Microplastiche immagine:
Nuove ricerche suggeriscono che alcuni composti alimentari potrebbero rafforzare le difese dell’organismo contro l’esposizione alle microplastiche, ma per tradurre queste scoperte nella pratica clinica saranno necessarie prove umane molto più solide.
Le microplastiche (MNP) sono sempre più studiate per potenziali rischi per la salute ambientale, con gran parte delle prove derivate da studi sperimentali, tossicologici e di esposizione piuttosto che da ricerche cliniche a lungo termine sull’uomo. Le MNP hanno un impatto sulla salute umana attivando molteplici meccanismi, tra cui infiammazione, piroptosi, stress ossidativo e rottura delle barriere cellulari. Studi recenti, principalmente in vitro, su animali e limitati studi osservazionali sull’uomo, suggeriscono che le microplastiche ( MP ) possono alterare il metabolismo dei lipidi e del glucosio, ma i nessi causali diretti con il diabete umano rimangono non confermati.
Inoltre, è stato riportato che le microplastiche di polistirene aggravano il danno renale nei topi aumentando lo stress ossidativo. Lo stress ossidativo è regolato dal fattore nucleare erythroid-derived 2-like 2 (Nrf2). Nrf2 è solitamente complessato con la proteina 1 associata a ECH simile a Kelch (Keap1) nel citoplasma. In condizioni di stress, l’interazione Nrf2-Keap1 viene interrotta, consentendo a Nrf2 di entrare nel nucleo e legarsi agli elementi di risposta antiossidante.
Questo meccanismo redox induce la trascrizione dei geni responsabili della resilienza allo stress, mantenendo così l’omeostasi e ripristinando l’adattamento allo stress in risposta al danno indotto dalle MNP. Specifici nutrienti alimentari, tra cui flavonoidi, tannini, alcaloidi e terpenoidi, possono attivare risposte di resilienza allo stress, offrendo un potenziale approccio meccanicistico, in gran parte preclinico, per combattere la tossicità delle MNP. Pertanto, questo articolo di revisione ha esaminato come i nutrienti che interagiscono con il gene Nfe2l2 (che codifica per Nrf2) possano contrastare gli effetti tossici delle MNP.
Gli autori definiscono le microplastiche come particelle generalmente più piccole di circa 5 µm e le nanoplastiche come particelle più piccole di circa 1 µm, una definizione dimensionale più ristretta rispetto a quella comunemente utilizzata nella letteratura ambientale.
Schema della medicina nutrizionale che prende di mira il percorso di segnalazione Nrf2 per inibire l’attivazione dell’inflammasoma NLRP3 indotta da microplastiche e la piroptosi nel diabete e nelle complicanze correlate. ROS – specie reattive dell’ossigeno; Nrf2 – fattore nucleare eritroide 2 correlato al fattore 2; NF-κB – fattore nucleare kappa-enhancer della catena leggera delle cellule B attivate; HO-1 – eme ossigenasi-1; SOD – superossido dismutasi; CAT – catalasi; NLRP3 – dominio pirinico della famiglia NLR contenente 3; GSDMD – gasdermina D; TXNIP – proteina interagente con la tioredossina; IL-18 – interleuchina-18; TNF-α – fattore di necrosi tumorale alfa; IL-1β – interleuchina-1 beta; ASC – proteina speck-like associata all’apoptosi contenente una CARD; GSDMD-NT – N-terminale della gasdermina D; IRS1 – substrato 1 del recettore dell’insulina; IRS2 – substrato 2 del recettore dell’insulina; MAPK – proteina chinasi attivata da mitogeni; ERK – chinasi regolata da segnali extracellulari; PI3K – fosfoinositide 3-chinasi; Akt – proteina chinasi B; GSK3β – glicogeno sintasi chinasi-3 beta.
Nutrienti che prendono di mira Nfe2l2 nel diabete e nello stress ossidativo
È stato dimostrato che nutrienti e nutraceutici prevengono il diabete e la sua progressione, principalmente in studi preclinici, con alcuni dati clinici umani a supporto, ma limitati, a seconda del composto. È stato scoperto che le nanoparticelle naturali simili a esosomi nel succo di germogli di fagiolo mungo attenuano lo stress ossidativo nel fegato di modelli murini diabetici stimolando la via della fosfoinositide 3-chinasi/proteina chinasi B ( PI3K/Akt ) e attivando la via Nrf2 e i geni della resilienza allo stress, come la superossido dismutasi ( SOD ) e l’eme ossigenasi 1 ( HO-1 ).
Inoltre, un composto bioattivo del Panax ginseng, il notoginsenoside-R1, ha migliorato la resistenza all’insulina (IR) indotta dall’acido palmitico, regolando positivamente la via Nrf2 e riducendo così lo stress ossidativo. I polifenoli della buccia di melograno hanno dimostrato il loro potenziale come agenti preventivi e alimenti funzionali per migliorare la disfunzione delle cellule β pancreatiche; in particolare, attivano la via PI3K/Akt e promuovono la traslocazione nucleare di Nrf2.
