESI/LTQOrbitrap/MS), 24 differenti composti appartenenti alle classi sopra citate: acidi fenolici (acido clorogenico); flavonoidi (quercetina, luteolina, luteolina rutinoside, luteoloside, isoquercetina, quercetina 3,4′-diglucoside, rutina); acidi amari (humulone, cohumulone, colupulone, adhumulone, lupulone E, lupulone C, ossi-humulinone, adhumulinone, cohumulinone e lupulone); e prenilflavonoidi (xantumolo, isoxantumolo xantumolo d, 8-prenilnaringenina, 6-prenilnaringenina e 6-geranilnaringenina) (Figura 1 e Tabella 1).

INSERIRE FIG 1

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Nello stesso studio di Lela L. et al. [5] tale estratto è stato quindi testato per le sue proprietà antiossidanti confrontando l’attività dell’estratto puro (E) e di quello incapsulato in liposomi (L) mediante studi in vitro su una linea cellulare di carcinoma epatico umano (HepG2), utilizzata come modello di studio. È stato dimostrato che l’estratto esercitava un effetto protettivo dallo stress ossidativo (Figura 2A). In particolare, l’ossidante chimico tert butil idroperossido (t-BOOH) ha determinato un aumento di 2 volte della fluorescenza nelle cellule HepG2 e quindi un aumento dei ROS intracellulari rispetto alle cellule non trattate (Figura 2B). Il pretrattamento con estratto di H. lupulus ha ridotto i livelli di ROS, mostrando, alle concentrazioni più elevate, un’attività superiore rispetto a quella di una molecola ad azione antiossidante l’N-acetil cisteina (NAC), utilizzata come controllo positivo.
Spesso la bassa solubilità e assorbimento attraverso le membrane biologiche limitano la biodisponibilità dei metaboliti naturali specializzati. I liposomi, grazie alle loro caratteristiche, sono sistemi promettenti per il trasporto di estratti naturali perché possono superare alcune limitazioni dei sistemi di rilascio convenzionali. In particolare, possono migliorare la biodisponibilità degli estratti, proteggerli dalla degradazione e veicolarli in modo mirato verso specifici tessuti o cellule [6]. Nello studio di Lela L. et al. [5], l’estratto di H. lupulus è stato incorporato nei liposomi per facilitare l’ingresso dei componenti dell’estratto nelle cellule, controllandone il rilascio e quindi l’attività biologica. I liposomi di H. lupulus hanno protetto le cellule dallo stress ossidativo a tutte le dosi anche quelle più basse facendo intendere come sia possibile ottenere un effetto simile a quello dato dall’estratto grezzo, o anche più forte, riducendo la dose e, di conseguenza, i costi di produzione e possibili effetti collaterali che potrebbero insorgere.

L’effetto antiossidante maggiore dimostrato per l’estratto incapsulato rispetto all’estratto di luppolo tal quale è stato confermato dal maggiore accumulo di metaboliti specializzati, in particolare di colupulone, utilizzato come composto di riferimento, a livello cellulare (Figura 3)…