Uno studio randomizzato e controllato ha dimostrato che una combinazione sinergica di trans-resveratrolo ed esperitina ha invertito l’IR in individui obesi e sovrappeso aumentando l’espressione della gliossalasi 1, che contrasta l’accumulo di metilgliossale attraverso la via Nrf2.
Inoltre, è stato riportato che l’integrazione con acidi grassi polinsaturi omega-3 aumenta l’espressione di Nrf2 e migliora la capacità antiossidante negli individui con diabete di tipo 2.
Uno studio ha dimostrato che il trattamento con baicaleina, un isoflavone derivato dalle radici di Scutellaria baicalensis, ha preservato la funzionalità renale nei ratti diabetici sopprimendo l’attivazione del fattore nucleare κB ( NF-κB ). È stato anche riportato che la baicaleina protegge le cellule β e ne mantiene la funzionalità riducendo lo stress ossidativo e l’apoptosi. La cinarina, un polifenolo presente nel carciofo, è nota per le sue proprietà antidiabetiche, epatoprotettive e antiossidanti.
Una dose giornaliera di 100 mg/kg di foglie e fiori di carciofo per 28 giorni ha migliorato la funzionalità epatica e i biomarcatori nei ratti diabetici, sopprimendo l’infiammazione e lo stress ossidativo e potenziando l’attività della SOD e della glutatione perossidasi. La cinarina ha anche mostrato un potenziale per il trattamento della nefropatia diabetica; un trattamento di 28 giorni con estratti di foglie di carciofo ha ridotto significativamente i livelli di trigliceridi, glicemia e colesterolo totale nei ratti.
Inoltre, lo stesso trattamento per 60 giorni ha ridotto i livelli dei marcatori renali e l’organomegalia renale nei ratti alimentati con una dieta ricca di grassi. La diosmina è un flavonoide presente negli agrumi; studi preclinici hanno dimostrato i suoi effetti inibitori sugli enzimi coinvolti nel diabete. Un trattamento concomitante di sei settimane con diosmina e luteolina ha dimostrato di migliorare l’attività degli enzimi antiossidanti e i livelli di insulina nel fegato e nei reni dei topi diabetici.
Nutrienti alimentari che attenuano la tossicità delle micro e nanoplastiche
Prove sperimentali dimostrano che gli acidi fenolici, principalmente flavonoidi e acidi idrossicinnamico e idrossibenzoico, contrastano in vitro il danno da specie reattive dell’ossigeno ( ROS ) indotto da MP . Allo stesso modo, è stato scoperto che gli esteri butirrati di resveratrolo invertono l’ipertensione indotta dalle MP nei ratti. Inoltre, l’epigallocatechina-3-gallato, il principale polifenolo del tè verde, ha dimostrato di attenuare l’infiammazione colica ed epatica indotta da MP nei topi.
Nei modelli murini, il trattamento con quercetina ha attenuato il danno tissutale e la disfunzione immunitaria indotti dalle nanoplastiche di polistirene, normalizzando i livelli sierici di insulina e l’espressione genica. Inoltre, è stato dimostrato che gli acidi tannico e glicirrizico attenuano lo stress ossidativo e la tossicità causati dalle MP di polietilene in Caenorhabditis elegans modulando l’espressione di un gene che codifica per la glutatione S-transferasi 4, coinvolta nei processi di detossificazione.
La revisione sottolinea una chiara gerarchia delle prove, con la maggior parte dei risultati derivati da esperimenti in vitro , studi sugli animali o modelli di esposizione ambientale e, ad oggi, nessun studio clinico ha testato direttamente i nutrienti dietetici specificamente per contrastare la tossicità delle MNP negli esseri umani.
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Direzioni future nella nutrizione di precisione e nella resilienza allo stress
In sintesi, l’impatto delle MNP sulla salute è un’area di ricerca emergente, con un crescente interesse per i nutrienti alimentari funzionali che ne contrastano gli effetti avversi. I composti di origine vegetale modulano Nfe2l2 e stimolano la sintesi di enzimi resistenti allo stress, detossificanti e antiossidanti. Gli autori evidenziano anche la regolazione epigenetica della segnalazione di Nrf2, la variabilità dell’esposizione ambientale e il potenziale di approcci nutrizionali di precisione guidati dalle interazioni gene-nutriente e dai biomarcatori di resilienza allo stress. Una comprensione più approfondita delle interazioni tra Nfe2l2 e nutrienti potrebbe facilitare lo sviluppo di nuove strategie per promuovere la resilienza cellulare allo stress e mitigare gli effetti dannosi delle MNP.